关键词： 高速动车组   随机森林算法   齿轮修形   齿轮箱   振动优化  

摘要： 动车组齿轮传动过程中存在齿轮啮合冲击，加剧了齿轮箱的振动，影响齿轮箱服役安全。为此，文章在SIMPACK中建立了含有齿轮传动系统的某动车刚柔耦合动力学模型，搭建了SIMPACK-ISIGHT仿真平台，计算了传动齿轮最佳修形参数，研究了其对齿轮箱振动的优化效果。以齿轮箱在动车速度为200 km/h、250 km/h、300 km/h和350 km/h时的振动加速度均方根值为响应进行了试验设计，试验结果表明，齿轮修形参数的变化对齿轮箱垂向振动加速度影响较大，而对横向振动加速度影响较小。基于随机森林算法建立代理模型，采用NSGA-Ⅱ算法调用代理模型进行了齿轮修形参数的寻优计算，将齿轮箱垂向振动加速度均方根值减小量作为优化率，以各速度下优化率的加权平均值为优化目标。优化结果表明：齿轮修形对各速度时的齿轮箱垂向振动加速度均方根值均有所优化，随着速度增加齿轮修形对齿轮箱垂向振动的优化效果逐渐变差。最后，以平均分配权重所得的齿轮修形参数为例，对比齿轮修形前后齿轮箱垂向振动加速度的变化。计算结果表明：在时域上，齿轮修形后各速度时的齿轮箱垂向振动加速度的幅值有所减小；在频域上，齿轮箱各速度时的垂向振动加速度在齿轮啮合频率处的幅值大幅减小，平均减小量为65.01%。

关键词： 等温   线接触   表面织构   弹流润滑  

摘要： 表面织构作为1种可以显著提高表面摩擦学性能的技术，得到了国内外研究人员的广泛关注。为利用表面织构提升航空齿轮副服役性能，本研究中采用三维等温线接触弹流润滑模型，分析了齿轮副表面在齿顶、分度圆和齿根3个典型啮合位置下不同几何参数圆凹坑织构的弹流润滑性能，预测了在各啮合点的最优圆凹坑几何参数，并分析了织构形状对润滑性能的影响。数值计算结果表明：特定参数下表面织构可增加齿面的局部膜厚，提高齿面润滑性能。圆形织构在3个典型啮合位置的最优深径比为0.06，而最优的面积率则在齿根处和分度圆处较小，分别为5%和12%。而在不同织构形状的分析上，圆形织构就最优的润滑性能上表现最佳，矩形织构次之，而椭圆织构较差，其原因可归结于织构收敛楔的大小和形状导致的附加流体动压效应对齿轮弹性变形的影响，这会改变接触面的油膜厚度，圆形和矩形织构具有较宽的收敛楔，使得接触面的平均油膜厚度要更大。

关键词： 双圆弧弧齿锥齿轮   控制变量法   扭矩   坐标变换   传动误差   高精度检测  

摘要： 双圆弧弧齿锥齿轮的齿距偏差对线接触弧齿锥齿轮传动接触的影响复杂，其对齿面接触应力和弹性变形呈现非规律属性。传动误差检测过程中，受到上述因素影响，双圆弧弧齿锥齿轮传动因误差因素会产生边缘接触导致齿轮坐标系失真，齿距偏差和小轮轴线误差对齿面接触应力和弹性变形的影响较大，导致误差搜索过程失败。提出一种双圆弧弧齿锥齿轮传动误差高精度检测方法。构建传动误差分析模型，根据控制变量法分析扭矩以及安装制造等因素对传动误差的影响，确定传动误差产生的原因。在上述分析基础上，将检测齿廓变换到理论齿廓坐标系中。利用理论齿廓法向等距线，获取包容实际齿廓点的两条等距线齿廓，组建双圆弧弧齿锥齿轮传动误差搜索模型，完成对传动误差高精度检测。实验结果表明：所提方法在额定负载和不同负载情况下得到的双圆弧弧齿锥齿轮传动误差检测结果与真实值的检测结果拟合度相对较高，说明所提方法可以得到具有更加可靠且精准的传动误差检测结果。

关键词： 航空发动机   燃油齿轮泵   摩擦润滑   空化   综述  

摘要： 燃油齿轮泵是航空发动机控制系统的核心单元，现阶段我国已掌握燃油齿轮泵自主设计能力，且全面覆盖现有发动机控制系统的基本性能指标，如何进一步提升燃油齿轮泵的寿命及可靠性是行业亟需解决的关键问题。在新一代先进航空发动机中，燃油齿轮泵长期服役在高速、高温、高压、低介质黏度极端工况中，其摩擦副润滑失效以及侧板困油空化极易引发燃油泵故障，是制约航空发动机的安全可靠服役的关键难题。本文归纳了长寿命、高可靠燃油齿轮泵设计亟需解决的关键技术，给出了燃油齿轮泵摩擦副材料、润滑机理建模与测试、困油空化及卸荷槽设计的研究进展，结合燃油齿轮泵实际设计难题和未来技术发展，剖析了上述研究中所面临的挑战及问题，为行业研究人员突破燃油齿轮泵的长寿命、高可靠设计提供了指导方向。

关键词： 裂纹齿轮   时变啮合刚度   齿轮传动   接触力  

摘要： 针对裂纹故障状态下的直齿轮传动系统，提出了计入齿根裂纹不均匀分布的直齿轮传动动态仿真方法。首先将齿轮沿齿轮齿宽方向分成若干薄片，通过具有均匀分布的齿根裂纹的方法来获得每个齿轮切片的时变啮合刚度(TVMS)。考虑了齿轮和小齿轮的纵向/垂直相对位移，推导了外圈与轴承座之间的纵向/垂直接触力，根据达朗伯原理，得出了齿轮传动系统中齿轮和小齿轮的运动方程。最后通过仿真分析了裂纹从齿轮齿面一侧开始扩展时的轴承振动特性，同时通过统计指标验证了仿真分析的合理性。该模型可为齿轮齿根裂纹的检测与诊断提供理论指导。

关键词： SVM   液压机械驱动齿轮组   故障分类   SDAE模型   信号分离  

摘要： 针对液压机械驱动齿轮组故障诊断结果精准度不佳、可靠性差等问题，本文提出基于SVM的液压机械驱动齿轮组故障诊断研究。采集了液压机械驱动齿轮组振动信号，构建液压机械驱动齿轮组故障信号分离模型；运用低秩算法分离液压机械驱动齿轮箱振源信号，设计齿轮组故障信号约束条件，完成液压机械驱动齿轮组分类；根据分类结果，采用SDAE模型提取液压机械驱动齿轮组故障特征，并将提取结果输入到支持向量机内训练，其最终输出结果就是最佳诊断结果，实现基于SVM的液压机械驱动齿轮组故障诊断研究。实验结果表明，通过对该方法开展故障检测及故障诊断测试，本文方法下分类错误率不超过3.5%，验证了该方法的可行性高。

关键词： 高速列车   齿轮箱体   钢轨波磨   车轮多边形  

摘要： 【目的】探究车轮多边形与钢轨波磨耦合激励下高速列车齿轮箱体振动特性。【方法】建立轮对、齿轮箱体和轨道均为柔性体的刚柔耦合动力学模型，在齿轮箱体布置3个振动加速度传感器，对不同工况开展动力学仿真，分析齿轮箱体各测点的振动加速度。【结果】在轮轨耦合激励下，同一车速下，车轮多边形为23阶，波幅为0.01 mm时各测点振动加速度均方根值最大，在3个测点中车轮多边形对测点B的影响最大；在钢轨波磨激励下，测点B受到牵引电机谐波转矩与齿轮副啮合的共同作用在3测点中振动加速度均方根值最大，测点A、C的振动加速度均方根值随波幅的增大而增大；对比含武广谱的轮轨耦合激励，由轮轨激扰引发的振动频率与齿轮箱体第5阶固有频率接近，诱发共振。【结论】列车变速运行或改变齿轮箱结构可避免共振。

关键词： 行星齿轮箱   频率切片小波变换   注意力机制   ConvNeXt   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的新方法，用于行星齿轮箱故障诊断。该方法在ConvNeXt网络模型基础上融合CBAM （Convolutional Block Attention Module，CBAM）注意力机制，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DDS（Direct Digital Synthesizer，DDS）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，所提方法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了良好的鲁棒性。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： 人字行星齿轮   接触疲劳   混合弹流润滑   动态载荷  

摘要： 为解决混合弹流润滑人字行星齿轮接触疲劳寿命计算方法中动态载荷缺失的问题，提出一种新的齿轮动态啮合力和油膜压力迭代耦合的接触疲劳寿命计算方法。首先建立耦合齿面摩擦的人字行星齿轮动力学模型和混合弹流润滑模型，通过迭代耦合方法求解齿面压力和剪切力；其次采用弹性半空间理论模拟齿轮次表面应力场，基于多轴疲劳准则计算接触疲劳寿命；最后研究动力学与混合弹流润滑耦合作用下的动态啮合特性、润滑特性及次表面应力分布，分析动态啮合力和齿面粗糙度对接触疲劳寿命的影响。研究结果表明：基于动态啮合力和油膜压力迭代耦合的应力计算方法可以有效模拟齿轮次表面的真实应力状态，准确预测混合弹流润滑人字行星齿轮接触疲劳寿命；齿面粗糙度和动态啮合力对接触疲劳寿命有显著影响，齿面粗糙度增大会导致次表面最大应力向齿面移动，增加微点蚀失效风险；动态啮合力升高时，共振频率处的接触疲劳寿命明显降低。

关键词： 三螺杆挤出机   粒子群优化   CFX   同轴变速   流场分析  

摘要： 针对传统三螺杆在豆粕加工过程中混合剪切性能较差的问题，基于锥齿轮传动设计了一种新型变速三螺杆的结构，旨在提高三螺杆挤出机的混合剪切性能。采用MATLAB软件的粒子群算法对螺杆的螺槽深度和螺距进行了优化处理。采用SolidWorks三维建模软件进行建模，基于有限元法，ANSYS/CFX流道模块对豆粕在加工过程中的运动情况进行模拟，以传统三螺杆作为对照，分析其压力场、速度场和速度流线场等。结果显示，通过使用中性捏合块元件，可以有效减缓豆粕的流动速度，并对物料流进行多次分割和重新组合；内嵌变速装置的变速段螺杆起到了反向螺纹的作用，阻碍了物料的向前运输，且在与前段螺杆处产生回流。二者都使物料在流道中的停留时间延长，改善物料混合的均匀性。因此新型三螺杆挤出机相较于传统三螺杆挤出机，具有更优越的混合剪切性能。