关键词： 风力发电机   齿轮箱   深度学习   故障诊断  

摘要： 风电产业在国家能源战略中占有举足轻重的地位,对于维护国家能源安全和促进节能减排具有重要的意义。随着风电产业的快速发展,故障诊断技术已被证明是保障风力发电机高利用率、减少重大事故的一项重要技术。基于数据驱动的智能故障诊断系统还具备一些独特优势。例如,能够在短时间内完成大量数据样本的分析;在线智能故障诊断系统能够对早期故障做出及时反应;无需大量专家知识,避免人为因素的干扰。齿轮箱是风电传动系统中的核心大部件之一,也是容易遭受各类故障侵袭的一个关键部件。因此,针对风电齿轮箱的智能故障诊断系统开发是提高风电行业运维能力,满足精细化、高效率行业要求的重要手段。现阶段,从“增强和拓展风电齿轮箱故障诊断方法的有效性和实用性”的角度观察,此类技术尚存在一些明显的局限性。首先,前置大量预处理算法容易降低故障诊断效率和系统的鲁棒性。其次,传统特征提取方法缺乏对风电齿轮箱独特结构和故障导致的振动能量变化的关注。为了突破这些局限性,本文重点研究利用端到端系统的形式,融合基于振动能量变化的特征提取方法,以循环神经网络(Recurrent Neural Network,RNN)为主要框架,实现风电齿轮箱的端到端智能诊断,并使用在役风力机齿轮箱振动数据集对其性能进行验证。具体来讲,本文开展了以下研究:(1)提出了一种针对风电齿轮箱独特结构的特征提取方法,圆节循环向量(Circular Pitch Cyclic Vector,CPCV)。该方法抓住故障带来的圆节振动能量规律性变化这一特点,尝试建立故障类型与行星结构啮合相位之间的特征联系,从而实现对风电齿轮箱故障的准确提取。该方法首先使用基于激光转速信号的重采样算法对原始振动信号进行重采样,然后使用均方根值计算每个圆节对应的振动能量值得到CPCV。同时,使用基于统计信息的特征增强算法进一步提高不同故障特征之间的差异性。(2)为了增强基于时序数据的故障诊断算法对双向长程上下文信息的处理能力,提出了一种基于CPCV和双向门控循环单元的(Bi-directional GRU,Bi GRU)的风电齿轮箱故障诊断方法。与传统的通用特征提取算法和单向时序网络模型不同,本文提出的CPCV-Bi GRU是参考行星传动的中心对称结构而设计,并使用双向隐层门控结构揭示CPCV特征与行星齿圈啮合相位之间的映射关系,从而能够从更广泛的时域范围内提取循环能量特征,进而提高系统诊断精度。(3)针对风电齿轮箱故障诊断预处理和特征提取过程繁琐耗时、模型计算效率低的问题,提出了一种基于时间步划分算法和固定权重积分单元的端到端风电齿轮箱故障诊断方法。区别于传统的数值插值计算方法,本文的端到端诊断系统允许时变转速振动信号直接输入网络之中,并使用时间步划分算法估算齿轮箱圆节与振动信号之间的映射关系。使用固定权重积分单元作为诊断网络的端到端接口,以网络神经元的形式实现振动信号能量循环特征的自动提取,从而进一步提升了诊断模型的计算效率。(4)提出了一种基于序列雅可比矩阵的RNN模型网络可视化方法——序列雅可比图,并进一步提出了两种典型的应用形式。首先通过对指定输出节点在指定时间步下的输出执行反向传播构建序列雅可比矩阵,然后通过切片或融合等方式整合其中包含的信息并以多种形式予以可视化表示。通过上述方法,借助仿真实验探究了一般RNN模型的一些学习特点与规律。同时,使用本文提出的方法探究了风电齿轮箱故障诊断系统在执行故障诊断任务过程中的不同阶段对输入特征的利用,总结了决策过程中的一些显著特征。

关键词： 线扫描齿轮测量机   线激光扫描   误差分析   旋转基准轴标定   空间拟合  

摘要： 齿轮是基础的工业装备传动工件,在汽车工业、航空航天、工业装备及军事等行业运用广泛。随着制造业飞速发展,齿轮测量技术及仪器也不断进步,线扫描齿轮测量机应运而生。线扫描齿轮测量机是一种测量效率高,能一次获取齿面齿廓完整信息的非接触式齿轮测量设备,其中直接影响齿轮测量精度的仪器标定成为齿轮测量领域研究的热点之一。仪器标定主要包括传感器标定及齿轮基准轴标定,其中现有的齿轮基准轴标定大多需要特定加工高精度标准件,标定过程繁琐、成本较高且标定精度有限,因此本文以线扫描齿轮测量机为对象,采用基于平面靶标的方法对其线激光扫描系统旋转基准轴标定进行研究。首先根据线扫描齿轮测量机的机械结构及工作原理,对线扫描齿轮测量机进行测量误差源及评定误差源的分析,并结合齿轮三维测量模型及齿轮测量参数定义,建立了基准轴偏差对齿轮测量结果及对结果评定可靠性的影响数学模型并进行数值仿真。其次在现有线激光扫描系统标定技术的基础上,分析总结了相机标定方法及现有的转台旋转基准轴标定方法,利用了张正友相机标定方法进行相机标定,通过提取棋盘格特征角点三维坐标,利用了最小二乘法进行空间圆和空间直线拟合,得到了转台旋转基准轴直线方程。然后以基础的旋转基准轴标定方法为前提,提出一种改进的转台旋转基准轴标定方法,将平面棋盘格平行固定在精密转台上,利用了整体最小二乘法拟合特征点平面获得旋转基准轴方向向量,基于特征点拟合的多组空间圆求解出公共圆心,根据该公共圆心与上述基准轴方向最终得到了精密转台旋转基准轴方程。最后通过搭建的转台旋转轴标定实验平台和齿轮测量中心,完成了转台旋转基准轴的标定实验。采用了罗德里格矩阵将所有的基准轴标定结果转换到同一坐标系下,同时比较了本文旋转基准轴标定结果与齿轮测量中心基准轴标定结果,验证了本文基准轴标定方法的可行性,实验结果表明改进方法后的基准轴比现有方法的基准轴倾斜夹角减小了65.2271%;偏心距离减小了47.8752%,即改进方法后的基准轴标定结果更准确,证明了该旋转基准轴标定方法可以用于后续齿轮重构实验,为线激光扫描齿轮的精确测量及评定结果的准确提供基础。

关键词： 行星齿轮箱   潮汐频率   局部故障   振动信号建模   故障啮合运动特性  

摘要： 行星齿轮箱在各种大型复杂机械设备中应用广泛,如风力发电、直升机等。然而,长周期服役及恶劣的运行环境,致使行星齿轮箱中关键零部件容易出现不同类别和程度的损伤。这些损伤将影响装备正常运转,可能会造成重大的经济损失,甚至可能导致重大的生命损失和其他严重事故。所以,对其建立完善的故障诊断方法尤为重要,保障机械设备可以平稳安全地工作。行星齿轮箱内部结构间的运动是典型的复合运动。轮齿间的啮合位置随着各个齿轮之间的相对运动时刻发生变化,特别是传感器安装在固定的箱体上,使得故障轮齿的啮合振动信号到传感器之间的传递路径具有时变性。上述诸多因素加大了行星齿轮箱故障诊断的难度。因此,研究故障啮合运动特性的完整演化周期,进而获取完备的故障信息,对振动信号频率成分的准确解读以及建立合理的故障振动信号模型至关重要。针对以上问题,本文进行了深入的研究,从振动信号理论建模、故障啮合运动特性、频谱结构分析入手,通过公式推导、仿真分析和实验验证,主要包括以下工作:1.针对行星齿轮箱自身独特的结构及其内部复杂的运动特性,对行星齿轮箱的传动机理、故障模式、信号传递路径及局部故障点啮合位置运动特性做了系统地介绍,为后续研究奠定了理论基础。2.介绍了几种传统的振动信号现象学建模方法,并从影响振动信号建模不同因素开展了详细对比,为之后的研究方向提供了参考和指引。突出了全文的研究对象与主要研究点。3.在1、2两处工作的基础上,基于局部故障潮汐周期特性并结合振动信号传递路径的周期性变化,建立了太阳轮和行星轮局部故障振动信号模型,并对所建立的模型公式进行了推导,解读了其频率成分。4.为了验证1、2、3工作的正确性,通过实验,对太阳轮和行星轮局部故障振动信号的时域图和频域图进行分析,验证了潮汐频率的存在性,证明了潮汐频率可以作为行星齿轮箱中特有的一种特征频率用来对太阳轮和行星轮进行局部故障诊断。本文通过建模仿真,以及对实验数据进行分析和比较,证明了所建振动信号模型的正确性,从而为故障诊断提供参考依据。

关键词： 机车齿轮箱   公差优化   齿轮接触分析   微动磨损  

摘要： 机车齿轮箱作为机车动力传递的核心部件,其各零件的几何公差对齿轮的传动性能、使用寿命等至关重要。本文对机车齿轮箱进行三维公差分析及优化,并探究不同类型的轴线误差对齿轮接触的影响,同时探究不同过盈量下齿轮轴过盈配合部位的微动磨损,论文主要研究内容如下:(1)基于蒙特卡洛法对机车齿轮箱的主要零件进行公差分析,得到主要零件几何公差对齿轮轴线误差的贡献度以及由零件几何公差累积可能导致的两齿轮最大轴线误差;在公差分析的基础上,以零件公差的加工成本和质量损失成本为目标函数,加工能力为约束条件,建立机车齿轮箱的公差优化数学模型,采用非支配排序遗传算法对机车齿轮箱优化模型求解,获得较为合理的公差设计方案。(2)建立斜齿轮接触模型,基于Hertz接触理论验证齿轮接触模型的准确性,将公差优化前后轴线的最大中心距误差、最大平行度误差分别代入到斜齿轮接触模型中,利用隐式动力学探究在不同类型的轴线误差下斜齿轮接触应力与等效应力的变化,对比分析公差优化前后最大轴线误差对斜齿轮应力的影响,确定对斜齿轮应力影响最大的误差类型。(3)基于Archard磨损方程,编写有限元磨损子程序,对主动齿轮轴与轴承的过盈配合面进行微动磨损分析,在给定滑移幅值和循环次数的条件下,对比齿轮轴与轴承的过盈配合面在不同过盈量下的接触压应力与磨损深度,并给出过盈量对主动齿轮轴接触压应力与磨损深度的影响规律。

关键词： 偏置蜗杆面齿轮传动   几何计算   啮合特性   强度分析   动力学分析  

摘要： 面齿轮传动因其所具有的独特优点,在航空航天的动力传输系统中得到了广泛的应用,为了更好的发挥其优势,本文以偏置蜗杆面齿轮传动副为研究对象,研究了其齿面生成原理,三维实体建模,轮齿啮合特性以及传动过程中的动力学特性等,主要研究内容如下:(1)偏置蜗杆面齿轮齿面生成研究。通过建立蜗杆与面齿轮之间的传动坐标系,将蜗杆看作是产成面齿轮的假想刀具,先求解得到蜗杆轮齿两侧的齿面方程,以齿轮啮合原理为基础,计算得到蜗杆与面齿轮之间的啮合方程,再通过坐标变换,推导出蜗杆在偏置情况下的面齿轮轮齿两侧的齿面方程,为后续的三维实体建模部分提供数学模型的支撑。(2)偏置蜗杆面齿轮三维实体建模研究。通过对面齿轮齿根根切与齿顶变尖的研究,得到面齿轮不出现根切现象的最小内半径与不出现顶尖现象时的最大外半径,从而确定面齿轮轮齿的有效齿宽。对渐开线圆柱蜗杆相关设计参数取值范围进行求解。依据所推导的相关方程,通过MATLAB软件编写程序,计算得到蜗杆齿面与面齿轮齿面离散点集,并将其导入至CATIA三维建模软件中,创建偏置蜗杆面齿轮传动副三维模型。同时根据将蜗杆作为假想刀具展成面齿轮齿面的原理,提出一种新的面齿轮三维实体建模方法。经模拟该方法具有一定的可行性,可以解决所探讨的两种三维建模方法所建模型精确度及模型装配时出现的干涉问题。(3)偏置蜗杆面齿轮齿面强度理论分析研究。根据轮齿接触理论,对蜗杆面齿轮的啮合接触方程组进行简化,建立了含安装误差的啮合坐标系,分析了三种安装误差作用下啮合点的运动轨迹变化规律进行了分析。依据弹性接触理论,计算了蜗杆面齿轮啮合点处的主曲率及诱导法曲率,并依据推导所得的最大应力计算公式计算得到啮合点处最大应力。同时对蜗杆面齿轮弯曲应力的计算方法展开研究,利用内切抛物线法确定了面齿轮轮齿的危险截面位置,并推导齿根最大弯曲应力计算公式。为后续有限元分析结果的验证提供理论数据支撑。(4)偏置蜗杆面齿轮传动模型有限元分析研究。通过ABAQUS有限元分析软件对偏置蜗杆面齿轮传动进行有限元分析,进一步研究面齿轮的齿面接触应力的变化情况,并对理论计算进行验证。最后,分析了偏置蜗杆面齿轮多齿加载时的弯曲应力,得出弯曲应力变化规律。

关键词： 深度学习   齿轮箱故障   神经网络   CEEMDAN   PCA算法  

摘要： 随着工业的快速发展,故障诊断在保证机械设备安全运行、维护设备健康等方面发挥着越来越重要的作用。由于机械装备状态监测数据的海量性,深度学习技术已被广泛用于旋转机械故障诊断领域。齿轮传动系统是一种非常关键的结构元件,齿轮传动系统的故障诊断问题受到了广泛的关注。本文通过搭建神经网络模型实现齿轮箱不同运行工况的识别,主要研究内容如下:(1)建立齿轮啮合的力学模型,研究齿轮啮合的振动机理,给出齿轮不同故障类型下振动信号的数学模型,在MATLAB环境下仿真齿轮箱振动信号,研究了振动信号频谱特征。(2)搭建齿轮箱故障模拟实验平台,通过多通道采集器采集三种运行工况下的齿轮箱振动信号,并对采集信号进行时域频域分析。(3)针对传统经验模态分解(EMD)容易出现抗干扰能力差、模态混叠等问题,本文采用了自适应白噪声完备集合经验模态分解(CEEMDAN)的信号分解方法,用峭度对分解出的本征模态进行选取,提取敏感模态信号的能量特征,并提取振动信号时域和频域统计特征。采用了主成分分析(PCA)算法对特征向量进行降维,保留了原始数据的主要信息,为后续的神经网络提供更加优质的数据集。(4)搭建了 BP神经网络及长短期记忆神经网络(LSTM),并研究了学习率、优化器等网络参数对识别结果的影响,针对出现的过拟合问题采用Dropout进行了网络优化,有效避免了过拟合问题。(5)搭建了基于一维卷积神经网络(1D-CNN)的诊断模型,研究了卷积核大小、优化器、批处理量等对故障诊断精度的影响。综合评价了三种网络模型,结果表明1D-CNN的识别效果要明显优于BP神经网络以及LSTM神经网络,运行20次网络平均准确率为98.72%,实现了齿轮箱故障的高精度识别和分类。

关键词： 传动误差   时钟细分   扭转振动   齿面摩擦激励   集成经验模式分解  

摘要： 齿轮传动靠主从动轮相互啮合传递动力和运动,具有结构紧凑、传动比恒定、使用寿命长、平稳性好、传动效率高等优点,使得齿轮传动成为旋转机械中重要的基础部件之一,被广泛应用于航空、军用车辆、工业重载以及汽车等各种工业领域的动力、运动传递,被誉为“工业的象征”,其技术水平决定了整机动态服役性能和可靠性,同时也是国家智能制造体系的核心支撑。但是我国对于齿轮行业的振动噪声等动态性能的研究缺乏,而传动误差又是引起振动噪声最主要的激励源之一,对于如何在传动系统受载变形的实际工况下获得高精度可靠性的准确的传动误差测量结果,是我国齿轮行业内的技术难题。另外,虽然振动在齿轮状态监测中占据主导地位,并且在早期故障检测中已被证实是成功的,但其在故障特征识别应用于远离齿轮、路径复杂、被其他来源覆盖、强烈依赖操作条件的环境时,通常需要复杂的齿轮模型或大型数据集来训练数据驱动。因此,应用传动误差信号来替代诊断故障的振动信号。本文研究实际工况下齿轮传动误差高精度测量技术,为齿轮减振降噪提供准确的传动误差值,并利用传动误差信号为故障诊断领域提供一种新的无损检测方法,为推动我国齿轮行业乃至整个应用领域的发展具有重要的意义。 本文首先通过建立光栅与读数头几何模型,推导角度偏差与实际角度的关系,利用双读数头对角度偏差进行补偿。由与转速相关的传统相位测量方法到与转速无关的时钟细分脉冲计数法,将时钟脉冲细分计数法应用于齿轮副输入输出角度编码器的传动误差测量方法中,研究了齿轮副传动误差的测量方法。以输出齿轮为基准,数字脉冲处理计算中考虑输入齿轮在传动比缩放下的整数脉冲和非整数脉冲,利用高速时钟计数计算非整数脉冲,将整数脉冲和非整数脉冲处理得到综合传动误差曲线。通过对两组不同齿形齿轮试验验证表明:传动误差系统在齿频以上的测量精度达到1″,对于不同的修形变化单齿面传动误差峰峰值随之变化,测量准确且重复性良好,为传动误差测量提供了更准确的测量基础。 根据振动理论,建立了传动误差测试台架的扭转振动模型及无分支无阻尼自由振动方程,计算了传动系统的固有频率并利用扫频测试进行验证。对直连轴及齿轮副扫频频响曲线分析,发现在系统固有频率附近产生“共振”现象对传动误差测量影响十分明显。为避免扭转振动对测量影响,基于系统传动稳定特性及精度测量保持下的转速限值,通过弱化传动系联轴器部件使得传动误差测试转速落入固有频率一阶与二阶非共振平稳区间。对比前后齿频为基频阶次图优化效果显著,但是对于不同被试件仍需扫频测试确定最佳转速区间。基于优化后的传动系统分析研究并确定了传动误差量化后试验周数选用全齿数啮合周期,并研究了FFT处理相比移动平均法更适应传动误差测量中去除波动分量。 基于实际搭建的传动误差试验台,开展了基于时变接触线长度的斜齿轮摩擦激励中考虑偏心误差及轴系热膨胀变形误差,为了研究误差影响下的摩擦激励,推导了热膨胀与轴系变形之间的关系,建立了考虑偏心误差及热膨胀变形误差时斜齿轮几何模型,根据齿轮啮合原理并采用解析法推导了基于时变接触线长度的斜齿轮摩擦激励和传动误差的计算方法。通过对偏心误差及热膨胀变形误差在内的斜齿轮副进行数值分析其变化规律。结果表明,误差激励会使时变接触线和传动误差曲线大周期的低频波动越来越显著,时变接触线的波动是影响摩擦力的主要源头,在螺旋角20°和30°时波动最小,但摩擦力矩有个别点不同,还受接触力的力矩影响。误差激励下的频域曲线成分复杂,除了啮合齿频及谐频载波信号峰值外,还存在输入、输出的轴频峰值,且在啮合频率处出现间隔为轴频的边频调制信号,影响齿轮传动的啮合质量。 将基于振动的诊断可行技术EEMD应用到利用时钟脉冲细分计数测试传动误差高精度测试系统中,开发了一种对典型损伤类型有效识别技术方法。集成经验模式分解技术应用于相对传动误差(RTE)信号,以获得一组固有模式函数(IMF),从得到的IMF中识别点蚀和裂纹的不同故障行为。研究结果表明,该方法在齿轮故障诊断中更有用、更有效,因为传动误差是齿轮本身啮合变形直接获得信息。基于相对传动误差信号可以用来故障识别,对HTP啮合周期内传动误差进行重新定相可以用来评估齿轮故障的严重程度。

关键词： 齿距样板   多齿定位爪   数据仿真   大平面砂轮磨齿机   齿距偏差测量  

摘要： 齿轮的齿距精度与螺旋线精度、渐开线精度是决定齿轮精度的关键参数,国际最新齿轮精度标准ISO1328-1:2013（E）及国家最新齿轮精度标准GB/T10095.1-2022指出,齿距偏差是齿轮高精度检测中的默认检查项目之一。我国齿轮参数量值传递体系中规定量值传递应以实物样板进行逐级传递,而齿轮齿距样板（Gear Pitch Artifact,简称GPA）是用于进行齿距精度方面量值传递的工具,具体包括校准齿轮测量仪器的齿距累积总偏差测量的示值误差、单个齿距偏差测量的重复性和回转台的角定位误差。目前国外以高精度的简单几何形体组装齿距样板,存在齿数少、精度保持性差等局限性;而国内多以高精度的标准齿轮作为齿距样板,但即使是最高精度的1级标准齿轮,其分度公差仍然较大,在量值传递方面有着一定的提升空间。 本文为提高齿轮齿距的加工精度,研制高精度齿距样板,提出在Y7125大平面砂轮磨齿机上,基于误差原理的制造高精度齿轮齿距样板（GPA）的方法。首先,分析了Y7125磨齿机磨削过程中各因素对齿距偏差的影响并建立加工误差模型;其次,针对于机床分度系统的分度误差,研制一种多齿定位爪,以提高机床的分度精度,具体研究工作为:利用MATLAB软件对多齿定位爪进行数据仿真,探究其不同工作状态下的均化效果、精度保持性以及不同齿爪数对均化效果的影响,设计制造出多齿定位爪,通过超精密研磨工艺,提高定位爪的加工精度;然后,基于端齿自动分度系统研制了一种高精度齿距测量仪器,显著提高GPA齿距偏差的测量效率与精度;接着,分别利用单齿和多齿定位爪进行对比磨齿实验,优选出分度精度最好的分度盘齿组用以加工齿距样板,测量结果显示:相较于单齿定位爪,利用多齿定位爪所加工的齿距样板试件的单个齿距偏差降低了30.0%～36.4%,齿距累积总偏差降低了30.4%～48%,均化效果明显。另外,提出了齿距偏差测量的误差补偿方法,提高齿距样板的制造精度。最终齿距样板经辽宁省计量科学研究院检测,结果显示,左齿面单个齿距偏差fp=0.5μm,齿距累积总偏差Fp=0.9μm,右齿面单个齿距偏差fp=0.5μm,齿距累积总偏差Fp=0.9μm,其齿距精度优于圆柱齿轮国家标准GB/T10095.1-2022对该规格1级精度齿轮齿距公差的要求(fp T=1.7μm,Fp T=5.0μm),可作为基准级齿距样板使用。 本文提出的高精度齿距样板制造技术无需对机床进行复杂的改装调整,利用多齿定位的误差均化提高齿距加工精度,本方法加工的齿距样板齿距精度优于国家标准GB/T10095.1-2022中规定的1级精度,为高精度齿距样板制造提供了理论技术基础。

关键词： 渐开线齿轮   弹流润滑   润滑特性   油膜刚度   传动误差  

摘要： 渐开线齿轮传动以传动效率高、结构紧凑等优点广泛应用于汽车、风电、船舶等行业,是最重要的齿轮传动形式之一。通常在一对齿轮接触面之间采用油润滑从而减小接触表面的摩擦及磨损,避免齿面过早出现疲劳失效。齿轮一般工作在弹流润滑状态下,油膜发生变形导致油膜刚度较大,而在传统研究齿轮传动动态特性时只考虑齿轮啮合刚度而忽略油膜刚度的存在,使得计算出来的动态特性,如传动误差等不准确,故有必要开展考虑弹流润滑作用下渐开线齿轮的动态特性研究。本文以渐开线齿轮为研究对象,基于广义Reynolds方程建立弹流润滑与齿轮动力学耦合模型,研究在不同工况条件下渐开线齿轮系统动态特性的影响规律。 论文的主要研究内容如下: (1)渐开线齿轮传动热弹流润滑数值分析模型。通过对渐开线齿轮传动几何运动及力学分析,得到啮合过程中的等效曲率半径、卷吸速度及啮合力变化曲线。采用广义Reynolds方程,基于Newton、Power-law和Ree-Eyring流体建立渐开线齿轮传动线接触时变热弹流润滑数值模型。 (2)渐开线齿轮传动润滑特性研究。研究渐开线齿轮传动采用不同流体润滑对啮合过程摩擦系数和摩擦损失功率影响规律,讨论在不同工况和不同流体对渐开线齿轮传动过程中齿面接触区域润滑特性的影响规律。分析得知Ree-Eyring流体在啮合过程中摩擦因数、摩擦损失功率最小,摩擦润滑状态最优,Power-law流体摩擦润滑状态最差;随着转矩的增加,不同流体下润滑情况都进一步变差,但是随着转速的上升,润滑状况有着变好的趋势。 (3)不同工况对渐开线齿轮油膜刚度的影响。基于弹流润滑作用建立油膜刚度模型,分析了不同载荷、卷吸速度和粗糙度情况下油膜刚度的变化,验证算法准确性;对比分析在齿轮啮合区域内不同转速和转矩工况对油膜刚度的影响,并得出油膜刚度随工况变化的规律。分析表明在一定范围内,油膜刚度随着载荷的增加呈现增大的趋势,随着卷吸速度的增大而减小;同时也会随粗糙度幅值的增大而减小,而波长的增加则会减缓这种趋势。 (4)弹流润滑作用下渐开线齿轮动态特性影响。考虑油膜刚度和齿轮副啮合刚度的耦合作用建立考虑弹流润滑的渐开线齿轮二自由度系统动力学模型,研究载荷变化对渐开线齿轮系统动态误差的影响规律,表明随着载荷的不断增大,齿轮的啮合刚度不断增大,而系统动态误差呈现出递减的变化趋势。

关键词： 法向啮合齿廓   齿轮测量   齿轮偏差   齿轮  

摘要： 法向啮合齿廓是齿轮齿面上能反映齿轮的加工与传动质量的一条工程意义独特的曲线，在齿轮滚齿、蜗杆砂轮磨齿等展成法加工中，是齿面加工的形成曲线，在渐开螺旋齿轮传动中，是齿轮传动的工作曲线。然而，现有的齿轮测量仪器并没有法向啮合齿廓的测量功能。结合法向啮合齿廓的形成原理，给出了其理论模型，基于现有齿轮测量中心，提出了法向啮合齿廓偏差测量的四坐标测量法和三坐标测量法。测量实践表明，采用现有的齿轮测量仪器，能方便的实现法向啮合齿廓偏差测量与评定，四坐标法测得的法向啮合齿廓形状偏差、倾斜偏差和总偏差与三坐标法的测量结果相比分别相差0.2、1.3、0.6μm。与渐开线和螺旋线相比较，法向啮合齿廓具有综合性、统一性和唯一性，通过对渐开线偏差和螺旋线偏差的相互补偿，可优化对法向啮合齿廓的控制，有效降低对渐开线和螺旋线的精度要求。