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： 故障诊断   行星齿轮箱   精细时移加权多尺度模糊熵   改进监督型几何和统计保持流形嵌入   白骨顶优化算法优化支持向量机  

摘要： 针对行星齿轮箱特征提取困难的问题,提出一种基于精细时移加权多尺度模糊熵(refined time⁃shift weighted multiscale fuzzy entropy,简称RTSWMFE)、改进监督型几何和统计保持流形嵌入(improved supervised geometry and statistics⁃preserving manifold embedding,简称IS⁃GSE)和白骨顶优化算法支持向量机(coot optimization algorithm support vector machine,简称COOT⁃SVM)的行星齿轮箱故障诊断方法。首先,利用RTSWMFE提取高维故障特征信息;其次,采用IS⁃GSE对高维特征进行降维,提取出敏感、低维的特征;最后,将低维特征输入COOT⁃SVM中进行识别分类。行星齿轮箱故障诊断实验结果表明:IS⁃GSE方法采用余弦相似度与欧式距离相结合的距离度量方式,并融入监督学习思想,降维效果较佳;COOT⁃SVM方法对经RTSWMFE和IS⁃GSE二次提取的故障特征识别精度达到100%。

关键词： 淬火配分   齿轮钢   硬度   强塑形  

摘要： 研究了淬火配分处理对18CrNiMo7-6材料组织和性能的影响。试验结果表明,淬火配分工艺可以有效提高组织中奥氏体的含量,在保证材料抗拉性能基础上有效提升材料的冲击性能和延伸率。配分初期,抗拉强度较高,延伸率相对较低。配分过程中,抗拉强度随着时间的增长而下降,延伸率随之上升。配分完成后,抗拉强度和延伸率先下降,然后随着配分时间的继续增长而再次上升。

关键词： 行星齿轮箱   频率切片小波变换   注意力机制   ConvNeXt模型   故障诊断  

摘要： 针对传统手工提取故障特征过度依赖专家的先验知识,导致信息提取不完全、效率低、成本高、漏诊误诊的问题,提出一种基于频率切片小波变换(Frequency Slice Wavelet Transform,FSWT)和注意力增强ConvNeXt模型的新方法,用于行星齿轮箱故障诊断。该方法在ConvNeXt模型基础上融合卷积注意力模块(Convolutional Block Attention Module,CBAM),使网络更加聚焦于关键区域的特征,减小无关目标的干扰。通过FSWT将一维振动信号转化为具有二维特征的时频谱图像,输入到改进后的网络中进行自动特征提取,并建立特征空间与故障空间之间的映射关系,实现不同故障模式的准确区分。利用动力传动模拟实验台数据对所提方法进行实验验证,结果表明:相较于其他网络模型,改进后的ConvNeXt模型能够准确识别出齿轮特定类型的故障,且噪声干扰下依旧展现出良好的鲁棒性。所得研究成果可为行星齿轮箱智能故障诊断提供参考。

关键词： 非线性动力学   混交   面齿轮   分流传动   小波分析  

摘要： 在考虑支撑刚度、时变啮合刚度、齿侧间隙、综合传动误差、轴承刚度等多种因素的前提下,建立混交面齿轮分流传动系统的非线性动力学模型,研究混交面齿轮分流传动系统的非线性动力学特性。采用Runge-Kutta积分方法对系统微分动力学方程进行求解,系统的非线性特征通过相平面图、时域图、频域图和庞加莱截面图小波分析图来描述,并用分分岔图描述外部激励频率和刚度对系统的非线性行为的影响。结果表明:在不同的外部激励和刚度作用下,系统将会呈现周期-混沌交替的运动特性。

关键词： 电助力自行车   中置电机   塑料齿轮   温度仿真   热管理系统  

摘要： 电助力自行车中置电机内部的高热流密度问题可能导致热敏材料的塑料齿轮受热失效,从而降低产品使用寿命,因此亟需相应的热管理系统保护塑料齿轮,为了完善针对塑料齿轮的热管理系统,首先要对塑料齿轮进行精准的实时温度预测。以某典型工况为例,利用Icepak仿真研究了内部电路板及减速传动系统的温度分布,并与部分器件的实测温度对比验证仿真的有效性;在此基础上进行多次仿真,得到不同工况下的塑料齿轮稳态温度;以传热学理论为基础,结合多次仿真的数据,拟合出适用于塑料齿轮的温度预测表达式。结果表明:仿真结果足够可靠,最大误差为4.38%;得出了实验室条件下塑料齿轮稳态温度关于转速和扭矩的表达式,且在变工况下测试的预测误差在±5℃以内;与传统的集总参数法相比节省大量建模与计算时间,可应用于工程上需要对塑料齿轮进行快速准确温度预测的场景。

关键词： 齿轮裂纹   时变啮合刚度   行星齿轮   振动响应  

摘要： 针对太阳齿轮裂纹状态下的行星齿轮系统,构建了基于集总参数法的动力学模型。首先,根据齿轮过渡曲线的特征方程提出了行星齿轮系统啮合刚度计算的改进方法,该计算方法分别考虑了齿轮在正常和裂纹状态下的啮合特性。基于这些计算,进一步求解了齿轮系统传动过程中的振动响应。仿真结果显示,齿根裂纹出现时,其振动响应呈现出明显的冲击特征,同时揭示了太阳齿轮故障的特征频率和倍频特性。为对比所提分析方法的有效性,开展了仿真与实验对比,验证了行星齿轮啮合刚度计算模型的有效性。

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： 激光冲击强化   有限元法   残余应力   多点冲击  

摘要： 对于齿轮类航空发动机附件传动系统零件,复杂的工作环境对齿轮表面抗疲劳和耐磨性能提出更高要求。激光冲击强化技术通过使材料表面发生剧烈塑性变形,引入残余压应力,同时提升表面硬度。均匀的残余应力场和表面硬度分布对提升零件疲劳寿命和耐磨性尤为重要,因此,如何获得均匀的残余压应力场和硬度分布,是激光冲击强化工艺研究的一个重要方面。本工作提出一种4层搭接激光冲击强化加工路径方案,采用有限元数值模拟和实验相结合方法,分析激光冲击强化后残余应力和显微硬度力学性能参数的特征。采用有限元数值模拟方法,对多点冲击9310齿轮钢材料的残余应力空间分布均匀性进行研究。采用实验方法,分析激光能量和冲击次数对9310齿轮钢材料残余应力和显微硬度的影响。结果表明,4层搭接激光冲击强化加工路径方案,能够获得较均匀的表面残余压应力场;随着激光能量和冲击次数增加,表面残余应力和显微硬度也随之增大,但增加幅度会减少,表现出一定饱和趋势。

关键词： 点线啮合齿轮   齿廓修形   有限元分析   接触应力   传动误差  

摘要： 点线啮合齿轮兼顾点接触与线接触双重优点,接触强度大、传动效率高、使用寿命长。齿廓修形是减少齿轮传动过程振动、噪声以及提高寿命的主要方法。针对煤矿机械在大载荷、强冲击等恶劣工况下齿轮啮合性能势必变差的问题,提出了一种矿用点线啮合齿轮齿廓修形方法。首先,基于空间啮合理论推导点线啮合齿轮齿面方程,根据点线啮合齿轮齿廓特性提出主动轮齿廓抛物线修形方法,并构建点线啮合齿轮三维模型;结合Abaqus单齿静力学模型,从最大接触应力和接触线长确定最佳修形量和修形高度;借助四齿模型分析点线啮合齿轮修形前后齿面接触应力、接触线长和传递误差变化规律。结果表明:提出的修形方法使得齿面接触应力由1 066 MPa减小至621.8 MPa,降低了41.67%;传动误差由-0.004 58 rad减小至-0.002 55 rad,降低了44.32%,明显改善齿轮接触和传动平稳性,为点线啮合齿轮三维修形及降噪延寿研究提供了指导。