关键词： 齿轮钢   渗碳   晶粒长大   AlN  

摘要： 实验研究了加热温度和保温时间对具有不同AlN析出状态的SCr420H齿轮钢的奥氏体晶粒长大行为的影响。用Thermo-Calc热力学计算软件计算了实验钢AlN析出相的平衡溶解规律,并用场发射透射电子显微镜研究了实验钢中AlN的析出行为。结果表明,热轧空冷态的试样在950~1 050℃渗碳0.5 h均出现混晶,奥氏体平均晶粒度级别低于5级。经过1 210℃固溶水淬处理的试样在950~1 000℃渗碳0.5~6 h和在1 050℃渗碳0.5~2 h奥氏体晶粒均不发生长大,晶粒度级别在9.5~10级;在1 050℃渗碳2 h以后开始出现异常晶粒长大。试样经1 210℃固溶水淬后在700℃等温1 h水冷处理,可使其在1 050℃渗碳8 h而不发生异常晶粒长大或混晶,奥氏体晶粒平均尺寸为14μm,晶粒度级别为9.4级。试样在渗碳过程中的奥氏体晶粒长大行为主要受钢中第二相AlN的溶解度和熟化速率控制。固溶后在1 050℃渗碳0.5 h的试样中AlN析出相尺寸均小于80 nm,平均尺寸为27.8 nm,渗碳2.5 h的试样中出现了尺寸大于100 nm的AlN粒子,数量占比为14.3%,AlN粒子的平均尺寸为64.2 nm。

关键词： 激光热源   材料本构   热源子程序   领航CuttingSim  

摘要： 本文采用Abaqus和领航CuttingSim软件对C1齿轮钢的激光辅助切削过程进行有限元建模,同时采用Vdflux作为激光移动热源子程序,对以齿轮钢为典型代表的难加工材进行切削仿真分析。结果表明:从单元测试得到的加载方向的载荷-位移曲线来看,C1齿轮钢在高温环境中表现出明显的加热软化特性;结合通用和JC损伤,同时以切削过程各个方向以及总切削力曲线作为评价标准,可以看出加热后得到的切削力曲线不管是在各个分力还是总力上均较一般切削过程明显偏低,说明激光加热辅助过程有助于软化材料、降低切削力。

关键词： 风电齿轮传动系统   断齿故障   齿面摩擦   时变啮合刚度  

摘要： 为了揭示齿面摩擦影响风电齿轮传动系统中定轴齿轮断齿故障动力学行为变化的机理,基于库伦摩擦定律,计算定轴轮系和行星轮系轮齿间的齿面摩擦力。通过改变齿宽模拟断齿故障,应用势能法得到定轴齿轮断齿后的时变啮合刚度;考虑干摩擦、时变啮合刚度、传递误差、齿侧间隙和阻尼,建立含一级定轴齿轮断齿故障的风电齿轮传动系统动力学模型;通过分析一级定轴齿轮啮合点的相对位移随系统啮合频率变化的分岔图、相图和Poincare截面,研究定轴齿轮的动力学特性。结果表明,齿面摩擦在高频区域对系统的分岔形式较为明显,相图和Poincare截面的形状复杂多变,系统混沌区间增加,加剧了断齿对系统稳定性的影响。

关键词： 变分模态分解(VMD)   灰狼优化算法(GWO)   支持向量机(SVM)   行星齿轮箱   故障诊断  

摘要： 由于行星齿轮齿轮箱的振动信号具有非平稳、非线性特性,在复杂工况下,会对其早期微弱的故障信号造成干扰,不能正确地识别出故障信息。为解决以上问题,采用基于变分模态分解(variational mode decomposition,VMD)与灰狼优化支持向量机的故障诊断方法。利用中心频率近似方法,求解出了变分模态分解的参数K,对分解出的本征模态函数(intrinsic mode function,IMF)分量进行相关性分析,优选出分量进行信号重构。将重构信号进行故障特征提取,利用灰狼优化支持向量机的方法进行故障模式识别。实验结果表明:采用所提方法对行星齿轮箱的故障识别准确率达到99.375%。

关键词： 行星齿轮箱   故障诊断   深度森林   极端条件   生成对抗网络   不平衡小样本  

摘要： 齿轮箱是风电机组重要且易出现故障的设备,早期故障威胁系统运行安全。在极端条件中高效、准确的齿轮箱故障诊断对风电机组的安全稳定运行至关重要,因此提出了基于改进深度森林的行星齿轮箱故障诊断方法。为了实现不平衡小样本与强噪声的极端条件下行星齿轮箱故障的高效诊断,首先针对旋转机械振动数据样本较少与不平衡的情况,在Wasserstein生成对抗网络中引入梯度惩罚,生成样本补充原始数据集。然后利用多粒度扫描处理振动信号数据点之间的联系,增强数据中的故障特征。最后在级联森林内部引入新的基学习器并运用量子粒子群算法优化参数,获得具有高诊断精度的模型结构进行故障分类,输出诊断结果。经与其他智能诊断方法在多场景下进行的对比实验,证实了所提方法在极端条件下的分类效果较好,能有效提高齿轮箱故障诊断的准确性。

关键词： 有限元   齿轮   热处理   变形  

摘要： 为了探讨热处理工艺的有限元仿真中的关键技术问题,基于17CrNiMo6材料性能,利用Marc二次开发软件(THP)对热处理加热、渗碳及空冷过程进行仿真。结果表明,随着扩散时间的延长,表面碳浓度逐渐降低,且齿根圆容易在冷却过程中产生应力集中。

关键词： 铣削加工   位置精度   五轴数控机床   齿轮齿面   齿轮啮合   齿轮模型   包络法   面齿轮  

摘要： 目的:为验证铣削加工面齿轮齿面的精度是否满足相应标准。方法:首先由包络法以及齿轮啮合基本原理,建立正交面齿轮齿面方程,从而建立面齿轮模型;通过五轴数控机床铣削加工了三齿面齿轮,通过3D扫描仪获取实际加工出的齿面,并与理论齿面进行对比分析。结果:铣削加工出的面齿轮齿面在齿顶和齿根位置精度较低,不能满足相应标准。结论:铣削加工面齿轮齿面需要合理规划刀具在齿根及齿根位置的路径,以提高面齿轮齿面的铣削加工精度。

关键词： 特征单元   知识驱动   流程定制   齿轮  

摘要： 针对当前机械产品设计效率低、周期长的问题,提出一种基于知识的特征单元组合技术,实现产品设计的参数计算和三维特征建模一体化。将产品分解为多个基本特征单元,利用二次开发、API接口、DLL封装等技术对特征单元进行程序化处理;采用知识驱动的可视化流程定制系统实现产品设计知识的表达,形成集参数计算与特征建模为一体的设计知识流程;推理该设计知识流程得到计算参数并在CAD系统中完成特征建模。以圆柱齿轮传动系统作为验证对象,详细分析了圆柱齿轮的特征及定位参数、尺寸参数的构成,整理并构建了圆柱齿轮设计计算和特征建模的知识流程,以此为推理依据,通过不同特征单元的组合完成齿轮传动系统的三维造型。结果表明,该方法可以提高产品设计效率,缩短产品研发周期,具有很强的通用性。

关键词： 18CrNiMo7-6   高铁齿轮钢   电渣重熔   洁净度   淬透性  

摘要： 为达到高铁齿轮钢高洁净度,尤其是单颗粒D类球状夹杂物尺寸≤10μm的目标,开发了电渣工艺生产高铁齿轮用钢18CrNiMo7-6(/%:0.15~0.21C,≤0.40Si,0.50~0.90Mn,1.50~1.80Cr,1.40~1.70Ni,0.25~0.35Mo,≤0.010P,≤0.010S),Ф250 mm钢坯生产工艺流程:EBT电弧炉-LF-VD-模铸5.6 t电极坯-电渣重熔-锻造-退火-检验。采用5.6 t电渣锭,渣系为CaF_(2)∶Al_(2)O_(3)∶CaO∶MgO=65∶20∶10∶5,冶炼过程中熔化率控制在500~550 kg/h,渣量为180~200 kg,采用新渣系后生产高铁齿轮钢的洁净度为[O]≤15×10^(-6),[H]≤1.0×10^(-6),P≤0.008%,S≤0.005%,A、B、C、D、DS类非金属夹杂物级别≤1.0级,单颗粒D类球状夹杂物尺寸≤10μm,淬透性、力学性能等均符合要求。

关键词： 双圆弧齿形   谐波齿轮   齿形设计   变形分析  

摘要： 谐波减速器的应用领域对产品性能的要求日益提高,尤其是机器人行业,要求谐波减速器具备高寿命、高精度、高转矩容量等。传统的渐开线齿形由于同时啮合齿对数较少,传动能力有限,难以达到使用要求。而双圆弧谐波齿形能满足上述要求。但目前国产谐波减速器主要还是以渐开线齿形为主,对双圆弧谐波齿形的设计原理基本没有掌握。首先介绍了谐波减速器的研究概况,然后讲述了双圆弧谐波减速器齿轮传动的基本原理和双圆弧齿形计算机辅助设计软件的开发,提出了几种齿形设计中如何提高啮合精度的方法和基于复杂柔轮有限元变形分析的中性曲线的三次样条模型。通过理论计算模型开发出了双圆弧谐波齿轮计算机辅助设计软件,极大地提升了设计开发效率,降低了开发成本。通过有限元分析模拟了柔轮的真实变形,有限元模拟出的柔轮变形齿廓能与刚轮齿廓精确啮合,与理论计算出的刚柔轮齿廓能精确啮合达成一致,证明理论模型计算出的双圆弧齿廓是准确无误的。