关键词： 齿轮加工   自由铣削   齿形误差   曲面铣削   进给策略  

摘要： 自由曲面铣削已成为柔性制造的重要加工技术,针对齿轮自由铣削圆柱齿轮的齿形误差进行了研究。基于空间成形铣削理论建立了基于齿轮表面几何特征的铣刀路径的数学模型,研究了铣刀类型、铣刀进给策略、齿轮基本参数等加工参数对齿形误差的影响。最后在标准立铣床的通用多轴加工中心上进行了实验验证。实验结果表明,在提供通用加工中心的前提下,自由铣削齿轮是制造高质量齿轮的一种经济有效的解决方案,研究结果可为自由曲面铣削方法的最佳加工参数选择提供理论依据。

关键词： 圆柱齿轮   能量累计   疲劳寿命预测   疲劳试验   有限元分析  

摘要： 圆柱齿轮应用广泛,建立适用范围广、便于计算的圆柱齿轮弯曲疲劳寿命预测模型有重大意义。通过齿轮弯曲疲劳试验结合有限元模型仿真结果,计算得到了不同应力幅值下齿根处能量累计曲线;在能量累计曲线的基础上,得到不同应力幅值下的断裂累计能曲线。基于Palmgren-Miner线性累积损伤理论和以上曲线,提出了一种圆柱齿轮弯曲疲劳寿命预测模型。采用该模型分析了不同应力幅值下的圆柱齿轮弯曲疲劳试验结果,均处于模型预测结果3倍范围内,证明该模型可以较为准确地预测圆柱齿轮弯曲疲劳寿命。

关键词： 磁力齿轮永磁同步电机   磁场调制   空载气隙磁场   齿槽转矩  

摘要： 针对磁力齿轮永磁同步电机转矩波动较大的问题,分析影响齿槽转矩的因素,提出了永磁体和调磁块的合理配置能有效抑制齿槽转矩的方法。首先,简述所设计电机的工作原理并给定初始参数。其次,采用解析法得出空载气隙磁密分布,并通过有限元仿真验证理论分析的正确性。最后,参考传统永磁电机削弱齿槽转矩方法,设计两种传动方案,研究永磁体极数和调磁块数的最小公倍数对齿槽转矩周期数的影响,表明增大最小公倍数可有效降低两个转子齿槽转矩幅值。

关键词： 冶金机械设备   齿轮传动故障   齿轮传动装置   故障识别与诊断  

摘要： 当前冶金机械设备齿轮传动装置运行特征动态变化较大,导致故障辨识难度增加,为此研究一种新型冶金机械设备齿轮传动装置故障自动辨识方法。首先应用齿轮传动动力学原理,构建冶金机械设备齿轮传动装置模型。然后通过齿轮传动装置啮合频率以及采集到的原始信号,分析齿轮动态运行特征。最后根据齿轮传动装置故障啮合特征与信号特征,完成冶金机械设备齿轮传动装置故障自动辨识。实验结果表明:该方法可进一步提升振动信号采集与分析质量,降低故障辨识结果定位误差。

关键词： 行星齿轮传动系统   螺旋线修形   KISSsoft   多目标综合优化  

摘要： 以多目标综合优化为目的,从减小齿轮传动误差、降低齿面赫兹接触应力和齿根区域弯曲应力3个方面要求出发,对某NGW型行星齿轮传动系统进行修形优化设计。结合ISO 21771设计标准,利用KISSsoft软件对齿轮系统中的行星轮进行螺旋线修形,修形后行星齿轮系统振动噪声减小,传动更加平稳可靠,齿轮齿面和齿根受力状况均得到很大改善,避免了齿面点蚀、齿面胶合和齿根断裂的发生,解决了传统的单一目标人工优化修形效果差的问题,提高了齿轮传动的效率,延长了齿轮工作寿命。

关键词： 齿轮传动   蜜獾算法   改进自适应噪声完备经验模态分解   层次加权排列熵   灰狼算法-优化支持向量机   行星齿轮箱   故障诊断  

摘要： 针对行星齿轮箱的故障特征提取和模式识别问题,提出了结合蜜獾算法(HBA)优化改进自适应噪声完备经验模态分解(ICEEMDAN)、层次加权排列熵(HWPE)和灰狼算法(GWO)优化支持向量机(SVM)的行星齿轮箱故障诊断方法。首先,利用HBA优化了ICEEMDAN的白噪声幅值权重和噪声添加次数,并对行星齿轮箱的振动信号进行了HBA-ICEEMDAN分解,得到了若干个本征模态函数,筛选出其中相关系数较大的分量进行了重构;然后,利用HWPE提取了重构低噪信号的敏感特征值,获得了故障特征向量;最后,利用GWO优化了SVM的惩罚系数和核系数,训练GWO-SVM多故障分类器,对行星齿轮箱损伤进行了识别;利用行星齿轮箱的振动数据进行实验,验证了算法的有效性。研究结果表明:结合HBA-ICEEMDAN、HWPE和GWO-SVM的行星齿轮箱故障诊断方法能够准确地识别行星齿轮箱的典型单点故障和复合故障,识别准确率达到了98.15%。相较于其他组合方法,该方法在行星齿轮箱故障诊断中更具有有效性,更具有优越性。

关键词： 转向架齿轮箱   故障诊断   动力学模型   波峰计数  

摘要： 精确的故障诊断技术是运营安全性和维护高效性的重要支撑,基于动力学建模和频域特征分析,提出齿轮故障的波峰计数量化分类方法,以定量的方式实现故障类型的精确区分。首先,建立可以精确区分正常及擦伤、缺角和齿根裂纹等类型故障的齿轮动力学模型,获得齿轮故障的动力学响应特征,然后基于模型仿真信号的频域特征,提出精确区分不同类型故障的波峰计数诊断方法,最后,以转向架高保真故障模拟试验台开展齿轮故障模拟试验,验证动力学模型特征分析的准确性和量化诊断方法的有效性。研究结果表明:在一定的故障严重程度下,裂纹、擦伤、缺角、正常这4种状态的波峰计数依次减小,利用波峰计数方法可准确划分故障类型。本文研究为转向架齿轮故障动力学特性分析和故障诊断提供了重要方法。

关键词： 激光喷丸   机械喷丸   残余应力   有限元模拟   复合喷丸  

摘要： 使用有限元软件建立了20Cr2Ni4齿轮钢喷丸强化的三维数值分析模型,探究了激光喷丸(LSP)与机械喷丸(SP)在不同工艺参数下的残余应力场,分析了网格尺寸对模拟结果的影响,建立了复合喷丸的有限元网格模型,研究了不同复合方式的喷丸对残余应力场的影响。结果表明,激光喷丸有限元分析中,网格尺寸一般控制在0.1 mm以下,相较于激光喷丸,机械喷丸对网格密度的要求比较高。当弹丸直径为Φ0.5 mm,且冲击区域最小单元网格尺寸为0.03 mm以下时,模拟结果有效。相较于激光喷丸,LSP-SP复合喷丸在表面产生的残余压应力略有提升,应力在靶材表面没有被严重的削弱。复合喷丸的残余压应力层深可以达到机械喷丸的2~3倍;在深度方向的最大残余压应力可以达到材料屈服强度的1.5倍。

关键词： 机车   齿轮箱   压力场   计算流体动力学   格子玻尔兹曼方法  

摘要： 为了研究压力场特性对重载机车齿轮箱润滑和密封的影响规律,基于计算流体动力学和格子玻尔兹曼方法,建立了考虑通气孔处密封结构的齿轮箱内部压力场仿真模型;通过仿真结果与试验数据对比分析,验证了仿真模型的正确性;基于该模型,研究了不同因素对齿轮箱内部压力场的影响规律。结果表明,齿轮转速和转向对齿轮箱内部压力场影响较大,所有监测点处的压差均值或压力均值的绝对值与齿轮转速成正相关且非线性变化;齿轮转向会改变齿轮啮合区上侧和下侧两点的压差,其压差在齿轮正转时更大,齿轮转向对其他监测点的压力影响也较大;从动齿轮浸油深度和润滑油温度(动力黏度)对齿轮箱内部压力场影响较小。研究结果可为机车的运营维护和润滑油的合理配置提供理论依据。

关键词： 壳体   轴承孔   变形量   接触应力   侧隙  

摘要： 基于变速器壳体的设计开发,分析了壳体轴承孔刚度对轴承内部接触应力、齿轮副法向侧隙大小的影响。通过理论计算表明:轴承孔承载受力变形量为0.2 mm,轴承内部的接触应力为1885.3 MPa,满足小于轴承允许的最大接触应力为4000 MPa的要求,而齿轮副的法向侧隙范围为-0.06~0.3 mm,不满足要求范围(0.05~0.2 mm)。对轴承孔刚度进行优化后,轴承孔变形量降为0.03 mm;轴承内部的接触应力为1884.76 MPa,接触应力降低了0.029%;齿轮副法向侧隙范围为0.06~0.18 mm,优化后,侧隙满足设计要求范围。