关键词： 磁齿轮   输出转矩   半径计算公式   磁能积   气隙系数  

摘要： 同轴式磁齿轮以极高的转矩密度成为机械齿轮的最佳替代。针对同轴式磁齿轮产业化过程中缺乏设计理论的现状,本文提出了基于输出转矩的磁齿轮设计公式。首先,依据输出转矩随各主要设计参数的环比增长率变化规律确定了不同尺寸系列磁齿轮的最佳尺寸值;其次,明确了最大磁能积、调磁环内径平方等与输出转矩间的线性变化关系;最后,通过分析输出转矩随调磁环内径平方变化的斜率、截距受永磁体极对数的影响规律,得到了基于永磁体最大磁能积、气隙系数、气隙长度、漏磁系数、调磁环内径和外磁环永磁体极对数的磁齿轮设计公式。三维有限元仿真算例表明该公式误差不大于5%,三种不同尺寸系列的样机转矩试验也表明该公式计算误差具有较高的精度。基于输出转矩的设计理论可极大地缩短磁齿轮设计周期。

关键词： 新型双圆弧-高次曲线齿轮副   困油现象   型线优化   流场模拟  

摘要： 齿轮泵齿轮副的型线对齿轮泵性能影响极大。传统的渐开线型齿轮泵齿轮存在困油现象,产生局部高压,对其运行产生极大的危害。通过型线设计,来解决齿轮泵困油现象。基于曲线啮合理论,采用圆弧和高次曲线,构建一种新型双圆弧-高次曲线齿轮副,消除了齿轮泵的困油现象。进而,建立其几何模型并推导出型线方程,通过数值模拟,分析新型无困油齿轮泵的流场变化规律,并与现有齿轮泵进行对比。结果表明:新型齿轮泵消除了困油现象,型线组成简单,便于优化设计;此外,新型齿轮泵的工作性能更佳,流场更均匀。

关键词： 直齿轮   齿面点蚀   时变啮合刚度(TVMS)   动态响应   频谱分析  

摘要： 齿面点蚀作为齿轮传动中最常见的故障之一,它的存在直接影响齿轮副的时变啮合刚度(time-varying meshing stiffness, TVMS),进而导致系统动态特性的改变。鉴于此,将每个点蚀形状近似地视为椭圆柱的一部分,根据点蚀的分布位置和数量定义了三种损伤级别:轻度点蚀、中度点蚀和重度点蚀。基于势能法计算并比较了无故障齿轮和含有不同程度点蚀齿轮的TVMS,讨论了点蚀位置和点蚀尺寸对TVMS的影响。研究了单级直齿圆柱齿轮传动系统的故障动态特性,并利用动力传动故障诊断综合试验台对理论结果进行了定性验证。结果表明,该研究中的齿面点蚀模型与实际点蚀形貌更接近。随着点蚀位置参数的增大,点蚀区域由基圆逐渐向齿顶圆方向移动;点蚀长轴长越长,点蚀区域内TVMS的减小量越明显;在相同的主动轮角位移变化范围内,随着短轴长的变化,不同程度的点蚀故障引起的啮合刚度的减小量是相同的。所建模型能够预测齿轮系统的啮合刚度及振动行为,相应的振动分析结果为齿面点蚀故障的检测和诊断提供了理论参考。

关键词： 非圆齿轮行星轮系   非线性特性   激励参数   分岔   混沌  

摘要： 为解决非圆齿轮行星轮系动力学模型不完善、非线性动力学特性难以获取等问题,提出了一种非圆齿轮行星轮系动力学建模方法,并聚焦于时变参数激励下系统的动态响应机制,对非圆齿轮行星轮系非线性动力学特性进行研究。为精确分析系统非线性振动,对非圆齿轮齿侧间隙函数进行了拟合,在综合考虑齿面摩擦、时变啮合刚度、黏弹性阻尼、静态传递误差的基础上,通过引入相对位移坐标消除非线性方程的变量耦合。在此基础上,建立非圆齿轮行星轮系传动系统的动力学模型,并利用四阶变步长Runge-Kutta数值方法对系统非线性动力学方程组进行求解。获取了分岔图、时域图、相轨迹以及Poincaré映射,得到阻尼、齿面摩擦、时变啮合刚度等控制参数激励下系统的动态响应分布规律。结果表明:随各激励参数取值不同,系统呈现出混沌和周期运动相互过渡状态;合理选取激励参数,可减小系统在混沌与周期运动之间的时间间隔,快速进入稳定运动状态。研究成果可为抑制非圆齿轮行星轮系传动系统非线性振动、预测系统的动力学行为提供理论依据。

关键词： 游梁式抽油机   非圆齿轮   节曲线   曲柄载荷   节能  

摘要： [目的]针对游梁式抽油机存在系统效率低、能耗高、负载波动大的不足,对基于非圆齿轮传动的游梁式抽油机节能设计方案进行研究.[方法]在考虑非圆齿轮传动条件及其与曲柄载荷匹配原则的基础上,选取最优非圆齿轮节曲线,形成非圆齿轮节曲线的节能设计准则.通过仿真分析,获得不同非圆节曲线对应的能耗值,筛选出最低能耗对应的非圆节曲线,并结合CYJY10-4.2-53HB型号游梁式抽油机进行仿真和实验验证.[结果]1)仿真结果得到在同功率电机下耗能降低4.7%,在更小功率电机下耗能降低11%,与实验结果基本一致;2)基于非圆齿轮传动的游梁式抽油机,可大幅度降低抽油机输入轴的扭矩峰值和扭矩波动,降低能耗,实现节能.[结论]从节能和降低负载波动的角度来看,非圆齿轮传动对于圆柱齿轮更有优势.

关键词： 汽车变速器   齿轮   高精度加工   质量控制  

摘要： 本文针对汽车变速器齿轮的精密制造问题进行深入研究,首先对其精密制造技术进行了详细探讨,之后提出了确保变速器齿轮精密制造质量的有效措施。

关键词： 大模数齿轮齿条   齿轮变位方法   均匀磨损   弯曲应力  

摘要： 针对齿面磨损条件下大模数齿轮齿条啮合时的齿轮齿根弯曲强度问题,以三峡升船机齿轮齿条传动副为研究对象,搭建立式齿轮齿条起升机构工况模拟实验台,通过齿轮变位方法分析沿齿廓载荷、磨损后齿轮齿厚等相关参数的变化,对正常、1/12磨损、1/6磨损和1/4磨损的齿轮齿根弯曲应力进行解析计算和实验验证。结果表明:齿轮弯曲应力随着磨损加剧和载荷的增大而增大,单齿啮合区间的弯曲应力比双齿啮合区显著增大,单齿啮合占比时间随着磨损量的增加而增加,表明齿轮磨损劣化了传动系统工况,加速了传动系统的性能退化过程。通过对单、双齿段啮合弯曲应力进行定量分析,解析计算与实验验证的误差最大值为4.02%,处于较低水平,2种方法的结果相互验证,保证了分析的正确性和精度。

关键词： 正交直齿面齿轮   车齿加工   车齿切削刃   啮合方程   齿面误差  

摘要： 为提高正交直齿面齿轮的加工精度,提出了一种针对正交直齿面齿轮的车齿刀具精确设计方法。基于齿轮交错轴啮合原理,对面齿轮的车齿加工过程进行解析;通过与面齿轮啮合的圆柱齿轮渐开线齿廓,包络出车齿刀齿面方程;基于法向平面,设计了刀具结构并推导了刀具切削刃表达式;求解切削刃与面齿轮的啮合条件式,推导数控加工规律并对面齿轮齿面进行了理论计算与仿真加工;将结果与面齿轮理论齿面进行了数值对比。结果表明,当刀具不存在误差时,可以得到面齿轮理论齿面;通过Vericut仿真,齿面误差保持在10 μm以内。

关键词： 20MnCrS5HH钢   成分   淬透性   易切削   力学性能  

摘要： 山东寿光巨能特钢设计开发了保淬透性结构钢20MnCrS5HH钢种。通过工艺优化改善,精准成分设计、调整,经过炼钢、轧钢工艺进一步优化,该钢种经过渗碳热处理后,强度、韧性较高且淬透性好,具有良好的切削加工性能,综合力学性能优异,完全满足了客户订单的需求。客户经调质处理后,加工成大截面零部件或采用渗碳后加工成小齿轮,达到了工件设计性能的最佳值。

关键词： 行星齿轮箱   Hilbert变换   故障诊断   频率调制  

摘要： 行星齿轮箱以其诸多的传动优点广泛应用在双馈风力发电机组中,行星齿轮箱因其特殊的结构导致振动信号传递路径复杂和多路径调制特点。当行星齿轮箱的太阳轮、齿圈、行星轮关键部件出现局部故障时,频谱不能清晰地呈现部件损伤的特征频率,且频谱容易被噪音淹没。本文提出了一种Hilbert变换谱,把低频故障信号从高频的载波信号中解调出来,通过与理论计算的故障特征频率进行对比,可精确地对行星齿轮箱的故障进行定位。结果表明,通过Hilbert解调的低频故障频率能精确和部件理论计算特征频率一一对应,对故障进行准确定位,Hilbert变换在行星齿轮箱故障诊断中优势明显。