关键词： 故障诊断   复合故障   特征选择   齿轮箱  

摘要： 相比于单部件复合故障,多部件复合故障中故障信息分散在多个域中和特征间相互耦合影响等情况更为严重,导致构造的特征集中往往存在着大量冗余或无关的特征。针对此问题,提出一种三阶段混合式特征选择方法,用于从特征集中筛选敏感特征,提升故障分类准确率。首先,使用4种过滤式模型对故障特征进行评价,然后基于分类错误率对评价结果加权排序,最后结合3种启发式搜索方法按照加权排序结果筛选最优子集。通过一组包含11种故障类别的齿轮–轴承复合故障数据集进行试验,试验结果表明该方法可以在降低特征集维数的同时显著提升分类准确率。

关键词： 行星齿轮箱   刚柔耦合模型   复合故障   轴承表面损伤   特征增强  

摘要： 当行星齿轮箱存在太阳轮与太阳轮轴承复合故障时,太阳轮轴承故障信号微弱,容易被太阳轮故障信号淹没。为了在强大的太阳轮故障信号的背景下高效提取微弱的轴承故障信号,开展了行星齿轮箱太阳轮与太阳轮轴承复合故障动力学响应研究。以单级行星齿轮箱为研究对象,利用ADAMS动力学分析软件,构建包含太阳轮断齿以及太阳轮轴承外圈局部损伤的行星齿轮箱刚-柔耦合动力学模型,该模型保留了轴承滚动体与保持架的6个自由度,并且考虑了齿轮与轴承的耦合作用。基于所建立的刚-柔耦合动力学模型,提出了太阳轮轴承外滚道故障特征增强方法。该方法基于外滚道损伤-滚动体冲击力方向在轴承旋转过程中基本不变的原理,将垂直放置的两个加速度传感器采集的振动信号转换到极坐标系,通过分析坐标点在极坐标系中的分布情况来对复合故障下太阳轮轴承外滚道表面损伤进行诊断。结果表明,使用该方法能够对频谱分析不能诊断的太阳轮轴承外滚道故障进行特征增强。

关键词： 齿轮弯曲疲劳   疲劳裂纹   疲劳寿命   计算机辅助计算  

摘要： 齿轮因工作环境不同而失效形式也复杂多变。针对齿轮齿根疲劳断裂这一最主要的失效方式理论及预测进行研究,重点分析了直圆柱齿轮的弯曲疲劳强度、疲劳寿命、疲劳裂纹萌生和扩展的理论及计算。在此基础上通过计算机辅助计算,分析证实了理论计算的科学性和与实际情况的一致性。研究齿轮的疲劳强度和疲劳寿命在工业应用上有重要的意义和价值,疲劳试验成本较高,使用此理论计算方法对疲劳寿命和裂纹扩展进行模拟为实际应用和工业生产提供了重要参考。

关键词： 轴向式磁场调制永磁齿轮   气隙磁通密度   电磁转矩   子域法  

摘要： 轴向式磁场调制永磁齿轮(AFMPMG)存在轴向及切向漏磁严重及转矩密度偏低等问题。在AFMPMG基础上引入了一个外调磁环,使之构成一种双励磁、双调制的AFMPMG(DEM-AFMPMG)结构,由于DEM-AFMPMG低速永磁转子夹在内、外两个调磁环之间,因此可将AFMPMG轴向及切向漏磁通转化成有用谐波,从而增大DEM-AFMPMG输出转矩及转矩密度。虽然3D有限元法计及了永磁齿轮端部漏磁,具有计算精度高等优点,但同时也使计算机资源占用率过高且结构参数优化周期较长,针对此,提出了一种基于子域法的计算DEM-AFMPMG气隙磁场及电磁转矩数学模型,该方法可将3D模型等效为2D模型,但包括了3D模型的所有因素。算例计算结果表明,基于子域法模型的计算精度与3D有限元法的计算精度相当(气隙磁通密度及电磁转矩的计算误差均不大于5%,转矩密度的计算误差不大于1.5%),但子域法模型计算速度更快,且易于实现计算机程序化,更有利于DEM-AFMPMG的结构参数分析与优化。

关键词： 螺旋锥齿轮   齿廓倒棱   球头刀   轨迹规划  

摘要： 为解决螺旋锥齿轮在五轴数控机床上因额外的两个旋转轴而造成轨迹复杂、人工倒棱效率低且无法保证加工质量的问题,针对螺旋锥齿轮齿廓倒棱轨迹规划进行了研究。首先计算出螺旋锥齿轮齿廓线方程,在验证方程的准确性后获取齿廓线的目标离散点。其次,根据坐标转换原理计算出坐标变换矩阵,并依据球头刀的倒棱位姿计算出刀轴矢量。然后,对获得的刀具轨迹进行MATLAB和VERICUT倒棱仿真,分析不同加工深度下的倒棱结果。最后得出五轴数控机床下的倒棱轨迹,切削仿真结果表明加工表面相对均匀,能够实现齿廓在数控机床上的倒棱,替代人工倒棱并提高加工效率。

关键词： 故障诊断   高速列车   齿轮传动系统   剥离故障   动力学分析  

摘要： 齿轮传动系统在高速列车运行过程中起着连接和动力传递的关键作用,齿轮传动系统中的滚动轴承长期处于高速运行状况,易于出现故障。为研究轴承出现故障后高速列车齿轮传动系统的振动响应,基于Hertz接触理论,考虑齿轮传动系统输入轴上圆柱滚子轴承内圈滚道上的剥离故障,利用三维建模软件SolidWorks和动力学软件RecurDyn分别建立正常工况和故障工况下的齿轮传动系统动力学模型。通过仿真分析可以发现:故障工况下,输入轴上轴承滚子的角速度会出现周期性突变,输出轴上从动齿轮的角速度变化剧烈,而轴承滚子的角速度几乎不变;输入轴上包括主动齿轮在内的所有零件振动加速度明显增大,并且输出轴上零件的振动加速度也有所增大;主动齿轮和从动齿轮齿面接触力增大;输入轴上轴承滚子与内圈会瞬时脱离,影响轴承的稳定运行。研究结果可为高速列车齿轮传动系统中轴承故障的诊断、预防提供参考数据。

关键词： 行星滚柱丝杠   同步啮合   动态接触   有限元方法   接触载荷  

摘要： 为揭示行星滚柱丝杠螺纹副-齿轮副同步啮合动态接触载荷特性,采用有限元方法建立了行星滚柱丝杠数值模型。根据行星滚柱丝杠运动原理,推导了螺母轴向速度和位移理论计算公式,并给出了螺纹牙静载荷分布模型,分别从运动学和静动载荷的角度将数值结果与理论值进行了对比,相对误差均小于5%,从而验证了模型的正确性。基于数值模型,分析了不同螺母负载、丝杠转速、摩擦系数对行星滚柱丝杠各接触副动态接触载荷的影响规律。研究结果表明:丝杠转速增大,各接触载荷曲线波动增大,同时齿轮副和滚柱轴端与保持架接触载荷曲线波动周期性减小;螺纹副稳态接触载荷受螺纹副-齿轮副同步啮合及齿轮副啮合激励的共同影响呈现微幅波动;螺母负载增大,除齿轮副外各接触副接触载荷成正比增加,其中螺纹副和保持架分担了齿轮副部分载荷,导致齿轮副接触载荷减小;摩擦系数增大,接触载荷增幅明显,且各接触载荷曲线波动变大。

关键词： 风电齿轮箱   故障诊断   主成分分析   支持向量机  

摘要： 为解决风电齿轮箱状态监测数据样本量较少,特征指标间存在相互干扰且具有非线性难以分类等问题,本文提出了一种基于主成分分析结合支持向量机的风电齿轮箱故障诊断方法。首先,采用主成分分析法(PCA)对原始数据进行降维,做出第1,2主成分二维图及前3个主成分三维图,表明PCA对监测状态数据具有一定的分类效果。其次,提取累计贡献率80%以上的前5个主成分作为数据集。最后,采用支持向量机(SVM)比较4种不同核函数的诊断准确度,并加入噪声验证。分析结果表明:径向基核函数构建的支持向量机总体分类精度达到97%,准确率最高;在含噪的情况下,线性核函数与径向基核函数分类精度达到94%;与MLP神经网络进行对比发现,支持向量机更适应小样本分析且测试精度较高。实例分析表明,主成分分析结合支持向量机有较好的分类效果,适用于风电齿轮箱故障诊断的工程应用。

关键词： 齿轮传动   分扭传动   动力学   均载系数   动载系数  

摘要： 功率六分支同轴人字齿轮传动是某船舶动力传输系统的重要组成部分,为了对船舶动力系统的振动噪声和动态载荷进行评估,需要开展功率六分支同轴人字齿轮传动系统的动态特性与均载特性研究。本文采用集中参数法建立了含时变啮合刚度和传动误差的扭转振动模型,并采用解析法求解动力学方程;依据齿轮副沿啮合线的相对振动响应,给出了动载系数与均载系数计算公式;分析了输入轴、双联齿轮轴及输出轴的扭转刚度对传动系统动载特性和均载特性的影响。结果表明:输入轴扭转刚度对系统均载特性影响较大;双联齿轮轴扭转刚度对分扭级和并车级的均载特性均有影响,且随着双联轴扭转刚度增加,动载系数均变大;输出轴扭转刚度对传动系统各分支动载系数几乎没有影响。

关键词： 齿轮箱   ANSYS   有限元分析   行星架   漂浮式风机  

摘要： 针对漂浮式风机齿轮箱承受风载和波浪载荷的强耦合效应,依靠传统的齿轮箱设计方法无法评估行星架强度,文中提出一种根据Blade+Seasm软件考虑风载荷和波浪载荷的耦合影响关系,然后在有限元分析软件ANSYS里施加相应载荷进行行星架强度校核,从而为漂浮式风机齿轮箱的行星架校核找出一种简单易行并且精度高的方法,为行星架的设计和优化奠定基础。