关键词： 滚动轴承   风电轴承   风力发电机组   齿轮传动   动态特性  

摘要： 为解决风电机组齿轮传动系统高速级轴承运行工况复杂及动态特性难以准确描述的问题,以某风电机组为研究对象,综合考虑齿轮时变啮合刚度、轴承时变刚度、齿轮啮合误差与随机风载等因素的影响,建立了风电机组齿轮传动系统的齿轮-轴承耦合动力学模型;采用威布尔分布法建立随机风速模型,模拟计算实际风场的风速并进行试验验证,通过Newmark积分法求解轴承在随机风载下的时变载荷与转速;基于显示动力学法建立高速级轴承有限元模型,通过对比振动加速度的仿真值与试验值进行验证;分析了随机风载下及均值条件下轴承的动态接触载荷、接触应力以及质心运动轨迹的变化规律。结果表明:在随机风载作用下,滚子的动态接触载荷在承载区内呈现出“提前承载,滞后退出”的形式,内圈接触载荷在非承载区内的波动明显;保持架与滚子呈现连续的碰撞接触,二者的接触载荷波动较大;内外圈与滚子之间碰撞次数增加,应力脉冲的频率增大,轴承质心运动轨迹平稳下降。

关键词： 齿轮   磨齿   焊接   误差分析  

摘要： 新能源电动汽车变速器或减速器高转速高转矩要求,使得其齿轮和轴之间的联接采用了压配后焊接工艺。在该焊接工艺的应用过程中,齿轮磨齿后出现了诸多齿轮参数不合格的误差问题。针对此加工误差问题,主要从磨齿前齿坯定位误差、热处理变形和焊接变形三个方面进行试验分析研究。研究结果表明,焊接工艺对齿轮同一齿侧的齿向误差fHβ具有一致性减小或增大影响,对跨棒距M值具有减小影响,对齿距累积误差Fp增大影响最大。磨齿前齿坯定位误差、热处理变形和焊接变形三者总体上比较,热处理变形最大,其次是定位误差,焊接变形最小。通过有效控制以上三者的误差影响,压配焊接后磨齿能够得到合格较好的齿轮精度。

关键词： 人字齿轮   裂纹   时变啮合刚度   弯扭轴摆   动力学   振动特性  

摘要： 为揭示裂纹对两级人字齿轮传动系统的振动特性的影响规律,建立了考虑裂纹、时变啮合刚度、退刀槽和误差等因素的48自由度的弯-扭-轴-摆耦合动力学模型。模型中,采用势能法计算了含裂纹的两级人字齿轮传动系统中各齿轮副的时变啮合刚度,分析了裂纹对系统时变啮合刚度的影响。利用Runge-Kutta数值积分法进行求解,得到了表征振动特性的时域、频域、相图和Poincare图,并分析了裂纹对两级人字齿轮传动系统振动影响。通过试验,对比分析了正常齿轮与裂纹齿轮对系统振动特性的影响。结果表明,当齿轮出现裂纹时,系统的时变啮合刚度减小,并且随着裂纹的加剧,时变啮合刚度进一步降低;在裂纹的影响下,系统出现周期性冲击现象,在啮合倍频附近会出现明显的边频带,且随着裂纹的加剧系统的振动越来越明显;试验结果与理论分析一致性较好,能够为系统动态设计提供理论依据。

关键词： 多齿接触   内啮合   刀具设计   齿轮加工  

摘要： 本文提出了一种内啮合多齿接触齿轮的设计和制造方法,该齿轮接触区位于节圆以上的齿顶部分,同时接触的齿数可达7个以上.根据微分几何学和齿轮啮合原理,建立了内啮合多齿接触齿轮齿廓曲线方程;根据阿基米德螺旋面理论,建立了外齿轮滚刀设计方法;基于展成加工原理,建立了内齿轮插齿刀设计方法;对滚齿和插齿加工进行了仿真,验证了刀具设计和加工方法的正确性;进一步完成刀具和齿轮样件的加工,并对齿轮样件进行了检测;通过对比理论齿廓和样件齿廓验证了齿轮设计的正确性和可加工性,为内啮合多齿接触齿轮走向工程应用奠定理论基础.

关键词： 混合润滑   油膜承载比例   摩擦系数   膜厚比   齿面温度分布  

摘要： 考虑到齿轮在传动过程中通常处于混合润滑状态,采用边界润滑和弹流润滑摩擦系数的计算方法,结合粗糙峰承担理论,建立混合润滑状态下摩擦系数计算模型.以啮入点处最小油膜厚度为依据计算膜厚比,研究不同工况下齿轮所处的润滑状态.根据齿轮啮合原理和传热学理论,得到啮合线上摩擦热流量及不同齿面上对流换热系数.运用微分思想对啮合面进行条形区域划分,并构建单齿温度场模型,揭示不同条形数量、转速、转矩、粗糙度和齿廓修形对温度场的影响规律.结果表明:运行工况及齿轮参数变化会引起润滑状态的改变;最小油膜厚度在啮合线上分布不均匀,主动轮啮入点以及单齿啮合区油膜厚度较小,润滑相对不良;齿面温度随着转速和转矩的增加而逐渐升高,平均温度增长率则随着转速和转矩的增加而逐渐减小,主动轮温升变化要大于从动轮,与转速相比转矩对齿面温升影响较大;齿廓修形可以削弱啮入啮出时的载荷冲击并使齿面温度分布更加均匀,采用齿廓修形和降低齿面粗糙度的方法可以适当降低齿面温度.研究结果可为齿轮传动摩擦磨损及齿面失效机理探索提供理论支撑.

关键词： 轴向滚轧   变齿厚轧轮   几何设计   正交试验   工艺优化  

摘要： 针对传统轧轮在轴向滚轧过程中齿顶压入工件难、材料流动不畅及受力恶劣的问题,提出了一种圆柱齿轮轴向滚轧变齿厚轧轮几何设计方法。首先,结合齿轮啮合原理和齿条刀具加工方法,得到变变位系数工件的齿廓方程,推导出变齿厚轧轮切入段、精整段以及退出段齿廓方程。然后,利用具体齿轮实例和滚轧有限元模型,分析不同变位系数变齿厚轧轮对成形载荷、材料流动、齿廓误差的影响规律,确定变齿厚轧轮切入段变位系数的范围。最后,通过正交试验法分析轧轮转速、进给速度、摩擦因数对滚轧成形载荷与齿廓误差的影响,并展开齿轮滚轧成形试验。结果表明:切入段变位系数为-2~0、精整段变位系数为0、退出段变位系数为0~-0.5的变齿厚轧轮在成形载荷、材料流动速度和齿廓误差方面优于其余两种变齿厚轧轮,且与之匹配的较优工艺参数为:轧轮转速4.94 rad·s^(-1),进给速度0.5 mm·s^(-1),摩擦因数0.15,滚轧成形的齿轮分齿均匀、齿廓完整良好、尺寸符合要求。

关键词： 20CrMnTi齿轮钢   稀土   夹杂物变性   疲劳性能  

摘要： 为深入探究稀土(La/Ce)对20CrMnTi齿轮钢中夹杂物和疲劳性能的影响,采取多种分析测试方法对20CrMnTi和加入0.0027%稀土处理后的20CrMnTi-RE齿轮钢中的夹杂物进行分析和表征,并进行超高周疲劳试验,对比分析疲劳性能变化。结果表明,稀土可与齿轮钢中的O反应,形成稀土氧化物,并与其他CaS、MgAl_(2)O_(4)等夹杂物复合共生,成为TiN的形核核心,由CaS-MgAl_(2)O_(4)-(MnS)-TiN的复合相转变为CaS-MgAl_(2)O_(4)-(MnS)-RE_(2)O_(3)^(-)TiN复合相。加入稀土后,20CrMnTi钢中夹杂物数量显著降低,尺寸>30μm的夹杂物基本消失。此外,稀土改善了齿轮钢的抗疲劳性能,在10~7周次,50%的失效概率条件下,加稀土的齿轮钢的疲劳极限比未加稀土的齿轮钢高26.6MPa,具有更优的抗疲劳性能。

关键词： 齿轮   功率分流   传动  

摘要： 齿轮功率分流技术是改善大型齿轮设备尺寸和传动性能的核心技术之一,广泛应用于航空、航海动力装置等领域。总结了国内外平行轴齿轮、行星齿轮、星型齿轮和相交轴齿轮四类齿轮功率分流传动技术的研究现状,并进一步展望了未来的研究方向,可为齿轮功率分流传动技术的后续研究工作提供参考。

关键词： 多级传动齿轮   单双齿啮合运行   接触分析   优化设计分析  

摘要： 针对多级传动条件下齿轮运行性能难以满足要求的问题,设计了4种齿轮副腹板优化方案(直类、斜类A-30º、斜类B-20º、斜类C-10º),建立了多点接触啮合的有限元模型,开展了多级传动条件下的静态接触分析,根据齿面接触应力与齿根弯曲应力计算结果,实现了齿轮腹板几何结构的优化设计。在此基础上,设定了4种齿顶或齿根齿廓方向偏差修形量,完成了单双齿啮合运行时的时变啮合刚度特性分析。结果表明:相比于斜腹板齿轮结构,直腹板结构的静态接触性能更优;优化设计后的传动齿轮结构的齿面接触应力、齿根弯曲应力更低,多级传动条件下的时变啮合刚度显著减少,降低了磨损风险提升了附件传动齿轮的工作性能。Aiming at the problem that the operational performance of single and double tooth meshing is not up to the requirement under the coupling excitation of multi-stage transmission errors, this paper designs four web optimization schemes (straight, helical A-30º, helical B-20º, helical C-10º) for the gear pair. The corresponding multi-point contact meshing finite element model is established, the static contact analysis is carried out and the distribution of relief and bending stresses is obtained, and the optimal choice of the optimization scheme is determined sequentially. The multi-stage transmission error is reflected in the tooth profile boundary offset, and four transmission error modification schemes are set to analyze the time-varying meshing characteristics of single- and double-tooth mesh operation. The results show that the static contact performance of the straight web structure is better;the multi-stage transmission error excitation effect can reduce the wear risk of single and double tooth mesh operation and improve the service performance. The optimized design of the transmission gear structure can better improve the working performance of the accessory transmission gear.

关键词： 激光干涉   干涉图像   数据驱动   齿轮装夹误差   几何畸变  

摘要： 激光干涉是测量斜齿轮齿面形貌误差的有效方法,干涉图像作为测量中采集到的原始数据,其质量的优劣直接影响到最终的测量精度。测量中,被测齿轮的精确装夹位置直接决定了采集到的干涉图像的信息完整性和可处理性,是进行齿面全域、高精度测量的前提和关键条件之一。提出一种数据驱动的齿轮装夹误差矫正方法,以便获得高质量的干涉图像。首先,通过收集实测与仿真数据,构建数据驱动数据集;其次,在轴倾角方向计算一维标定点,得出几何畸变指标随装夹位置变化趋势,预测装夹误差方向;然后,以被测齿面干涉图像中的遮挡比作为桥梁建立实测与仿真干涉图像的映射关系,并最优倾角逼近来计算调整角度;最后,根据畸变规律验证调整效果。设计了相关实验,通过该方法调整后能够显著提高干涉图像的质量,验证了所提方法的可行性与正确性,为干涉图像测量精度的提升提供了技术支撑和实现手段。