行星齿轮传动动态均载特性研究进展

齿面载荷的分配状况,极大程度影响着行星传动系统功率分流这一特性的发挥。为研究行星齿轮传动系统中均载特性的有关问题,对目前该问题的研究现状进行了总结。阐述了与均载有关的基本问题,比较剖析了行星传动中均载特性的分析方法与计算模型,梳理了目前使用较多的均载方式和均载机构。通过整理分析发现,误差是影响载荷分布不均的根本原因,改善均载最有效的方法就是降低系统对误差的敏感程度;多级行星轮系动力学分析与非线性因素的影响是目前研究均载问题的重点方向;浮动零部件以及柔性化零部件仍是目前常用的均载方法。

安装误差对双圆弧齿轮啮合特性影响分析

为深入研究安装误差对双圆弧齿轮副啮合特性的影响,基于有限元法建立齿轮加载分析模型,研究啮合过程中单齿凸、凹齿廓的接触性能,对比分析安装误差对接触性能以及传动误差的影响规律。结果表明:啮合周期内,双圆弧齿轮的凹齿廓先接触且承担较大的法向接触力,但凸齿廓的啮入端接触应力最大,凸、凹齿面接触压力差与转矩成正比;安装误差对齿面接触性能影响较大,其中中心距误差容易引起齿轮分阶处应力集中,轴线平面的安装误差会引起齿面接触偏载,且对安装误差影响最大。

双圆弧内齿轮车齿切削仿真及试验研究

针对目前双圆弧内齿轮加工难、精度差、效率低的问题,提出了一种采用车齿工艺加工双圆弧内齿轮的方法。根据车齿加工原理,梳理了刀具与工件的相对位置,建立了双圆弧内齿轮车齿加工数学模型;运用Vericut进行双圆弧齿形的成型仿真,验证了车齿加工内齿轮的可行性与准确性;利用Abaqus对车齿过程中的切削力进行仿真计算,获得了加工参数对切削力的影响规律;使用六轴数控机床完成了双圆弧内齿轮的车齿加工,螺旋线精度检测结果符合设计要求。上述研究结果拓展了双圆弧齿轮的加工工艺,提升了内齿轮加工精度和效率,为后期双圆弧内啮合及行星传动奠定了基础。

基于改进EMD-Kurtogram法的滚动轴承早期故障诊断研究

实现滚动轴承早期故障准确诊断的关键是得到故障部位有效振动信息,但实际工程中所采集到的轴承振动信号常含有噪声、干扰成分,给有效信息的选择带来了困难。带通滤波是解决该问题的有效方法之一,但不合理的滤波器参数会降低诊断结果的准确性。为此,提出一种基于改进EMD-Kurtogram法的滚动轴承早期故障诊断方法。该方法首先对EMD方法处理后的采样信号进行重构,再根据快速谱峭度图得到带通滤波器所需要的最优参数,最后经过带通滤波及时频域分析得到故障频率。通过实验平台验证及相关算法的对比得出,所提方法得到的故障倍频信息更加充分、清晰,所含噪声干扰更少,证明了该方法的有效性和先进性。

行星轮系周转运动过程中的润滑油液分布与搅油损耗研究

为探究行星齿轮传动系统飞溅润滑行为,基于移动粒子半隐式(Moving Particle Semi-implicit,MPS)方法建立了行星轮系飞溅润滑仿真模型,并对其进行了试验验证;研究了行星轮系周转运动过程中的减速器内部油液分布特征、轮齿啮合区润滑油液粒子数量以及各旋转部件搅油损耗的变化规律。研究结果表明,行星轮系周转运动过程中,减速器内部可划分为油池区、拖拽区和贫油区3个区间;行星轮渐次通过各区间过程中,不同啮合区域内油液粒子数量以及各部件搅油损耗力矩值均呈现周期性变化规律。其中,内啮合区与外啮合区润滑油液粒子数量在行星轮运行至油池区时达到峰值,并均在进入贫油区后迅速下降至最小值;行星轮搅油损耗力矩在进入油池区后急剧上升至峰值,在进入拖拽区后持续下降直至进入贫油区后稳定在极低水平;而行星架搅油力矩在某一行星轮进入油池区域时急剧下降,在该行星轮进入拖拽区且下一行星轮未进入油池区时快速回升。在整个周转周期内,太阳轮搅油损耗较小且变化趋势较为平缓。行星轮系总的搅油损耗功率中,3个行星轮总搅油损耗功率占比约为60%,其次是行星架,太阳轮占比最少。

SiC_(p)/Al复合材料超声振动划痕试验及仿真研究

针对SiC_(p)/Al复合材料加工质量较差的问题提出了超声振动辅助微尺度加工的策略。通过Python软件构建了SiC陶瓷颗粒随机分布的有限元模型,对普通刻划和超声刻划两种条件下陶瓷颗粒和铝合金基体的材料去除机理进行分析。在有限元仿真分析的基础上,设计了维氏压头超声振动刻划试验,对刻划力、划痕表面形貌和表面粗糙度进行了研究。研究结果表明:普通刻划过程中主要为SiC陶瓷颗粒的脱离和压入,超声刻划过程中主要为陶瓷颗粒破损;超声振动可以有效降低刻划力和划痕粗糙度,从而提高SiC_(p)/Al复合材料的加工质量;普通刻划和超声刻划试验的刻划力均值分别为12.818N和9.258N,仿真和试验之间刻划力的误差为8.7%;普通刻划和超声刻划试验的粗糙度均值分别为0.933μm和0.581μm,仿真和试验之间粗糙度的误差为5.5%。

高速旋转设备智能感知系统搭建及数据上传方法研究

针对高速旋转设备的特点搭建了物理智能感知系统,重点对系统所产生的传感器数据如何高效上传进行了深入研究。高速旋转设备物理感知系统具有采集信号多、采集方式多及数据量大等特点,提出3种上传算法:多线程多行算法可工作于普通单片机系统,上传速率达到0.06~0.07 MB/s,可满足系统工作于趋势值自动采集方式下的上传要求;单进程分页算法要求上传硬件系统为工业级单片机或嵌入式系统,上传速度可达0.7~0.8 MB/s,且稳定,可以满足系统工作于手动采集方式下数据实时上传的要求;多进程并行算法的硬件要求为多运算器设备,上传速率取决于运算器数量,10运算器主机上传速率稳定在约3.4 MB/s,可满足多设备系统任何数据采集方式下数据实时上传的要求。文中所做分析可为旋转机械行业数字化发展提供切实可行的方案。

预热温度对17CrNiMo6渗碳钢堆焊组织与力学性能的影响

为了研究渗碳钢表面堆焊后组织与性能变化,采用冷金属过渡焊接技术(CMT)在不同预热温度下对17CrNiMo6渗碳钢进行表面堆焊。通过扫描电子显微镜和能谱仪(SEM-EDS)、维氏硬度计、剪切试验和冲击试验对焊接后母材的显微组织和力学性能进行了研究。结果表明,17CrNiMo6渗碳钢表面堆焊后,热影响区有贝氏体生成。预热温度从150℃提高到350℃,17CrNiMo6渗碳钢芯部的显微硬度逐渐下降,出现了软化现象;剪切强度呈现先降低后升高的趋势,相比于原始母材剪切强度略微降低;冲击吸收功随着预热温度的增加逐渐降低,在预热温度为150℃时,冲击吸收能达到最大值77.8 J,显著高于原始母材。因此,认为最佳预热温度为150℃。

齿轮制造中的残余应力及其对疲劳性能的影响

残余应力对齿轮的疲劳强度及服役寿命有着不可忽视的影响,残余应力对齿轮疲劳强度作用机制的研究对于延长齿轮服役寿命和改善齿轮服役性能具有重要意义。业界对齿轮疲劳中残余应力的影响机制进行了大量的研究,但尚未形成统一的结论。首先,系统地阐述了残余应力的产生机制及调控方法,归纳了现有的残余应力测试方法以及残余应力对齿轮疲劳性能的影响等方面的研究进展。最后,梳理了当前研究中存在的难点,从残余应力的测试技术、量化研究、调控方法等三个方面对未来的研究进行了展望。

斜齿轮疲劳寿命及节点位移修形方法研究

针对齿轮传动系统疲劳寿命分析困难和修形局限性问题,通过Adams动力学仿真得到时域接触力曲线,并作为模拟分析载荷谱;结合有限元静态求解历程及齿轮材料的S-N曲线,在nCode中解析了斜齿轮副疲劳寿命;在应变分析引导的基础上,提出一种节点位移修形方法,对等分截面节点变形量进行K-Means聚类整合;利用最优象征节点位移的类指基函数拟合方法得到齿廓修正曲线,与轮齿受载产生的变形量高度吻合;相比于传统的直线型修形,疲劳寿命提高16.98%。将齿轮啮合过程中的受力不均载情况通过节点变形反馈,对渐开线齿廓进行有效修正,平衡啮合界面受力分布,延长疲劳寿命。

考虑载荷变化域的斜齿轮副齿面组合修形稳健设计

工程实际中,齿轮副的载荷条件通常不是恒定不变的,而是位于某一变化域中。为了解决考虑载荷变化域的斜齿轮副齿面修形设计问题,首先,构造了基于柔度矩阵法的齿面承载接触方程,并提出了基于能量切片法的齿面法向柔度计算方法,从而建立了修形斜齿轮副传递误差的快速计算方法;其次,基于稳健优化设计理论,以齿轮副传递误差波动量的均值和方差最小为目标,综合采用齿廓修形、螺旋线修形和对角修形,建立了考虑载荷变化域的组合修形参数稳健优化数学模型;然后,将带精英策略的非支配排序的遗传算法与传递误差计算方法相结合,求解得到组合修形参数的Pareto前沿解集;最后,从Pareto前沿解集中选取使传递误差波动量的均值和方差均较小的稳健修形参数,并分析了稳健修形斜齿轮副的传递误差波动量随载荷的变化规律。结果表明,采用所提方法得到的修形齿面对载荷变化表现出较强的稳健性。

大功率装载机驱动桥功率损失计算与分析

大功率装载机中,驱动桥是传动系统的关键部分,其较低的功率损失对保持持续的优良性能至关重要。由于内部结构的复杂性,计算其功率损失面临着挑战。为计算功率损失,在Matlab平台中搭建了包含主减速器、制动器和轮边减速器的驱动桥功率损失计算评估平台,得到驱动桥中各种功率损失的分布;并通过试验对计算评估平台的准确性进行了相应验证,计算误差在12%以内。提出的建模方法和结果为新一代驱动桥产品的快速低成本开发提供了重要参考。

金属包覆FeCuNi粉末对金刚石工具胎体性能的影响

为解决Co基金刚石工具成本高,Fe基金刚石工具烧结温度高、把持力弱、胎体易烧死等问题,通过化学法将Cu、Sn、Bi等金属分别包覆于FeCuNi合金粉末表面,制备成金属包覆FeCuNi合金粉末。结果表明:配方中添加金属包覆FeCuNi合金粉末后,三点抗弯强度提高近20%;金属包覆FeCuNi合金粉末烧结过程中,FeCuNi颗粒表面的Sn、Bi率先熔化,与Cu反应形成的Cu-Sn、Cu-Bi等液相能够形成连续的网络状结构,将FeCuNi、Fe、Ni等颗粒包裹和黏结,使得金刚石工具胎体的成分和组织结构分布更加均匀、更加致密,避免了成分偏析的发生。通过以上试验得到初步结论,金属包覆FeCuNi合金粉末可等效替代贵重金属Co,极大地降低金刚石工具生产成本,具有显著的经济效益。

安装倾斜对轴系推力轴承润滑性能的影响

针对金斯伯里平衡块式推力轴承,给出了在轴线偏斜时各瓦块的载荷分配方程。建立了推力轴承润滑性能的计算模型,给出了最小油膜厚度、最大温度、流量及功耗等润滑性能参数的计算方法,获得了轴线偏斜下金斯伯里推力轴承润滑性能的计算流程。计算分析了金斯伯里推力基本润滑性能随转速、载荷变化的规律以及轴线向轴承瓦块支点偏斜(偏斜角度在5~20′)时的轴承瓦块的载荷、最小膜厚和油膜最高温度。研究结果表明:最小膜厚、流量、功耗、最大弹性变形、最大热变形等参数对转速和载荷的变化均较为敏感,油膜最高温度对转速和载荷的变化都不太敏感;轴线发生偏斜后,对最小膜厚的影响较大,对油膜最高温度的影响不大,偏斜角度为20′后轴承仍能正常工作。

地铁齿轮箱从动齿轮-车轴过盈配合研究

过盈连接是齿轮传动中一种重要的连接方式,地铁齿轮箱从动齿轮与车轴过盈连接在一起,将电机动力通过齿轮啮合传递到车轴,进而带动机车行进。因此,过盈量的选取对于列车运行的安全可靠性而言意义重大。以某型号齿轮箱为研究对象,结合地铁运行实际情况,在齿轮箱短路工况条件下,建立齿轮-车轴数学模型。通过计算传递力和扭矩所需的最大、最小有效过盈量,以及轮轴系统不产生塑性变形的最大、最小结合压强,确定了从动齿轮和车轴在实际工作中所需过盈量的取值范围。根据实际情况选定从动齿轮与车轴的配合公差,并对选定配合的过盈量进行校核。此外,还对包容件与被包容件之间的接触应力进行分析计算,借助有限元分析软件建立齿轮-车轴仿真模型,结合材料特性及实际工况特点,对其接触情况进行仿真分析。分析结果显示,从动齿轮和车轴在电机短路时的受力情况与前面计算结果基本一致,且均未超过车轴和从动齿轮材料的屈服强度,能够满足地铁齿轮箱在各种工况下的工作需要,为后续相关研究提供参考。

齿轮接触疲劳试验研究综述

齿轮接触疲劳性能是齿轮设计中的关键指标,对齿轮的安全使用十分重要。本文结合文献调研、行业交流和课题研究经验,详述了国内渗碳淬火齿轮接触疲劳试验研究现状和发展趋势,对试验齿轮、试验原理、试验装置及试验方法进行综述,重点归纳对比了现有的齿轮接触疲劳试验方法,总结了各个试验方法的适用范围。最后,就加强小样本试验方法研究和结合机器视觉、人工智能进行试验研究两个方面进行了展望。

预负荷系数对错位瓦滑动轴承静动特性的影响

[目的]滑动轴承是高速轴承-转子系统的重要组成部分,随着高速齿轮箱向着高速重载方向发展,传统圆形滑动轴承无法满足要求,错位瓦轴承具有较高的稳定性和较好的抗震性,被广泛应用于高速重载工况。预负荷系数是影响错位瓦轴承性能的重要因素,研究预负荷系数极其重要。[方法]使用DyRoBeS软件,分析不同预负荷系数对错位瓦轴承流量、功耗、温度、油膜压强、轴承刚度和阻尼等静动态特性的影响。[结果]根据仿真分析结果可知,适当增加预负荷系数能降低轴承温度,改善润滑条件;预负荷系数取0.5时Kyy最大,预负荷系数取0.35时Cyy最大。综合考虑,预负荷系数取0.4,错位瓦轴承具有较好的静动态特性。[结论]研究成果为高速齿轮箱设计提供了重要的参考。

新型柱钉辊在水泥行业中的应用

本文介绍了具有传统柱钉辊与耐磨堆焊辊综合优势的新型柱钉辊的制作工艺及使用效果。实践表明,新型柱钉辊套不仅使用寿命长,而且能起到提高台时产量及降低电耗的作用。

基于数字孪生的高线减定径齿轮箱在线检测与诊断技术研究

高线减定径齿轮箱的在线检测与诊断对于设备运行的安全性和可靠性具有重要意义。为了实现对高线减定径齿轮箱的全面监测和故障诊断,提出了一套基于数字孪生的在线检测管理系统。该系统采用5层架构,包括感知层、数据层、运算层、功能层和应用层。随后,提出了基于数据驱动和知识库的高线减定径齿轮箱问题处理流程,并分析了其优劣。最后,经过数据观测,发现在引入基于数字孪生的高线减定径齿轮箱在线检测管理系统后,齿轮箱故障率降低,维修时间缩短,维修成本降低,系统可用性增强。

预处理组织对42CrMo钢离子渗氮行为的影响

通过正火和调质处理获取42CrMo渗氮钢不同预处理表面显微组织,利用OM、EDS和显微硬度计对离子渗氮后试样进行分析检测,并采用便携式显微硬度计对渗氮钢实物进行生产验证。结果表明:当42CrMo渗氮钢表层存在半脱碳层组织,与表层正常无脱碳组织试样的显微硬度检测结果相接近,氮与钢中合金元素结合生成合金氮化物,占强化机制的主导地位,然而其表面脆性等级显著下降,且距表面等间距硬度梯度降低幅度最大。显微组织级别和基体硬度是影响检测离子渗氮后表面维氏硬度的主要因素。