关键词： 行星齿轮箱   残差网络   注意力机制   故障诊断  

摘要： 针对实际工程中行星齿轮箱故障数据难以获取,导致传统的机器学习算法诊断精度不高的问题,提出一种基于CAGNet(Conv Attention Gear Net)网络的行星齿轮箱故障诊断方法。首先,利用建立的唯象模型得到不同故障下的振动仿真信号,通过对仿真信号进行分段截取,构建网络训练数据集,以解决行星齿轮箱训练样本不足的问题;其次,为了提升网络训练效率和收敛速度,先利用2个卷积层进行有效的特征提取和信息传递,加速网络训练过程,并将卷积注意力机制嵌入残差网络中,提取信号的深层特征,利用筛选特征,建立CAGNet网络模型,提高了模型诊断准确率;最后,基于仿真和实验数据完成所提模型与残差网络(ResNet)、深度残差收缩网络(DRSN)和MSACNN网络的对比分析,其诊断精度分别提高了1.5%、2.5%、4.5%。

关键词： 齿轮-转子系统   故障诊断   模糊C聚类   激励  

摘要： 转子系统在运行期间发生不平衡振动时将会影响整体系统控制稳定性,甚至导致安全事故。为了提高激励下齿轮-转子系统故障效率,设计了一种基于模糊C聚类(FCM)的激励下齿轮-转子系统故障特征提取及诊断方法,并开展齿轮-转子系统故障诊断试验对故障信号进行提取,再以小波阈值总体经验模式分解(EEMD)与模糊C聚类算法获取信号特征并判断其故障类型。单载荷工况下,样本依次接近各个齿轮状态隶属度,实际诊断结果和仿真基本接近,表明同运用EEMD与FCM方法诊断可以实现准确故障诊断效果。叠加载荷工况下,各故障状态形成了接近诊断结果,特征聚类结果分类明确,能够实现齿轮-转子系统故障的准确诊断。该研究对提高机械传动领域运行稳定性,尤其是在激励作用下系统隐藏的故障危险的排出方面具有很好的实际价值。

关键词： 机械设计制造   齿轮齿条驱动   加工装配  

摘要： 【目的】在机械设计制造领域,齿轮齿条驱动属于典型的传动方式。研究分析齿条驱动的具体状态,以进一步优化其驱动效能,充分发挥齿轮齿条驱动模式的作用。【方法】通过合理选择齿轮齿条材料,优化齿轮齿条结构设计以及优化加工装配工作质量,对齿轮齿条驱动进行系统分析和优化。【结果】上述方法能够为更好地发挥齿轮齿条驱动的作用提供支持。【结论】优化机械设计制造中齿轮齿条驱动的效能,对于提升机械设计制造工作开展成效具有重要意义。

关键词： 航空行星齿轮系统   内齿圈柔性试验   偏载分析   仿真计算  

摘要： 行星齿轮系统因其体积小、质量轻、承载能力大等优点被广泛应用于航空器传动设备中,但由于各种误差造成的偏载问题无法避免,严重的偏载状态将会导致行星系统的优点无法充分发挥。以某型号航空行星齿轮系统为研究对象,探究了内齿圈柔性变化对系统偏载行为的影响机制。通过试验测量了不同的行星数以及不同轮缘厚度下内齿圈挠度、应力及应变,分析了偏载的影响机制并评估了行星数及轮缘厚度对系统偏载行为的影响程度;利用层级有限元模型完成了大型航空行星系统的高级仿真计算和分析任务,量化了内齿圈柔性变化对系统载荷分布以及齿圈偏移的影响机制。将试验与仿真计算结果在相同的参数范围内进行拟合对比,评估了仿真计算结果的准确性。研究结果为大型航空行星齿轮系统内齿圈的开发和设计提供了有针对性的结构优化指导,能够极大降低该类大型航空设备在设计和迭代过程中的成本。

关键词： 复合材料   一阶剪切变形理论   斜齿轮   刚度特性  

摘要： 基于一阶剪切变形理论和Rayleigh–Ritz方法,对正交各项异性复合材料斜齿轮建模。利用文献验证模型正确性,分析不同材料和压力角参数对斜齿轮固有频率的影响,分析其动力学特性。

关键词： 机动载荷   锥齿轮   错位量   影响  

摘要： 机动载荷指飞机在加速、转弯、爬升、俯冲等机动动作时由于加速度作用而在飞机上产生的附加载荷,齿轮错位量为齿轮实际啮合位置与理想啮合位置的偏差。分析机动载荷对锥齿轮错位量的影响。在Romax软件中建立齿轮传动系统模型,对锥齿轮错位量进行仿真计算。考虑机动载荷时,机动载荷会将附件质量的影响放大。分析结果表明,考虑机动载荷时,锥齿轮最大错位量明显增大,变化率为15.0%,会导致偏载,加剧磨损,缩短齿轮寿命。对此,应当考虑采用齿轮修形等手段,以减小锥齿轮错位量。

关键词： 齿轮钢   碲处理   非金属夹杂物   纳米压痕   摩擦磨损   轧制变形   耐磨特性  

摘要： 齿轮钢作为应用广泛的一类钢种,需要被加工成复杂的形状,且在工作中需要承受较大的摩擦力,所以要求其具有优异的切削性能以及耐磨性能等,钢中硫化物夹杂是两者协同控制的关键因素,而碲的添加可以起到改性钢中硫化物的作用。为此,通过扫描电镜、夹杂物自动分析、夹杂物纳米压痕及干摩擦试验探究了碲添加对20MnCrS5齿轮钢耐磨特性与夹杂物物性特征影响。结果表明,碲添加使得20MnCrS5钢中长条状及链状夹杂物的数量减少以及夹杂物的整体数密度降低,且硫化物的形貌趋于球化。当钢中碲质量分数为0.053%时,夹杂物长宽比由不加碲时的2.302降低到1.720。结合热力学计算表明,其主要得益于碲添加导致的硫化物析出特性转变。针对夹杂物自身的纳米压痕试验表明,钢中添加碲元素可以提高硫化物夹杂的硬度,经过碲改性后MnS夹杂物的硬度由不加碲时的7.82 GPa提升到9.42 GPa。轧制变形过程中的硫化物夹杂变形量统计结果表明,其变形率至多可由16.6%降为3.8%。同时,干摩擦试验表明,碲处理通过改性钢中夹杂物、提高硫化物和基体的硬度,使得20MnCrS5齿轮钢磨损率及摩擦因数降低,耐磨性得到了增强。阐释了夹杂物-钢基体在变形、摩擦过程中的影响,为未来含碲特种钢的进一步开发和优化提供相应的参考。

关键词： 二次喷丸   18CrNiMo7-6钢   残余应力   表面形貌   有限元分析  

摘要： 【目的】针对齿轮在喷丸强化后残余压应力分布不均匀、表面粗糙度大的问题,研究二次喷丸强化技术对18CrNiMo7-6渗碳齿轮钢表面完整性的改善效果。【方法】基于Abaqus软件建立随机丸粒分布的喷丸强化模型,主要分析了单次喷丸强化和二次喷丸强化的喷丸速度、丸粒直径等参数对18CrNiMo7-6渗碳齿轮钢表层残余应力及表面形貌的影响规律。【结果】结果表明,二次喷丸强化与单次喷丸强化相比材料表面塑性变形更均匀;二次喷丸强化可以显著增大材料表层的残余压应力,使残余压应力最大值深度位置向表面移动,但对残余压应力层深度的影响并不显著;通过方差分析,在喷丸覆盖率为100%时,采用喷丸强度较小的加工参数进行第二次喷丸强化,对表层残余压应力均匀性的改善效果更好,表面残余压应力均匀性最大可提升28.76%。

关键词： 齿轮轴断裂   疲劳分析   故障检测   疲劳寿命预测  

摘要： 针对减速器齿轮轴断裂故障展开研究,先分析齿轮轴断裂的疲劳机理,然后阐述断裂故障的检测手段,包括无损检测和断口形貌微观分析,最后提出齿轮轴疲劳断裂的预防措施。优化材料选择与表面处理,解决了疲劳断裂问题;改进齿轮轴的设计,降低了应力集中风险;监测动态负载与工况优化,提升了设备使用的安全性和可靠性;制定维护策略,增强了齿轮轴的抗疲劳能力,延长了设备的使用寿命。

关键词： 重力储能系统(GESS)   链式传动   损耗计算   能效模型  

摘要： 为了研究传送链式斜坡重力储能系统(transmission chain slope gravity energy storage system,TCS-GESS)充放电过程的能量转换效率及各环节损耗占比,针对系统质量块移动、机械传动以及电气驱动环节,推导了各环节损耗数学表达式及相应的能效计算方法,在此基础上,建立了基于MATLAB/Simulink的TCS-GESS能效分析模型。以一套2.2 kW重力储能样机为例,设计了充放电工况下的实验方案并实测了不同负载条件下系统各环节能效,从速度、机械功率、充放电功率、传动损耗以及电机损耗五个维度与能效计算结果进行对比,验证了能效分析模型的准确性与实用性。结果显示,随负载增加系统效率逐渐提高,其中链条损耗占比较大,齿轮箱和齿轮盘损耗变化不大且占比较小,电机损耗占比中等且充/放电工况下随着加载均有所增加。额定负载工况下充放电效率分别为59.5%和37.4%,系统效率为23.2%;进一步对具有相同传动机构、不同功率等级下重力储能系统充放电效率进行预测,结果表明系统容量低于1 MW时充放电效率将低于68%,容量高于10 MW时系统能效提升潜力有限,即采用文中传动机构的重力储能单机系统最佳功率范围宜选取在1~10 MW。