基于UG的拖拉机齿轮传动系统仿真研究

设计了一款拖拉机复合行星齿轮的动力系统,并基于UG仿真软件,建立了齿轮参数化模型,得到了齿轮的渐开线和齿廓线,最后建立了齿轮传动系统仿真模型。齿轮传动系统可靠性实验表明:系统齿轮运动符合预期,满足设计要求,证实了系统的可靠性。

多头双向螺旋面的加工方案研究

在介绍活齿端面谐波齿轮的传动原理及多头双向螺旋面含义的基础上,提出了2种加工多头双向螺旋面的方案,并进行了分析、比较。方案一:先采用三维建模软件(如NX等)对具有不同参数的多头双向螺旋面的零件进行建模,再利用数控立式加工中心进行加工;方案二:利用数控电火花线切割机床与数控回转工作台互相配合,按照多头双向螺旋面形成的原理进行加工。

基于RCMDE和ISOMAP的行星齿轮传动耦合故障辨识研究

现有针对行星齿轮箱的故障诊断方法一般仅研究单一故障,但实际行星齿轮箱的故障一般由多个故障耦合而成,耦合故障的故障机理比单一故障的故障机理更复杂,振动信号中的非线性因素对特征提取的干扰更严重。针对该问题,提出了一种基于精细复合多尺度散度熵(RCMDE)、等距特征映射(ISOMAP)和遗传算法优化核极限学习机(GA-KELM)的行星齿轮箱耦合故障诊断方法。首先,利用振动加速度计采集了行星齿轮箱单一故障和耦合故障下运行时的振动信号,构建了故障数据集;随后,利用RCMDE提取了行星齿轮箱振动信号的故障特征,建立了初始的特征样本;接着,利用ISOMAP对故障特征进行了降维,并以可视化的方式获取了低维的特征样本;最后,将新特征输入至GA-KELM分类器中,对行星齿轮箱的不同故障类型进行了识别,并基于行星齿轮箱多点损伤样本,对RCMDE方法的可靠性进行了研究。研究结果表明:基于RCMDE和ISOMAP的故障特征提取方法能够有效提取振动信号中的故障特征,而GA-KELM的故障诊断准确率达到了98.13%,平均诊断准确率达到了96.25%。相较其他故障特征提取方法,基于RCMDE、ISOMAP和GA-KELM的行星齿轮箱耦合故障诊断方法能够更好地诊断行星齿轮箱的耦合故障,具有更高的诊断准确率。

基于定子电流和电磁转矩双信号融合的齿轮故障智能诊断

在电机驱动的齿轮传动系统中,电机本体具有传感器的特性,因此可以通过电机的定子电流、电磁转矩信号来进行齿轮故障分析,由于受转速和负载转矩的影响,使得故障诊断结果的准确率较低。针对此问题,提出一种基于双信号融合与反向传播神经网络相结合的齿轮故障诊断方法。对电机齿轮传动系统一体化建模,进行电机齿轮传动系统联合仿真。对齿轮的不同故障进行模拟,得到电机侧定子电流和电磁转矩的故障信号,采用双树复小波变换来分析齿轮故障频段信号,提取故障特征量,建立了丰富的齿轮故障样本库。搭建反向传播神经网络并提出改进的自适应学习率算法,实现了对齿轮断齿、磨损故障的精确分类。为了验证所提方法的有效性,搭建齿轮故障试验平台,对相应齿轮故障进行诊断。结果表明,所提方法能够在不同转速和负载转矩条件下准确辨识齿轮的故障类型,相较于只采用定子电流和电磁转矩中一种信号对齿轮进行故障诊断,该方法准确率更高。

基于媒介齿轮的修正型渐开线包络环面蜗杆传动啮合性能分析

环面蜗杆传动因其多齿啮合特性而具有承载能力强等优势,但其约束数相应增加,对制造误差及装配误差更为敏感。为降低重载环面蜗杆传动的误差敏感性,提出了一种修正型渐开线齿轮包络环面蜗杆传动。构建渐开线齿轮与媒介齿轮及环面蜗杆三者之间的啮合几何学模型,建立了传动副空间点接触局部共轭接触分析方法;通过数值分析及有限元仿真分析,揭示了修正型渐开线齿轮包络环面蜗杆传动啮合特性的变化规律。结果表明,该新型环面蜗杆传动具有较低的误差敏感性,同时保持了高载荷下的承载能力。针对某人机交互7000 m自动化钻机重载机器人回转关节,研制了修正型渐开线包络环面蜗杆传动减速器样机,并进行了相关性能试验,验证了理论分析的准确性。

齿轮啮合周期内摩擦载荷变化有限元仿真分析

为能更好地分析齿轮啮合周期中摩擦载荷变化,建立齿轮分析模型,研究齿轮间传动关系,区分齿轮输入端和输出端的阻力扭矩,搭建有限元分析模型。为保证模型的精确度,在前期预处理阶段针对齿轮不同位置的实际情况构建对应网格,区分不同位置的网格密度,根据齿轮的轮动比和角位移得出旋转自由度。在齿轮啮合过程中,搭建动力学分析模型,研究摩擦载荷的变化情况,考虑齿轮啮合频率,根据长度线条确定摩擦因数,利用摩擦函数明确齿轮间的最大接触应力和弯曲应力,完成摩擦载荷变化分析。经仿真验证可知,所研究方法能准确描述齿轮啮合周期内摩擦载荷的实时变化。

面向齿廓变位的圆柱直齿轮啮合动态特性研究

为研究齿廓变位的直齿轮传动系统啮合特性,建立了变位直齿圆柱齿轮传动分析模型。该模型考虑了赫兹接触刚度、弯曲刚度、剪切刚度、轴压刚度和圆角基础刚度,给出了两种不同的齿廓变位的几何设计。在此基础上采用数值模拟方法研究了齿廓变位对时变啮合刚度(TVMS)和动态特性的影响。对于单个齿廓变位,正变位虽然增加了齿轮的厚度,但降低了齿轮的轮齿刚度以及齿轮副的接触比,从而加剧齿轮系统的振动。相反,负变位可以提高齿轮的轮齿刚度,增加齿轮的接触比,使得齿轮系统的传动更平稳。对于复合变位,负复合变位的S齿轮传动会导致TVMS升高,并显著降低振动,而s_(0)齿轮变位对时变啮合刚度(TVMS)影响较小,但对动态特性影响较大。

双圆弧弧齿锥齿轮章动传动啮合齿轮本体温度的相关影响因素分析

啮合温度影响双圆弧弧齿锥齿轮章动传动过程中的疲劳、振动、噪声等行为,在双圆弧弧齿锥齿轮的寿命预测和力学响应时不可忽视。为了揭示双圆弧弧齿锥齿轮章动传动本体温度场分布规律,对双圆弧弧齿锥齿轮进行齿面接触分析,得到啮合区间;结合摩擦学和传热学得到齿轮的热载荷,建立了双圆弧弧齿锥齿轮温度有限元数值模型;采用控制变量法,分析了相关影响因素对锥齿轮温度的影响规律及原因。结果表明,齿轮温度随模数的增大而降低,随螺旋角的增大而升高,随章动角的增大先降低再升高;润滑油温度对本体温度的影响呈线性关系。研究为降低齿轮高温失效风险提供了参考。

某型船用大功率液控离合器传动系统联合仿真研究

进行了有关船用大功率液压驱动齿式离合器运动学及接触动力学的Adams和AMESim联合仿真流程研究,并进行了联合仿真交互操作界面开发,在给定参数下,能够输出可视化的计算结果。仿真分析结果表明,齿式离合器轴向接合过程的动态特性与冲击载荷受到主动端扭转刚度与轮齿端面结构的影响;减压阀最大开口压力为2.5 MPa,该压力下的最大推力为1.884×10^(5) N;在内外圈发生碰撞时,油压会急速上升,如果减压阀的流量不足,则进油油路会泄漏。经过多次联合仿真发现,进口压力在0.008~0.01 MPa就能实现在4 s左右完成离合器的接合脱开过程。

联合驱动斜齿轮传动系统模式切换过程的动态特性分析

齿轮传动系统作为舰船推进装置的重要组成部分,其在舰船运行模式切换过程中能否保持良好的动态特性对舰船结构安全性及机动性有着重要的影响。本文以某舰船中柴燃联合驱动斜齿轮传动系统为研究对象,建立系统纯扭动力学模型,采用MASTA软件验证该模型的正确性,基于该模型对燃气轮机单机驱动向柴燃联合驱动模式切换时的动力学特性进行分析,寻找模式切换的最佳转速和输入扭矩,探究啮合刚度和双联轴扭转刚度对模式切换过程动态特性的影响。计算结果表明,模式切换时齿轮1的最佳转速为2250 r/min,齿轮7的最佳输入扭矩为3100 Nm;啮合刚度的增大范围在基础值的1~1.2倍时,可以减弱不同切换阶段各齿轮副的振动程度;只要保证双联轴的扭转刚度超过0.8倍的基础值,系统中各齿轮副的振动程度将不再发生明显变化。

基于Workbench的山地果园喷药机器人末端执行器的有限元分析与优化设计

为解决施药器械在山地复杂地理环境下长期、可靠、高效工作问题,设计了一款山地果园喷药机器人。利用ANSYS软件对末端执行器内齿轮传动进行静态分析,研究输出啮合齿面应力分布、应变云图及其对应的最大值,与齿轮端面许用应力对比;研究末端喷药机构入口压力、喷嘴孔径、雾化锥角与雾滴粒径之间的关系,以实现喷嘴的合理选型,为末端喷药机构参数化设计提供理论依据。

基于电磁感应的齿轮箱润滑油磨粒检测试验

为了探究齿轮箱内铁屑磨粒对原有润滑系统的负面影响规律,基于电磁感应原理,以STM32F103ZET6单片机为控制单元,设计了一套齿轮箱润滑油磨粒在线检测系统,比较了样品油液和某齿轮箱油液铁屑磨粒体积、数量测量结果;以单个磨粒体积为指标,判定某齿轮箱润滑油清洁程度,分析了齿轮不同转速运行对在线测量结果的影响。试验结果表明,该齿轮箱润滑油在线检测系统检测效果良好;齿轮箱静态检测数值远低于动态检测数值;齿轮箱动态检测输入齿轮大于一定转速阈值时,磨粒体积、数量检测结果增幅明显。研究对齿轮润滑系统故障诊断及风险预警具有一定实用价值。

双驱同步橡胶齿轮泵式滤胶机滤网孔径对胎侧胶性能的影响

采用一种双驱同步橡胶齿轮泵式滤胶机对轮胎胎侧胶进行过滤,研究滤网孔径对胎侧胶性能的影响。结果表明:经过过滤的胶料的性能优于未过滤的胶料,且采用孔径0.070 mm(200目)滤网过滤的胶料的硫化特性、物理性能和耐屈挠性能最优,Payne效应最弱,动态力学性能较好;与未经过过滤的硫化胶相比,采用0.070 mm孔径滤网过滤的硫化胶的拉伸强度提高33.0%,撕裂强度提高33.3%,平均龟裂等级降低3级。

多模数ZI蜗杆斜齿轮传动设计与有限元分析及其应力预测

为解决传统渐开线蜗杆斜齿轮副在开式传动或传动比过大时斜齿轮容易发生齿根断裂的情况,提出一种新型的基于不等模数不等压力角设计的渐开线蜗杆副,使斜齿轮的模数与压力角同时提高,大幅提高斜齿轮的齿根强度。通过对此种蜗杆副的传动特性的分析,得到特殊的啮合角与中心距计算方式。另外,通过对同传动比、同蜗杆情况下基于不等模数设计的ZI蜗杆斜齿轮副和传统ZI蜗杆斜齿轮副的建模与有限元分析,得出在较大模数比情况下的斜齿轮齿根强度约为传统斜齿轮齿根强度的2.956倍,增大了渐开线蜗杆的应用范围。后续使用灰色预测,对比出误差平方和(Sum of Squared Errors,SSE)最小模型,予以验证预测的准确性,另外进行蜗杆施加不同转矩下的斜齿轮啮合齿受拉力处最大应力σ_(1max)的数据预测,为相应的工程分析与必要的校核设计给出了依据。

基于数值包络法的谐波齿轮传动共轭齿廓设计方法

针对谐波齿轮传动中S形齿廓存在的啮合区域优化问题,提出一种有效边缘点共轭齿廓的设计方法,避免了S形齿廓方程复杂导致的无法求解问题。以S形齿廓的凸齿廓为啮合副基础齿廓,分别以传统间隙调整法与有效边缘共轭点法设计了柔轮、刚轮的齿廓,并在平面数值分析、有限元模型中对比分析了两种设计方法所得齿廓的啮合特性与接触应力。研究结果表明,有效边缘共轭点齿廓设计方法可以同时实现二次啮合和两点啮合,增大了啮合角度以及啮合弧长;整圈啮合齿对数增加了15.78%,有55%的柔轮齿参与啮合,提升了谐波齿轮传动负载性能;有效增大了接触区域,齿廓间的最大接触应力降低了24.36%,可有效降低柔轮和刚轮齿面间的磨损。

航空发动机附件传动齿轮系技术发展分析

阐述了开展航空发动机附件传动齿轮系设计技术研究的必要性,分析了典型航空发动机附件传动齿轮系的技术特点,系统梳理了附件传动齿轮系在功能需求、设计布局、齿轮系形式、齿轮利用率等方面的技术发展趋势,提出了附件传动齿轮系简洁化、高速化与附件协同设计、分布式传动等发展建议。

发动机减速器主动齿轮齿面损伤分析

发动机减速器在试验考核过程中发现主动齿轮的齿面出现倒三角状损伤。通过宏微观观察、金相分析、硬度检测和仿真计算等手段,对轮齿损伤的性质及原因进行分析。结果表明:主动齿轮轮齿的倒三角状损伤性质为接触疲劳剥落,剥落坑从下方的微点蚀区起源;剥落原因是由于从动齿轮廓修形量偏小和从动齿轮齿顶倒角偏小导致该处接触应力过大,超出材料的接触疲劳极限。通过提出增大从动齿轮齿廓修形量和规范齿顶倒角工艺、提高加工质量的改进措施,该减速器顺利通过考核。

莲藕采摘收集清洗一体机的设计

【目的】解决莲藕采摘工作环境恶劣、效率低、成本高的问题,提高莲藕种植经济效益。【方法】在研究机械结构传动原理的基础上,设计了莲藕采摘收集清洗一体机。该一体机由冲刷装置、采集装置、传送装置、清洗装置组成,冲刷装置可以喷射高压水流冲刷莲藕,达到泥藕分离的效果;采集装置对漂浮在水面上的莲藕进行收集;传送装置通过传送带将莲藕传送到滚筒之中;清洗装置通过滚筒正反旋转外加滚筒内壁的细软毛刷实现对莲藕的清洗。【结果】该机构各个装置配合情况良好,系统结构稳定,可靠性高,无干涉现象,可一次性完成对莲藕的采摘、收集、清洗工作,节约了人力、物力,取得了良好的采收效果。【结论】该莲藕采摘收集清洗一体机能在提高莲藕采摘的工作效率的同时保证莲藕的优良品质,增加农户的收入,还能减少对土地的破坏,保护生态环境。

驱动桥摆线准双曲面齿轮啮合效率优化设计

基于齿轮摩擦加载接触分析(FLTCA)方法,提出了摆线准双曲面齿轮啮合效率优化设计方法。首先,通过预设空载传动误差峰峰值和接触区位置,实现了对摆线准双曲面齿轮正、反车齿面的修形设计。然后基于修形面设计,以行驶工况下齿轮啮合效率最大为优化目标,并综合考虑齿轮副加载传动误差峰峰值、双侧齿面满载接触印迹分布以及最大接触应力建立了优化分析模型。为了提高优化模型的求解速度,采用Kriging代理模型结合多岛遗传算法对优化模型进行了求解。最后,对某型号商用驱动桥摆线准双曲面齿轮副进行了实例设计和试验验证,通过空载接触印迹试验和整桥传动效率试验验证了所提优化方法的有效性。

自升式海工平台升降系统改进优化设计

以自升式钻井平台改造为自升式风机作业平台为研究对象,以提升升降系统抬升能力及安全性为目标,通过对升降系统的抬升齿轮、驱动电机、动力系统、控制与检测系统进行选型计算,选择满足平台需要的合适的设备替换旧系统,使升降系统满足预定用途,同时满足规范及安全性要求。通过抬升试验及FMEA验证了改造后的系统的稳定性。