关键词： 非圆齿轮   无级变速   差速机构   仿真和传动实验  

摘要： 无级变速传动是车辆传动系统的重要组成部分。结合非圆齿轮传动特性,提出一种新型多分支非圆齿轮无级变速机构,采用非圆齿轮副、差速机构与传动选择机构的组合实现无级变速传动,且最终传动比取决于两对非圆齿轮副之间的相位角。分析多分支非圆齿轮无级变速机构的传动原理,针对单对非圆齿轮副,分别进行节曲线、齿廓和平衡特性设计,并基于仿真加工得到非圆齿轮齿廓与三维实体模型。通过ADAMS软件仿真和传动实验,将该机构整体传动比特性理论结果分别与仿真和实验结果进行对比,机构整体传动比仿真和实验结果与理论值的最大误差分别约为4.5%和5.6%;通过非圆齿轮加工与传动实验,对其传动比特性进行理论、仿真和实验对比,齿轮副传动比仿真和实验结果与理论值的最大误差分别约为3.5%和6.3%.考虑加工误差、装配误差与测量误差等影响,仿真和传动实验的误差均在合理误差范围内,验证了理论分析方法的正确性。

关键词： 周期时变系统辨识   齿轮传动   动态传动误差   频率响应函数  

摘要： 针对齿轮系统传动过程中典型的时变特性,研究了一种齿轮时变系统的数据驱动建模方法。以负载扭矩引起的广义力为输入,以动态传动误差为输出,运用周期时变系统辨识理论,建立了齿轮系统时变频率响应函数的辨识方法。数值算例的结果表明,所辨识出的频率响应函数可以准确刻画齿轮系统的时变特性,与理论时变传递函数吻合较好。因此,所提出的方法具有较高的建模精度,为齿轮系统动态特性的分析奠定了基础。

关键词： 变分模态分解   多尺度排列熵   改进蝙蝠算法   极限学习机   故障诊断  

摘要： 针对齿轮故障特征在单一尺度难以全面提取的问题,提出一种基于参数优化的变分模态分解和多尺度排列熵的齿轮故障诊断方法。利用改进的蝙蝠算法对变分模态分解中的参数K和α进行全局寻优,以局部极小包络熵作为适应度值,搜寻K和α的最优组合。经VMD分解得到既定的若干IMF分量,分别计算其相应的多尺度排列熵,构建故障特征向量,输入到极限学习机进行训练和识别,进而实现齿轮的故障诊断。实验表明,该方法具有非常好的分类性能,故障诊断效果显著。

关键词： 小模数弧齿锥齿轮   切削仿真   高速干切削   斜角切削  

摘要： 传统的小模数弧齿锥齿轮铣齿加工需要使用大量切削液,不仅会造成环境污染,还增加了生产成本;新型高速干切削工艺不使用切削液,减少了环境污染,且可提高生产效率。基于斜角切削理论,将斜角切削等效平面法与弧齿锥齿轮加工理论相结合,研究了小模数弧齿锥齿轮高速干切削工艺。针对小模数弧齿锥齿轮的高速干切削工艺特点,建立斜角切削热力耦合模型,利用Abaqus有限元软件,仿真分析了不同工艺条件对切削力的影响。选取硬质合金作为刀具材料,讨论了小模数弧齿锥齿轮的高速干切削工艺过程,并通过加工试验验证了该工艺的可行性。研究为该工艺的实施提供了参考依据。

关键词： 风力机齿轮箱   故障诊断   改进灰狼算法优化   等距映射   支持向量机  

摘要： 针对灰狼算法易陷入局部最优和后期寻优能力不足等缺点,提出改进非线性控制因子以提高算法收敛精度及稳定性。采用美国国家可再生能源实验室(National Renewable Energy Laboratory, NREL)"Gearbox Reliability Collaborative"项目测试采集的风力机齿轮箱振动信号为分析对象,经集合经验模态分解后,计算各本征模态函数分量的模糊熵并构建高维特征向量,后利用等距映射进行降维。利用改进灰狼算法优化支持向量机,对降维后齿轮箱故障特征集进行诊断。结果表明:改进灰狼优化算法相较于灰狼算法、粒子群算法和遗传算法可有效避免陷入局部最优并提高支持向量机诊断精度及稳定度,在不同测试样本下其准确率均最高,平均准确率达93.17%。

关键词： 顶部施压钻机   齿轮齿条   接触应力   弯曲应力   有限元分析  

摘要： 齿轮齿条传动机构作为顶部施压钻机的关键部件,工作时承受重载,受力情况复杂。其强度决定着整个钻机平台能否安全地进行作业。故本研究建立某顶部施压钻机齿轮齿条传动机构的三维模型,利用有限元软件ANSYS计算在实际工况下齿轮和齿条的应力应变,并将的得到的结果与传统应力公式计算值对比。结果表明:所研究的齿轮齿条满足强度要求;有限元仿真可作为顶部施压钻机齿轮齿条啮合强度的计算依据。本研究为顶部施压钻机和其他类似重载装备齿轮齿条的设计和研发提供了参考依据。

关键词： 故障诊断   行星齿轮箱   变分模态分解   重叠组收缩算法   特征提取  

摘要： 针对强背景噪声下行星齿轮箱早期微弱故障特征难以被识别且变分模态分解算法中模态个数K和惩罚因子α需要依赖人为经验反复尝试而不能自适应确定的问题,提出了改进变分模态分解(Modified Variational Mode Decomposition,MVMD)方法,通过故障信号尺度空间谱的自适应分割来确定所需模态个数K,同时建立峭度最大值判定准则自动选取最佳惩罚因子α。在此基础上,将MVMD与自适应非凸重叠组收缩降噪算法(Adaptive Nonconvex Overlap Group Shrinkage,ANOGS)相融合,提出了基于MVMDANOGS的行星齿轮箱早期故障诊断方法。对故障振动信号进行MVMD最佳分解,获取多个模态分量;利用ANOGS算法对峭度最大的敏感模态进行稀疏降噪,从而突出信号中的故障冲击特征;对降噪模态进行包络解调处理,以提取明显的故障特征频率来判别故障。通过仿真信号和工程实验数据分析表明,相比传统VMD方法、EEMD方法和快速谱峭度方法,该方法能成功地提取微弱故障冲击特征且更加清晰,提高了行星齿轮箱早期故障的表征能力与诊断精度。

关键词： 变速器齿轮啸叫   传递误差   微观几何参数   概率分布  

摘要： 研究齿轮啮合传递误差概率分析法在降低变速器齿轮啸叫中的应用。分析齿轮啸叫噪声产生的原因及齿轮加工精度对啸叫噪声的影响,在计算机辅助工程仿真分析中引入齿轮的制造公差,运用概率统计方法预测齿轮修形优化方案的噪声改善量,并在下线检测台架上进行大批量试验验证。研究及试验结果显示:齿轮啸叫噪声传递误差概率近似服从正态分布,波动量大约为15 dB;与名义值单点分析方法相比,传递误差概率分析方法的分析结果更接近大批量生产的结果,可为车辆噪声、振动、声振粗糙度一致性研究提供参考。

关键词： 最短距离   二分圆逼近法   齿面偏差评定  

摘要： 为了提高齿轮齿面偏差评定的精度和效率,提出一种求解实际测量点到设计齿面最短距离的二分圆逼近法.该方法利用二分法思想,用圆不断逼近设计齿面上的齿廓线,直到找出最短距离,将三维空间计算转换为二维平面数据处理,简化了运算过程.将此方法在Matlab中实现并进行实际测量环境验证,与齿轮测量仪的评定结果对比,误差在4.5%左右,保证了评定精度,表明所提出的齿轮齿面偏差评定方法实用有效,为齿轮制造业提供了可借鉴方法.

关键词： 齿条型刀具   过渡曲线方程   平截面法   有限元分析  

摘要： 根据范成法加工齿轮时,齿轮被齿条型刀具加工的过程推导出仅以转动角为自变量的无齿根圆齿廓齿根的过渡曲线方程,根据过渡曲线方程利用平截面法计算齿轮的齿根应力,利用MATLAB求解出齿根应力在过渡曲线上的分布情况。根据精确的过渡曲线方程建立无齿根圆齿廓齿轮副三维模型,通过有限元分析得到齿轮副中齿轮的齿根应力分布情况。