基于ProE的联合收割机二级齿轮减速器仿真分析

针对联合收割机二级齿轮减速器总体结构进行了设计,基于Pro/E建立了二级齿轮减速器模型并完成了产品的装配,最后利用Pro/E Mechanism仿真模块对所设计产品进行了运动仿真。结果表明:模型满足设计需求,具有较好的稳定性,对二级齿轮减速器进一步的优化设计具有一定参考作用。

考虑多源误差影响的谐波减速器传动误差建模与分析

为解决现有谐波减速器传动误差建模方法的不足,提出一种考虑装配误差、齿面误差的综合误差建模方法。该方法首先建立装配误差和齿面误差数学模型,并进行误差影响参数分析。其次,测量实验样机装配偏心量和歪斜角度,基于模型得到对应偏心误差、歪斜误差模型理论值,齿面加工误差幅值按一般加工工况大小代入模型,得到对应加工误差模型理论值;然后,分别进行500 h、1500 h、3000 h时长的磨损实验,磨损后进行齿面形貌扫描和数据分析,得到对应的齿面形貌参数,基于模型得到对应的磨损误差模型理论值。最后,综合考虑多源误差影响,设置3组同型号样机,进行传动误差实验。实验结果表明:考虑装配偏心、歪斜和齿面加工等影响因素,传动误差的实验测量值与模型理论值误差在1.7~3.3%之间;综合考虑装配偏心、歪斜、齿面加工、齿面磨损等影响因素,在磨损500 h、1500 h、3000 h后传动误差的实验测量值与模型理论值误差分别在-3.45~2.07%、-5.88~-2.94%、1.33~5.33%之间。

无传动间隙的3K行星齿轮减速器设计

3K行星齿轮减速器的啮合齿轮副存在齿侧间隙,使得传动链中引入了传动间隙,导致传动精度降低以及换向冲击。为消除3K行星齿轮减速器的传动间隙,利用3K行星齿轮传动中行星架不参与力矩传递的特性,提出了一种柔性行星架以消除传动间隙,并通过仿真分析验证了所提消隙机构的有效性。通过配齿及效率优化实现了高效的正向和反向传动。研制样机并进行了传动精度、滞回特性、正弦响应误差、正向传动效率、反向传动效率以及反向启动扭矩测试,结果验证了所提柔性行星架对消除3K行星齿轮减速器传动间隙、提高传动精度和传动效率以及提高反向传动性能的有效性。

改进KnEA的二级斜齿圆柱齿轮减速器优化设计

在实际工程中,复杂的多目标问题是导致优化结果收敛性和多样性损失的重要因素。为了提高优化算法在复杂问题中维持解多样性和收敛性平衡的能力,提出了基于KnEA(A Knee Point Driven Evolutionary Algorithm)的辅助点进化算法。首先,该算法借助进化过程中有明显趋势的拐点作为邻域空间的中心;其次,通过分析邻域空间中的拐点与上一代拐点之间的关系,从侧面来定量分析了邻域空间的潜力;再次,为了解决对复杂问题优化过程中收敛性不足的缺陷,提出了根据邻域空间的进化潜力来增加辅助点的策略,进一步地提高了进化过程中的空间搜索能力。在种群的环境选择中,优先选择拐点和辅助点进化下一代,以此平衡种群的收敛性和多样性。将该算法在多目标测试问题上与流行的算法进行了比较,实验结果表明提出的算法在多目标问题优化中有明显优势。最后,将该算法应用到二级斜齿圆柱齿轮减速器优化设计当中。

RV减速器的多目标层次优化设计

为了使RV减速器的结构更加紧凑、传动效率更高和承载能力更强,提出了一种基于层次分析法(AHP)的RV减速器多目标优化设计方法。以RV减速器的体积、传动效率和摆线轮接触应力为多目标函数,借助层次分析法(AHP)对优化目标进行评估,计算各个目标的权重,将多个目标通过加权法转化为单目标函数,其次建立了包含参数范围、强度校核及结构限制的约束条件。最后利用遗传算法(GA)实现多目标优化设计问题的求解。优化结果表明,优化后的RV减速器体积减小、传动效率更高、承载能力更强,综合性能提高了8.0%。为实际生产应用中减速器的优化设计提供理论和方法指导。

基于MDS-GA-SVR的电动汽车减速器性能退化预测方法研究

针对电动汽车减速器性能退化预测方法难以充分挖掘退化信息,导致预测精度低的问题,提出了一种联合多维尺度(Multiple Dimensional Scale,MDS)变换和遗传算法优化支持向量回归(Genetic Algorithm opitimized Support Vector Regression,GA-SVR)进行性能退化预测建模方法。通过时域、频域、时频域特征提取方法对减速器的振动信号进行处理,利用MDS算法建立了综合退化特征指标;以信号特征指标与综合性能退化指标作为训练与预测数据集,利用遗传算法确定最优惩罚参数C和核参数g并构建SVR模型;通过试验获得了减速器的寿命数据,并利用所提方法建立了高精度的性能退化模型。结果表明,本文所提模型的预测精度均高于PSO-SVR、GS-SVR以及反向传播(Back Propagation,BP)神经网络预测模型,均方根误差值分别降低了50.63%、75.35%、84.73%,确定系数R2分别提高了3.93%、6.51%、9.51%,证明了所提方法的优越性。

二级齿轮减速器高速级轴承动态特性分析

为探究减速器轴承在动载荷作用下的动态特性变化规律,以高速级轴承为研究对象,采用广义有限元法建立了计入轴柔性、齿轮与轴承时变刚度的二级齿轮传动系统动力学模型,求解并获得轴承动载荷。基于显示动力学法建立了轴承有限元模型,计算在动载荷作用下轴承外圈的应变时域历程,并通过试验验证仿真结果的正确性。最后分析了轴承在动载荷和恒定载荷下接触特性以及打滑特性的变化规律,结果表明:在动载荷作用下,动应力波动幅值增加且内圈运动轨迹呈不稳定态势;外圈动态接触力呈余弦分布形式且波动周期与动载荷保持一致;保持架和滚子的打滑率增加,滚子运动轨迹椭圆率减小且出现“滞后承载,提前退出”的承载形式。

基于改进北部苍鹰算法的垂直斗式提升机减速器优化

垂直斗式提升机是一种固定装置的机械输送设备,具有输送能力强、提升高度高、运行平稳可靠、寿命长等优点。减速器是垂直斗式提升机的关键部件,为高效获得减速器的最优解,提出一种冲刺决胜策略改进的北部苍鹰优化算法。采用压力容器和悬臂梁两个经典非线性约束工程算例对改进北部苍鹰算法进行性能验证,结果表明,改进北部苍鹰算法具有良好的收敛速度。在此基础上,对垂直斗式提升机减速器进行优化设计,结果减速器的中心距由初始的720 mm减少为680.16 mm,减少了5.33%。说明改进北部苍鹰优化算法可以作为一种高效的优化算法求解实际工程问题。

伺服特征信息与RV减速器负载关联性研究

针对现有RV减速器工况识别中传感器安装位置受限和采集信号易受外界噪声干扰等问题,综合利用伺服特征信息对RV减速器工作状况进行监测,提高工业机器人在制造领域的服役性能。首先,根据RV减速器的结构参数及工作机制,分析输入转速与RV减速器关键频率、伺服特征信息与负载之间的关联性;然后,基于K-means聚类算法构建伺服特征信息与RV减速器负载之间的关联性辨识模型;最后,通过搭建RV减速器试验平台采集不同负载工况下伺服系统反馈信息,进行相应处理后运用关联辨识模型,实现了对负载状态的精确识别,识别率高达97.45%。本文可为基于伺服特征信息的RV减速器运行状态监测提供技术支撑。

损伤源-异常点累计谐波减速器性能退化评估

以LSHG-20-50-C-I型谐波减速器为研究对象,以声发射为监测手段,提出损伤源-异常点累计算法,完成谐波减速器的性能退化评估。首先,分析声发射信号,通过对振铃计数的经历图分析分辨出性能退化过程中磨损和裂纹两类声发射源,对比加速寿命实验结果,验证损伤源分类的准确性。在此基础上,建立裂纹扩展模型,依据裂纹扩展规律及能量和平均电平平均值的变化趋势,进行基于损伤源的性能退化评估,区分出占主要地位的裂纹扩展在性能退化过程中的4个时期。为解决单一声发射参数趋势性和单调性差的问题,提出基于PCA异常点累计指标的性能退化评估方法,与传统的One-Class SVM算法相比,PCA算法对早期异常点更敏感,阈值报警时间提前650 h,更适用于谐波减速器的异常点检测与性能退化评估。

基于IAS信号自适应窄带解调的RV减速器摆线轮故障特征提取

RV(rotary vector)减速器广泛应用于工业机器人,研究其关键零部件的故障检测方法具有重要意义。由于RV减速器结构复杂、摆线轮转速低、故障冲击较弱等问题,造成摆线轮故障特征难以用常规振动分析方法提取。针对上述问题,提出一种基于瞬时角速度信号自适应窄带解调的RV减速器摆线轮故障特征提取方法。首先对编码器角度信号进行采集,然后使用向前差分法获得瞬时角速度信号,在此基础上,使用角域同步平均提取摆线轮周期相关同步分量,消除非同步干扰,并通过构建边带信噪比指标选取故障信息丰富的啮合谐波频带进行带通滤波,最后对滤波后的信号进行窄带解调,实现对RV减速器摆线轮的故障特征提取。试验结果表明,该方法可以有效地提取RV减速器摆线轮故障特征,且自适应实现优化带宽选择。

材质对谐波减速器刚轮的耐磨性能影响

采用3种谐波减速器用刚轮材料——2Cr13不锈钢、40Cr中碳合金钢、45钢,通过对其显微组织、硬度、三维及二维形貌的显微磨损、摩擦因数的分析,探究不同材料耐磨性能的差异。结果表明,2Cr13、40Cr的显微组织为回火索氏体,45钢的显微组织为铁素体与珠光体。2Cr13、40Cr硬度相近且远大于45钢。2Cr13磨损形貌为黏着与剥落,磨损机制为黏着磨损;40Cr、45钢磨损形貌为犁沟与剥落、犁沟与黏着,磨损机制为磨粒磨损。3种材料的摩擦因数相差可忽略不计。2Cr13、40Cr、45钢截面的磨损面积分别为5008、1645、6535μm2。硬度相近下,40Cr表现出比2Cr13更优异的耐磨性能。45钢与摩擦副材料的硬度值相差最大,耐磨性能最差。

基于疲劳失效的行星齿轮减速器时变可靠性分析

随着科技革新与社会发展,对行星齿轮减速器的可靠性要求越来越高。行星齿轮减速器运行过程中存在疲劳因素,会导致可靠度发生变化。针对这一问题,首先,根据应力-强度干涉理论,构建行星齿轮减速器在疲劳失效(主要是齿面接触疲劳失效和齿根弯曲疲劳失效)下的时变可靠性模型;其次,结合单调性定理,将时变可靠性模型简化,利用Matlab编程,求解了行星齿轮减速器的可靠度;对时变可靠性模型的各变量进行了灵敏度分析;最后,以PM90精密行星齿轮减速器为例,分别得到基于疲劳失效下的可靠度和各变量的灵敏度,阐述了在接触疲劳失效和弯曲疲劳失效下的可靠性时变规律,为行星齿轮减速器的时变可靠性分析奠定了基础。

面向传动性能的分体式RV减速器结构优化

针对当前国产RV减速器加工成本高,传动效率低等问题,提出分体式摆线轮结构对原齿廓进行优化以减少加工难度,提升加工效率。分析RV减速器传动原理,提出了分体式摆线轮的设计方法,确定各零部件的参数尺寸,以负载性能,传动精度,传动效率为评价指标,构建多目标评价函数,采用NSGA算法实现面向性能的RV减速器结构参数优化。构建RV减速器三维模型,采用Adams动力学分析对其各项指标进行评定,验证设计方法的有效性。同时,采用有限元分析对设计出RV减速器结构的合理性进行验证分析。

鱼雷减速器齿轮润滑油需求流量分析

鱼雷减速器具有短时苛刻工况的工作特点,为精确计算齿轮运行时润滑油需求流量,提出一种基于热弹流润滑模型和齿面胶合理论的齿轮润滑油量计算方法,建立斜齿轮热弹流润滑模型,得到齿轮滚滑速度、齿轮齿面油膜厚度等参数,计算齿轮生热功率,基于热弹流润滑计算的齿轮固体表面温度,结合齿轮胶合临界温度,确定给定参数内润滑油最大允许温升,进一步计算出齿轮副润滑油流量。计算得到的减速器齿轮所需供油量,相比较传统机械手册计算结果,能够节约润滑油63.8%。通过试验验证,此方法更适用于短时严苛工况下减速器齿轮的润滑油需求流量计算。

机器人用杯形谐波减速器应力和变形分析

针对杯形谐波减速器复杂的装配变形和应力分布,基于ANSYS软件建立有限元分析模型,分析谐波减速器在装配和加载过程中的应力和变形规律。研究结果表明:波发生器与柔轮装配时,柔轮和轴承外圈产生了不同程度的倾斜;刚轮与柔轮装配后,柔轮和轴承外圈在长轴位置的最大径向变形量分别相比前者减少14.1%和9.1%;随着负载的增大,柔轮应力增长趋势为变斜率上升,153 N·m后柔轮应力加速上升,斜率约为0.354;通过三维应变测量系统对柔轮装配变形进行测量,实验与仿真结果基本一致。研究结果表明柔轮、轴承和刚轮对谐波减速器应力和变形分布都有较大影响,其为谐波减速器的设计、使用和性能试验提供数据支撑。

基于知识的齿轮减速器传动方案智能设计

为解决机械系统传动方案的综合评价及优化难以高效评判的问题,采用模糊层次分析法和遗传算法相结合的评价方式,获取适合机械系统的最佳传动方案,并通过齿轮减速器传动方案设计作为验证实例。基于模糊层次分析理论综合评价法确定权重及量化评价指标,通过遗传算法选择传动方案并对其进行评价,最后进行决策并输出最佳传动方案。通过该方法构建了齿轮减速器传动方案智能设计系统模型,通过对知识的获取、推理机制和控制策略输出传动方案的总体设计并对其进行优化决策,以输出符合要求的最优齿轮减速器传动方案。利用MATLAB图形用户界面设计框实现了基于知识的齿轮减速器传动方案智能优化与决策系统的设计开发,通过搭建优选系统建立了各模块之间的逻辑关系,实现了信息输入和方案输出的功能。以齿轮减速器的设计为例,通过验证和分析,能有效地对方案进行评价和优选,证实该系统的可用性、合理性。

新能源减速器壳体结构设计与轻量化研究

2021年新能源汽车销量330万辆,渗透率14.8%;2022年,汽车总销量2686.4万辆,新能源汽车总销量688万辆,同比增长2.08倍,渗透率25.6%。传统汽车厂及造车新势力都加大了在电动汽车领域的投入。在纯电动汽车竞争日益激烈环境下,加快了产品向高续航、高集成、轻量化等方向的发展。对新能源电驱动系统功率密度、高性价比等方面提出更高需求。为顺应行业快速发展趋势,在满足功能与强度要求下,对减速器进行轻量化设计,是产品设计开发需要重点考虑的方面。

谐波减速器服役过程中柔轮断裂失效原因分析与工艺改进

通过显微组织的观察分析、断口形貌的观察和硬度测定,分析造成柔轮疲劳断裂失效的原因。结果表明,失效柔轮的显微组织为回火屈氏体,柔轮上存在较严重的3级带状组织。虽然存在MnS和Al2O3夹杂物引起的4.42μm微孔,但由于其尺寸和数量较小,不是导致其断裂的主要原因。样品的晶粒整体上较粗大,断口裂纹处晶粒更粗大且更不均匀,断口裂纹处的晶粒尺寸是远离断口晶粒的1.4倍。晶粒粗大使晶界面积减小,导致塑性变形不均匀,易产生应力集中,从而产生初生裂纹,同时也不利于阻碍裂纹的扩展,导致样品发生断裂失效。因此,原奥氏体晶粒粗大是导致柔轮疲劳断裂主要原因。可通过循环热处理或增加正火预处理,达到细化晶粒的作用。

基于双电机输入的电动汽车减速器设计与研发

目前,市面上的电动汽车大多数采用单电机驱动,控制策略简单但高效区唯一。为提高整车多工况下的动力性及经济性,设计了一款双电机输入的减速器。其中,一个电机直连接减速器;另一个电机通过超越离合器实现与减速器的连接或断开。同时,采用大重合度、细高齿等特有齿形设计来提高传动系统的平稳性。试验结果表明,双电机能正常切换,减速器各项性能参数满足标准要求。在满足整车动力性能的前提下,该研究方法可以为提高电动汽车续航里程提供参考。