关键词： 齿轮箱   故障诊断   双向长短时记忆神经网络   交叉融合注意力  

摘要： 齿轮箱的运行受到周围环境影响很大，带来了很大的故障诊断的难度。为了进一步提高齿轮箱的故障诊断精度，设计了一种基于Vgg16+双向长短时记忆神经网络(BLSTM)组合模型的机床齿轮箱故障诊断方法。基于多模态信息融合方法，从时空与时序维度上挖掘重要信息，构建了多模态跨注意信息的多模态信息融合方法，有效提升变速箱故障信息的可信度与稳定性。研究结果表明：所提方法的预测精度为92.73%,预测准确率为91.86%,召回率为91.04%,F1为92.39%,表现出了较强的综合性能。空间和时序融合后能够提高单维度的测试精度，达到99%以上，证明了该方法的可行性，能够在单个工作状态下获得优异预报效果，适用于分析多种情况下的复杂运行状态。该研究有助于提高齿轮箱的运行稳定性，也可拓宽到其它的机械传动领域。

关键词： 电动汽车   减速器   齿轮啸叫噪声   模态   仿真分析  

摘要： 噪声、振动与声振粗糙度(NVH)测试发现某电动汽车在加速到转速8 280 r/min时存在减速器一级齿轮啸叫噪声。为研究该啸叫，开展传递路径分析、齿轮设计传递误差分析、齿轮精度分析、形位公差分析和减速器动力学仿真分析，根据分析结果得出结论：在转速8 280 r/min下，一级齿轮啮合频率和一级从动齿轮径向扭曲模态频率重叠，在该频率的齿轮动态啮合力激励下一级从动齿轮发生径向扭曲振型共振，该共振使齿轮发生变形并造成动态传动误差过大进而引起啸叫。为改变一级从动齿轮径向扭曲模态，制定轮辐减薄和轮辐加厚两种新设计方案，然后对新方案齿轮进行模态仿真分析与NVH测试验证，验证结果和上述结论吻合并表明提高齿轮径向扭曲模态频率有利于控制因齿轮共振导致的齿轮啸叫。

关键词： 齿轮箱   齿轮Circular图   特征指标   智能故障诊断  

摘要： 齿轮Circular图是用于与时域同步平均（Time Synchronous Averaging, TSA）相结合的一种结果呈现方法，可以将TSA提取到的齿轮啮合振动波形直观、清晰地展现出来。针对齿轮Circular图绘制参数设置和其缺少量化指标的问题，提出了用于波形边缘识别的Fi指标和基于Hu氏不变矩的Yi指标。首先，使用TSA算法提取出齿轮啮合振动信号，通过计算最小Fi指标确定振动信号波形的上、下边缘；其次，利用上、下边缘参数绘制齿轮Circular图；再次，将齿轮Circular图分割为4个部分，通过计算分割后图片的Hu氏不变矩得到齿轮Circular图的Yi指标；最后，基于从齿轮Circular图中提取出的Yi和Fi指标，使用K最近邻（K-Nearest Neighbor, KNN）分类器对齿轮振动信号进行分类。仿真信号及齿轮断齿、裂纹故障信号的处理结果表明了该方法的有效性。

关键词： 汽车后桥从动齿轮   闭式模锻   终锻模具设计   压力机选型  

摘要： 围绕汽车后桥从动齿轮终锻模具参数设计展开研究，探讨了闭式模锻工艺在齿轮制造中的应用及关键参数优化。通过工艺分析对比了开式与闭式模锻的优缺点，指出闭式模锻在材料利用率、生产效率及锻件精度上的显著优势。针对齿轮锻件特性，提出了毛坯尺寸计算模型（坯料直径233mm，最终选取240mm），并基于热锻件图完成了终锻模膛设计。结合单位挤压力与总挤压力计算（F=17571kN），选定20000kN热模锻压力机以确保安全性与工艺稳定性。研究结果表明，闭式模锻结合合理的模具参数设计可有效降低飞边损耗、提升锻件成形质量，为汽车齿轮高效精密制造提供了理论依据与实践参考。

关键词： 16MnCrS5齿轮钢   淬火变形   晶粒尺寸   带状组织   淬透性  

摘要： 针对16MnCrS5齿轮钢在淬火过程中易发生变形的问题，本工作结合实验与数值模拟方法，系统探讨其淬火变形机理。采用不同晶粒尺寸、组织带状化程度及淬透性的C型缺口试样进行淬火实验，测定了对应试样的淬火变形量。利用Deform有限元分析软件对上述试样在淬火处理过程中的温度场、应力场与相场进行模拟，可视化了其对应的淬火变形过程。结果表明，16MnCrS5齿轮钢的淬火变形量随晶粒尺寸和组织带状化程度的增加而增加，晶粒尺寸为75μm的试样的淬火变形量相较于晶粒尺寸为22μm的试样增加近一倍。当带状组织等级超过3级时，试样淬火变形量显著增加。16MnCrS5齿轮钢的淬火变形量随着淬透性的增加而增加，当试样距离水冷端9 mm处的硬度> 32.2 HRC时，淬火变形量与淬透性呈现更强的关联性。实验和数值模拟分析揭示16MnCrS5齿轮钢淬火热变形的内在机制主要归因于热应力和马氏体相变应力，其中，马氏体相变在时间和空间上的不均匀性是影响16MnCrS5齿轮钢淬火热变形的主要因素。

关键词： 燃油齿轮泵   多目标优化   流量脉动率   齿轮泵体积   粒子群算法  

摘要： 针对某型航空燃油齿轮泵的性能需求指标，为了实现泵低流量脉动特性及轻量化设计要求，以瞬时几何流量脉动率和齿轮泵体积最小为优化目标，以齿数、模数、压力角、变位系数及齿宽为设计变量，并结合相应约束条件建立了齿轮泵优化设计模型，利用粒子群多目标优化算法进行寻优计算；绘制了优化目标对应的Pareto曲线，从中选出了一组满足设计要求的齿轮参数。并利用计算流体力学方法对该参数下的齿轮泵内部流场参数分布及瞬时几何流量特性进行了模拟分析，验证了所提方案的可行性。最后，完成了样机的加工制造及性能测试。结果表明：泵的实际输出流量与理论流量的一致性好，验证了优化模型及设计方法的可行性，为后续燃油齿轮泵进一步改进定型奠定了基础。

关键词： 水冷   努塞尔数   对流换热系数   海澄-威廉姆斯公式   局部阻力系数  

摘要： 温升是影响磁齿轮性能的关键因素，水冷则是目前降低温升的主要手段之一。水冷计算经验公式种类繁多且相关参数选取较为模糊。为确保磁齿轮水冷系统设计可靠，文章从经验公式和有限元仿真两个角度对某型号磁齿轮水道进行热力和水力计算，并对二者进行比较分析。结果如下：对于Re>10～4的常规水冷结构，利用努塞尔数相似准数方程式进行对流换热系数计算较为准确；对于焊接而成的不规则水冷结构，应用海澄-威廉姆斯公式计算沿程水力损失更为准确；180°转弯工况下水道局部阻力系数与折弯开口面积有关，当A2/A1在0.9～1.1范围内变化时，局部阻力系数与手册基本一致，当A2/A1<0.5时，局部阻力系数与压损会急剧增大，设计中应尽量避免；结合有限元仿真结果对水道出口急剧缩小工况下设计注意事项，不同设计条件下出口局部阻力系数变化进行了说明。该研究结果对于类似设计有借鉴意义。

关键词： 经验小波变换   傅里叶-贝塞尔级数   能量尺度空间   降噪   故障诊断  

摘要： 针对齿轮故障诊断中采集到的振动信号常伴有噪声干扰且故障特征难以提取的问题，以傅里叶-贝塞尔级数展开(Fourier-Bessel series expansion, FBSE)为基础，提出了一种将FBSE和基于能量的尺度空间经验小波变换(energy scale space empirical wavelet transform, ESEWT)相结合的齿轮振动信号降噪方法，即FBSE-ESEWT。首先，将采集到的齿轮振动信号利用FBSE技术获得其频谱，以替代传统的傅里叶谱，接着凭借能量尺度空间划分法对获取的FBSE频谱进行自适应分割和筛选，以精确定位有效频带的边界点。随后通过构建小波滤波器组得到信号分量并进行重构，以减小噪声和冗余信息干扰；然后，为捕捉到更全面的特征信息将处理后的信号进行广义S变换得到时频图，输入2D卷积神经网络进行故障诊断验证算法可行性。通过对Simulink仿真信号和实际采集信号进行实验，结果表明，相对于原始经验小波变换(EWT)、经验模态分解(EMD)等方法，FBSE-ESEWT具有更好的降噪效果，信噪比提高了13.96 dB,诊断准确率高达98.03%。

关键词： 渐开线圆柱斜齿轮   啮入冲击   理论模型   动力接触   有限元分析  

摘要： 针对渐开线圆柱斜齿轮副啮合过程中存在的啮入冲击问题，综合考虑受载变形及受载特征等因素，建立渐开线圆柱斜齿轮副啮入冲击理论模型，确定线外啮入点位置及接触线长度，推导渐开线圆柱斜齿轮副啮入冲击解析公式；基于ANSYS/LS-DYNA动力学软件，建立齿轮副动力接触有限元模型，对渐开线圆柱斜齿轮副啮入冲击过程进行有限元分析。研究结果表明，渐开线圆柱斜齿轮副啮入冲击解析公式能有效计算啮入冲击力，通过渐开线圆柱斜齿轮副动力接触有限元模型对冲击过程进行数值仿真，验证了解析数学模型的有效性。

关键词： 机器学习   塑性成型   原材料   主成分分析   工艺参数   缺陷检测  

摘要： 为提升发动机缸体锥齿轮塑性成型生产质量，研究了基于机器学习方法的塑性成型工艺。设计了发动机缸体锥齿轮塑性成型工艺环节，确保每一步都符合材料特性和产品要求。利用机器学习方法中的主成分分析方法获取主要工艺参数，基于所获取的工艺参数制备塑性成型件。通过模拟实际成型过程，预测可能出现的问题并提前调整工艺参数。利用深度学习方法检测塑性成型件缺陷，确保产品质量符合标准。实验结果显示：用主成分分析方法提取工艺参数来制备的塑性成型件，硬度、抗拉强度、屈服强度和断裂伸长率均接近或略高于设计值；力学性能测试结果与最初设计时的预期情况基本一致，能够显著提升塑性成型效率与成功率；能够准确检测出塑性成型件的各种缺陷，保障塑性成型件质量。