初始齿面点缺陷斜齿轮磨损模式演变与状态评估

为了探究如大型风电齿轮初始缺陷存在下的摩擦磨损机制与演变历程,避免齿轮发生开放式磨损和重大故障,对初始齿面点缺陷下的斜齿轮磨损特征与演变过程进行研究。实验采用控制变量法,在自制齿轮磨损实验台上分别进行了3组不同工况条件下的磨损实验,分别设置了正常齿轮与缺陷齿轮、低载工况与重载工况条件的对比实验。采用振动监测和油液检测技术,对齿轮箱振动情况以及齿轮产生的磨粒进行统计分析,结合轮齿表面的微观形貌分析,对重载工况下缺陷齿轮磨损衰退过程进行准确评估。结果表明：初始缺陷将导致齿轮表面应力集中且数值高达数倍,而初始圆坑缺陷附近却无异常磨损特征;初始圆坑缺陷会缩短齿轮稳定磨损期,削减齿轮使用寿命,磨损后期导致磨损加剧、振幅增加数倍且伴随较大冲击载荷。     

滚齿机分度挂轮引起齿向误差的实验研究

通过对滚切直齿、斜齿圆柱齿轮时，分度挂轮传动比不精确调整造成的齿向误差的理论分析和实验研究，推导出了齿向误差的计算公式，找出了影响齿向误差大小的因素。研究结果对提高齿轮加工精度有一定的指导作用。     

A New Approach in Optimizing the Induction Heating Process Using Flux Concentrators: Application to 4340 Steel Spur Gear

The beneficial effects of using flux concentrators during induction heat treatment process of spur gears made of 4340 high strength steel is demonstrated using 3D finite element model. The model is developed by coupling electromagnetic field and heat transfer equations and simulated by using Comsol software. Based on an adequate formulation and taking into account material properties and process parameters, the model allows calculating temperature distribution in the gear tooth. A new approach is proposed to reduce the electromagnetic edge effect in the gear teeth which allows achieving optimum hardness profile after induction heat treatment. In the proposed method, the principal gear is positioned in sandwich between two other gears having the same geometry that act as flux concentrators. The gap between the gear and the flux concentrators was optimized by studying temperature variation between the tip and root regions of gear teeth. Using the proposed model, it was possible identifying processing conditions that allow for quasi-uniform final temperature profile in the medium and high frequency conditions during induction hardening of spur gears.     

齿面单坑缺陷下齿轮磨损演变与映射机制研究

齿面凹坑是常见的齿轮缺陷之一,在轮船、矿业机械、风电齿轮等大型重载齿轮传动机构中,齿轮更换拆卸极为不便,为避免齿轮发生严重失效造成的重大损失,需要准确判断齿轮的磨损特征和预测故障出现的时间和位置,探究齿面坑状缺陷对齿轮磨损进程的影响尤为必要。以齿面单坑缺陷齿轮的啮合历程为研究对象,采用控制变量的方法进行齿轮磨损特征对比。通过搭建的力系闭式齿轮试验台进行重载试验,利用铁谱分析技术和油样分析技术对磨损粒子作定量、定性分析,结合有限元分析和和齿面磨痕扫描电镜图片探究单坑缺陷下斜齿轮磨损演变与齿轮啮合状态的映射机制。研究结果表明：凹坑打在承载区,斜齿轮沿接触线方向的应力分布不均匀,凹坑周边区域存在应力集中现象;坑状缺陷改变了齿轮的啮合状态,缺陷轮齿齿根应力值明显大于正常轮齿,使得坑状缺陷的轮齿齿面抗磨损能力提高,但轮齿刚度降低,尤其进入剧烈磨损的后期,磨粒数量快速上升,并伴随齿面严重的剥落和塑性变形,加速轮齿疲劳断裂。     

外啮合异齿数斜齿轮泵流量脉动和流量特性的研究

利用能量守恒定律和齿轮的工作特性,得到了不同齿轮斜齿轮泵的瞬时流量和流量非均匀系数的计算公式;通过计算和分析不同齿数和不同螺旋角的齿轮泵(螺旋角为0°即为直齿轮泵)的瞬时排量和流量脉动特性可以看出:假如主动轮具有相同的齿数、模数、压力角,则直齿轮泵的流量不均匀系数比较小;对于具有不同齿数的斜齿轮泵,流量非均匀系数随着螺旋角的增加而增加,并随齿轮齿数的增加而减小;并且当主动轮齿数不变的时候,流量不均匀系数随着从动轮齿数的减小和螺旋角增加而急剧增加,但是与齿轮的模数无关。     

循环交变载荷斜齿轮磨损特征与机制分析

为探究大型齿轮传动在循环交变载荷作用下的磨损特征与机制,降低齿轮传动系统受非稳定载荷工况影响的故障率,对不同载荷下齿轮磨损特征与运行状态进行分析.从齿轮磨损量、齿面磨损形貌分析、油液分析、磨粒分析4个方面进行磨损机制研究.利用力闭合与弹簧振子系统装置,施加恒定载荷和交变载荷;利用颗粒计数器、分析式铁谱仪和扫描电子显微镜...     

Fault detection and location in gears by the smoothed instantaneous power spectrum distribution

Time–frequency methods are effective tools for analysing diagnostics signals and have been widely used to describe machine condition. This paper introduces a time–frequency distribution, called the smoothed instantaneous power spectrum (SIPS) distribution, and demonstrates its use in the detection and location of local tooth defects in gears. The SIPS distribution is derived from the frequency domain definition of the instantaneous power spectrum (IPS) distribution, but has the added advantage that provides a considerable reduction in the ringing effect of the IPS transform, which results in a smoother and clearer time–frequency representation. A simulated gear vibration signal is used to show the capabilities of the proposed method over the IPS distribution and spectrogram. Healthy and faulty vibration signals monitored from a gear test rig are analysed, the results of which show that a local gear tooth defect can clearly be detected by the SIPS distribution.     

基于小波包能量分布特征的齿轮故障诊断方法研究

齿轮的裂纹故障不仅影响机械系统的整体性能,还会导致机器损坏,因此,研究了齿轮裂纹长度的故障诊断方法。以多传感振动信号为研究对象,将小波包各个频段的能量比系数作为齿轮裂纹的故障特征,并通过改进的神经网络模型进行特征分类,实现齿轮裂纹长度的故障诊断。研究结果表明:所提出的故障诊断方法识别率高(97.5%),通用性好,能有效辨识不同工况下的齿轮故障。     

纯滚动单圆弧齿轮的模态分析

纯滚动单圆弧齿轮是一种新型的圆弧齿轮,为了研究其振动特性,利用Pro/E建立纯滚动单圆弧齿轮的三维实体模型,然后导入到ANSYS中对该齿轮进行模态分析,分别得到纯滚动凸圆弧齿轮和凹圆弧齿轮的固有频率、振型及临界转速;讨论了不同齿数、模数、螺旋角情况下齿轮的固有频率,讨论结果为纯滚动单圆弧齿轮的优化设计和动态响应分析研究提供基础。     

线形初始缺陷下斜齿轮磨损特征演变研究

为揭示用于风电、水利轮船等大型齿轮在存在初始缺陷下的摩擦磨损特征,避免早期灾难性故障的发生,对线形初始缺陷下斜齿轮磨损特征与演变过程进行实验研究.采用控制变量法,通过电火花线切割的方式沿齿宽方向加工出线形初始缺陷.为加速实验进程,实验齿轮的齿宽为标准齿轮的1/3.实验过程中采用功率闭流式加载方式施加高扭矩恒定载荷,使用...     

基于EMD和SVM的齿轮裂纹故障诊断研究

为了识别不同裂纹深度的故障齿轮,以齿轮传动系统中的直齿圆柱齿轮为研究对象,采集3个已预设不同裂纹深度的齿轮和1个无裂纹齿轮的振动信号。对采集到的振动信号先进行时频域分析和EMD分解,再提取不同维数的能量故障特征向量,采用基于径向基核函数的算法分别建立SVM模型并进行不同裂纹深度齿轮的识别和识别率比对。结果表明：选择合适维数的能量故障特征向量,结合EMD信号分解和SVM模式识别方法能准确识别不同裂纹深度齿轮的类型,为齿轮裂纹故障的早期诊断提供参考。     

Manufacturing simulation of beveloid gears for the use in a general tooth contact analysis software

Beveloid gears, also known as conical involute gears, gain more and more importance in industrial practice. They are based on cylindrical gears but have a variable addendum modification along their tooth width. For marine transmissions beveloids are already deployed for a longer period, but there is a growing interest in this type of gears on the part of the automobile industry. Unfortunately the behavior of beveloid gears is not as well understood as the behavior of spur or bevel gears. Therefore the possibilities to evaluate these behaviors have to be enhanced. This paper shows a manufacturing simulation of beveloid gears and the usage of the generated geometries in a general tooth contact analysis program.     

涂镀合金层的铸铁齿轮耐磨损性能的研究

研究了HT250铸铁齿轮表面涂镀Ni-W和Ni-Go合金涂层的耐磨损性能.磨损试验结果表明:合金涂层能显著提高铸铁齿轮的耐磨损性能.采用电子显微镜、光学显微镜等对铸铁齿轮表面上的合金涂层的表面形貌、横截面组织、纵截面组织、显微硬度、磨损形貌特征等进行了分析.     

动力刀座动力学建模与分析

新型高速动力刀座的几个主要要求是刚性、振动、噪声、冲击以及寿命。设计时既要保证足够大的主轴刚度,又要尽量降低轴承预紧力以降低噪声振动和温升(NVH),这样才能保证产品有足够的使用寿命。为了解决这些问题,常常使用齿面、齿向修形的方法。使用Romax-disigner软件,对修形后的直齿轮副进行传动误差分析,并对系统进行相关的模态分析,预测由于齿轮传动误差引起的系统振动。     

泵用齿轮副根切重合度的公式创建

为满足外啮合齿轮泵根切齿轮副的设计需要,基于滚齿加工原理,由创建根切半径的计算公式起,推导出一套完整的根切重合度计算公式,据此分析了基本参数对该根切重合度的影响,所得结果由根切齿轮副的三维虚拟模型加以验证。结果表明,根切会使主动齿轮的齿顶点可能进入不了啮合,目前常用齿顶重合度代替根切重合度的计算方法不可靠;除模数外的其它齿形基本参数对根切重合度均有影响,其中变位系数的影响最大;采用齿条刀具的最佳齿顶圆角半径,可以保证根切重合度等于齿顶重合度;当实际的根切重合度过大时,通过降低齿条刀具齿顶圆角半径,可以改善齿轮副的传动质量等。所得根切重合度公式也能为其他常规的根切齿轮副设计,提供一种新的方法。     

Numerical and experimental study on new cold precision forging technique of spur gears

1　INTRODUCTIONGearsarewidelyusedinautomobilesandotherindustryfieldsasthemain partsoftransferringthemovementandenergy .Gearsaremainlymanufac turedbymetalcuttingorbyacombinationofconven tionalhotforgingwithmetalcutting ,whichisexpen siveandrequiresalotofmanufacturingtime .Becausenetshapeornearnetshapemanufacturingprocesseshavebeenpaidattentionstoinindustry ,theprecisioncoldforgingtechniquehasbeendevelopedtobeasanimportantmethodtomanufacturethespurgears .Theprecisionforgingofgearshasalotofa…     

滚齿机床振动对齿轮几何精度的影响

滚齿机床切削加工过程中,刀刃成排轮流从切入到切出,切削力由小逐渐变大,再逐渐变小,在工件和刀具之间产生周期性的激振力,使刀刃和工件加工表面产生相对位移,对加工齿轮的几何精度产生影响。研究机床结构振动与被加工齿轮精度的关系,建立滚刀和工件加工表面产生的相对位移对齿轮几何精度影响的理论模型,定量推导出了由此相对位移产生的齿廓误差;通过大量实验,对滚刀和工件加工表面产生相对位移对应的齿轮齿廓误差进行在线精密测量;使用此齿廓误差减法运算新方法,对两组实验数据进行对比分析。结果表明:提出的运算新方法能够准确地处理数据,实验数据很好地验证了建立的理论模型的正确性,误差小于2%。     

基于正交试验的双圆弧齿轮约束模态模型研究北大核心

齿轮模态分析主要依靠数值模态分析和试验模态分析法,存在求解过程繁琐且无法直接获取齿轮参数与模态频率振型之间耦合关系的问题。为进一步掌握齿轮主要参数对约束模态频率的影响,根据模态有限元计算理论,对双圆弧齿轮约束模态模型进行研究;分析前6阶模态振型图,采用正交试验方法,运用方差分析,计算各因素对模态频率的影响因子;定量分析双圆弧齿轮的齿数、模数、螺旋角、齿宽因素对约束模态的影响。结果表明:齿数是影响固有频率的主要因素,其次是模数、螺旋角和齿宽;对试验结果进行中心化一次非线性回归模型计算,建立双圆弧齿轮约束模态频率计算模型,实现双圆弧齿轮约束模态的快速计算,对比验证1阶频率计算值的准确性。研究结果为全面研究双圆弧齿轮的振动和噪声特性提供参考。     

铝合金圆柱直齿齿轮精锻成形试验研究

为优化圆柱直齿齿轮的精锻工艺,用挤压成形工艺、浮动凹模及分流原理挤压成形圆柱直齿齿轮零件,并比较成形零件齿形的饱满程度,对实现圆柱直齿齿轮的精密模锻生产有一定的指导作用。     

高斯线调频小波变换与齿轮故障边频带分析

提出了基于高斯线调频小波变换的功率谱齿轮故障诊断方法.利用高斯线调频小波变换对齿轮振动信号作了谱分析,进而对齿轮故障进行分析.对实验数据的分析结果表明:该方法优于经典的自功率谱估计和一般的小波分析方法对齿轮局部故障诊断;该方法可突出齿轮的边频带结构,适用于齿轮的局部故障诊断.