关键词： 无涂层激光冲击强化   齿轮钢   表面完整性   工艺优化  

摘要： 齿轮部件是直升机减速器的核心组成部分。重载荷传动齿轮的失效直接影响减速器的可靠工作，甚至危害直升机服役安全。通过表面后处理技术提高齿轮的使用性能和可靠工作裕度具有可观的军事与经济价值收益。为验证无涂层激光冲击强化提高齿轮钢性能的有效性，进行不同工艺参数的强化试验。结果表明，无涂层激光冲击强化在试样深度方向最大引入了530 μm的加工硬化层与450 μm的残余压应力层，力学性能在亚表层大幅度改善归因于等离子体冲击波在试样梯度方向造成了塑性变形。强化后最大硬度为689.9 HV，残余压应力提升至738.9 MPa幅值。激光直接辐照试样表面时的热量累积导致表面粗糙度的迅速增加到最大1.509 μm，且制备出规律排列的周期性微凸起结构。随着激光能量与冲击次数的增加逐渐演变为自润滑的规则矩形图案。本研究为无涂层激光冲击强化的工艺参数对AISI 9310钢性能的影响规律提供了深入的试验分析和理论探讨，为进一步扩展无涂层激光冲击强化在更多齿轮钢材料的应用提供研究思路与数据积累。

关键词： 行波共振   裂纹扩展   声测法   模态分析   频率比  

摘要： 针对某型航空发动机中央传动锥齿轮在实际工况下裂纹扩展断裂失效问题，采取实验与数值仿真相结合的方法，探究齿轮处于行波共振状态下裂纹扩展频率特性演化规律。基于行波共振理论与声测法，开展了正常齿轮和预制缺陷齿轮疲劳特性实验，实验结果表明：预制缺陷齿轮处于行波共振状态下裂纹迅速扩展，共振频率不断减小，裂纹扩展后期无法跟踪行波共振点，齿轮发生瞬断。基于模态分析方法，建立了不同裂纹尺度齿轮有限元模型，提出了裂纹扩展前期裂纹长度与模态频率比的函数关系，实验所测频率比与预测模态频率比相对误差在0.02%以内。仿真结果表明：随着裂纹程度的加深，齿轮结构不对称性加大，相同节径型振动的两个对称模态逐渐分化为两个不同的振动模态，模态频率比差值增大。综合实验与仿真结果，裂纹扩展前期行波共振导致裂纹尖端应力强度因子过大而促使裂纹发生扩展，裂纹扩展后期齿轮两对称模态交替出现，齿轮无法维持行波共振状态，由于裂尖应力强度因子接近或超过材料断裂韧性导致裂纹快速扩展，进而剩余强度不足而瞬断。

关键词： 航空齿轮   胶合失效   本体温度   数据驱动   预测公式  

摘要： 航空装备面临高温、高速、重载、短时乏/断油等严苛服役工况，胶合失效成为限制航空发动机齿轮传动高功率密度设计与高可靠服役的瓶颈。齿轮胶合承载能力与本体温度密切相关，然而受材料、工艺、结构、工况等复杂因素影响，采用解析公式或大量试验的手段去准确评估齿轮本体温度极为困难。对此，本文开展了齿轮胶合承载能力试验，开发无线测试装置获取了齿轮本体温度数据集，并在此基础上提出了基于CatBoost的航空齿轮本体温度预测方法。此外，辨识了润滑油添加剂、热导率、扭矩、表面硬度、表面粗糙度、润滑油密度、润滑油黏度等参数对本体温度的贡献度，提出了考虑材料和油品参数的航空齿轮本体温度预测公式。结果表明，本文提出的公式对航空齿轮本体温度的预测误差在10%以内，为航空齿轮抗胶合设计提供了新思路。

关键词： 弧齿锥齿轮   行波共振   瞬态动力学分析   振动响应   振动应力  

摘要： 针对航空高速薄辐板弧齿锥齿轮在工作中由于行波共振导致轮齿断裂故障频发，其行波共振动力学响应特性不清晰的问题，建立了一种基于显式算法的航空薄辐板弧齿锥齿轮瞬态接触动力学分析模型。考虑齿轮转速、扭矩以及时变啮合刚度的影响，计算齿轮动频值进而对行波共振点进行精准预测，研究了行波共振下齿轮轴向振动位移和动应力的动态响应特性以及振动位移场和应力场的分布规律。研究结果表明：在三节径前行波共振工况下，从动锥齿轮轴向振动位移场在周向呈现谷峰交替的三峰三谷扇形分布快速迁移的特征，行波迁移方向与齿轮转动方向相同、迁移速度远高于齿轮的旋转速度；振动应力场在周向表现为三峰的花瓣状分布形式，在齿根槽位置和齿面啮合位置存在应力集中现象；振动位移和应力响应均表现为高次谐波振动密集分布的特征。试验测量从动锥齿轮三节径前行波共振转速与仿真计算预测的行波共振转速的相对误差为1.1%，试验测量的应力值与仿真提取分析的应力值两者量级相当，验证了行波共振点预测的准确性及瞬态接触动力学分析模型的有效性。

关键词： 电驱动系统   非平稳工况   开关频率   齿轮故障  

摘要： 为了克服车载环境下电驱动系统转速信号获取困难，导致在非平稳工况下难以提取电驱动系统齿轮故障特征的问题，基于电驱动系统电机和传动机构一体化的结构特点，提出一种结合同步压缩变换和角频域稀疏分解的非平稳工况下齿轮故障特征提取方法。首先，对振动加速度信号进行同步压缩变换，提升开关频率成分时频聚集性，获取准确的时频脊线。其次，基于开关频率成分时频脊线计算电机转频，进而得到传动机构每轴转频，根据转频信号进行角域重采样。最后，建立基于广义极小极大凹罚函数的稀疏分解模型，在角频域重构齿轮啮合阶次及其调制阶次。通过仿真测试、试验平台测试和实车测试验证所提方法的准确性。结果表明，所提方法能够在仅使用振动加速度传感器的情况下提取齿轮非平稳故障特征，提高了电驱动系统齿轮故障诊断的效率。

关键词： 航空发动机   齿轮传动   热-流耦合   喷油润滑   多支油路  

摘要： 极端工况下航发附件机匣内的热-流分布特性对其润滑性能及承载能力造成显著影响。针对多支油路供油的高速齿轮传动系统热-流特征不明确的问题，提出了基于多相流有限体积法的航空齿轮传动系统热-流数值分析模型，研究了机匣内部流场与温度场的分布规律。发现油路弯折和骤缩导致较大压降，严重影响射流速度及出口油气比，使得高速齿轮啮合射流易发生破碎，齿面润滑与冷却性能下降。且机匣初始结构存在存油问题，额定工况下风阻损失达12.30 kW，占系统总损失的85.20%。通过改进油路提升射流出口速度与油气比，并增添出油口和导流罩，实现系统风阻损失降低至5.22 kW，传动效率由93.54%提升至96.67%，为高速航空传动高功率密度设计提供方法支撑。

关键词： 航空发动机   燃油泵   高速齿轮泵   优化   间隙   效率  

摘要： 航空齿轮泵工作中，径向与端面间隙处粘性摩擦是能量损失的重要因素，且间隙过小可能会磨损加剧，增加齿轮刮蹭机壳、抱死等风险，但间隙过大会加剧内泄露造成输出流量少，齿轮泵效率降低。针对高速航空齿轮泵间隙对效率影响问题，建立流场仿真并结合理论模型分析，研究不同径向与端面间隙对内泄露及效率的影响，以及探究不同转速下的最佳径向与端面间隙，同时建立多组正交实验验证。研究表明：转速增大，最佳端面间隙尺寸也增大，并且伴随转速提高，间隙尺寸变化对燃油齿轮泵效率影响降低。

关键词： 风电机组齿轮箱   故障诊断   深度学习   信息融合   无阈值递归图   注意力机制  

摘要： 针对风电机组齿轮箱故障振动信号的非线性、特征信息混叠和诊断精度低等问题，结合时域特征分析与多传感器信息融合技术，提出一种无阈值递归图（NRP）与深度学习相结合的早期故障识别方法。首先，将时域指标作为特征参数并采用特征级与数据级融合技术构建数据信息；其次，采用NRP将一维数据信息转换为二维彩色可视特征图；然后，构建一种Alexnet-SENet网络结构，利用嵌入SENet注意力机制的改进Alexnet使其自适应选择并重点搜索结构与节点的关键特征信息。最后，以华中科技大学行星齿轮箱动力学试验平台采集的振动数据集为实例，结果表明该方法的诊断准确率为99%，能更有效地提取故障特征信息，具有更高的分类诊断精度。

关键词： 甩油环   肋板   泄露特性   湍流耗散  

摘要： 本文提出一种新型动车组齿轮箱轴端肋板甩油环复合密封结构（Ribbed Oil-Slinging Ring Composite Seal ROSRCS）。该结构基于传统甩油环复合密封（OSRCS）结构，在甩油环外侧增加了肋板和外缘倾角。通过计算流体力学（CFD）方法研究了ROSRCS的泄露特性。探究ROSRCS在不同甩油环倾角、外缘倾角、肋板数目和高度下的密封性能。结果表明，在确定工况下，ROSRCS的密封性能明显优于OSRCS，润滑油泄漏率减少5.7%。当甩油环倾角为(R1)=35°时，与OSRCS相比，ROSRCS流场中湍流耗散中心向入口处移动，ROSRCS最大湍流耗散强度提高22.56%。合适的外缘倾角可增强甩油环外缘处射流强度，湍流耗散强度最大值提升9.21%。虽然甩油环增加肋板会在肋板根部形成负压区降低ROSRCS的回油能力，但合适的肋板设置可通过改变涡流的数量、位置和强度，进一步提升轴端密封性能。

关键词： 非标圆柱齿轮   齿廓   过渡曲线   参数化   校核  

摘要： 随着工业设备的发展，满足定制化要求的非标圆柱齿轮较标准圆柱齿轮具备更加广阔的应用前景。然而，非标圆柱齿轮因压力角、齿顶高、齿根高、变位系数等参数的改变，将造成齿形和齿根过渡曲线的变化，引发齿面承载能力、齿根弯曲应力和传动性能的转变。现有评估方法依据ISO标准齿轮等效经验公式以及三维软件建模分析等存在步骤繁琐低效且精度低的问题，本文通过推导非标圆柱齿轮刀具加工过程，编写参数化模型，实现了复杂非标圆柱齿轮的齿形实时精准变化及高效分析仿真。