新能源汽车用圆锥滚子轴承轻载摩擦转矩及注脂量控制试验研究

为实现新能源汽车变速器关键传动部件滚动轴承的最优性能,以汽车变速器最常用的圆锥滚子轴承为研究对象,通过自主研制的轴承试验台对其轻载摩擦转矩和注脂量控制进行了试验研究。通过分析KBC对标轴承和被测轴承轻载摩擦转矩的试验数据,得到被测轴承轻载摩擦转矩合格范围为0～21.316 N·m;通过试验得到被测轴承在不同主轴转速下注脂量变化对其温升的影响数据,并通过均值法和构建多变量自回归模型得到不同主轴转速和注脂量下的轴承平衡温度关系曲线,得到主轴转速和注脂量的变化对轴承平衡温度影响的线性规律关系。结果表明:宽转速轴系滚动轴承在20%注脂量时平衡温度相对于转速的稳定性最好。     

铁路货车滚动轴承双注脂头注脂机的研制

铁路货车滚动轴承检修时，须对滚动轴承重新注油脂。现依据铁路货车滚动轴承检修技术标准要求，研制了滚动轴承双注脂头注脂机，满足了不同型号轴承需注不同油脂量及不同型号油脂的要求。该轴承双注脂头注脂机以压缩空气为动力，采用PLC控制，具有自动化程度高、注脂量控制精度高等优点。完全达到铁路货车滚动轴承检修技术标准要求。     

高速脂润滑滚动轴承密封结构优化与漏脂试验*

针对高速脂润滑滚动轴承密封过早失效的问题,建立油封的热-应力耦合有限元模型,研究油封主要参数和轴承工况参数对油封唇口的最高温度和最大接触应力的影响规律,对油封结构参数进行优化,利用强化温升漏脂试验台进行试验验证。结果表明：高速脂润滑滚动轴承油封密封性能的研究应该考虑温度的影响;唇口的最高温度随轴向过盈量、橡胶材料硬度、密封面摩擦因数、轴承转速和轴承腔内温度的增大而增大;最大接触应力随轴向过盈量和橡胶材料硬度的增大而增大,随密封面摩擦因数、轴承转速和轴承腔内温度的增大变化不大;密封结构优化后,平均漏脂率下降了56.7%,平均温升下降了54.3%。     

基于卷积神经网络的时频图像识别研究

变速器作为汽车动力传递系统中的关键部件,其振动和噪声直接影响着汽车的性能。由发动机输入到变速器的转速很多情况下是变化的,这使得这种工况下的变速器故障诊断更加复杂。针对这个问题,提出了基于卷积神经网络（convolutional neural network,CNN）的变速器变转速工况下的故障分类识别方法:在变转速下,采集了变速箱多种故障状态下的振动信号,对各类信号进行时频变换得到时频矩阵,并利用CNN实现多类故障的分类。并研究了CNN结合不同时频方法时的识别性能,结果表明,连续小波变换(continuous wavelet transform,CWT)与CNN结合的方法对变转速下的时频图识别性能最好。     

机械式汽车变速器传动效率的试验研究

在机械式汽车变速器试验中,传统效率的试验是重要的研究内容,其能够直接反映出变速箱各个挡位在不同温度和转矩下的传动效率,进而分析其中的影响因素,从而最大限度给予改善。基于此,本研究通过对机械式汽车变速器传动效率相关理论的概述,在分析影响机械式汽车变速器传动效率因素的基础上,设计了相应的试验方案,以研究机械式汽车变速器的传动效率。通过对机械式汽车变速器传动效率的研究,研究结果表明,在保持转矩一定的条件下,机械式汽车变速器各个挡位的传动效率和输入效率的关系是正比关系,但在达到最大值之后,就会下降。在保持输入转速一定的情况下,变速器各挡位的传动效率与加载转矩呈正比。     

微车变速器的多体动力学研究

以某微车变速器为研究对象,建立了汽车变速器的多体动力学分析模型,得到了输入转速3000rpm、110Nm工况下系统的齿轮啮合力、轴承作用力、扭转角等规律.研究结果为对变速器进行系统动力学深入研究奠定了基础.     

滚动轴承打滑蹭伤试验研究

基于高速滚动轴承试验机对滚动轴承打滑蹭伤展开试验研究,获得不同工况参数下滚动轴承打滑蹭伤的临界转速;研究滚动轴承在打滑蹭伤临界转速下不同运行时间对滚动轴承磨损程度的影响,以及滚动轴承打滑蹭伤后,继续以更高转速运行对滚动轴承磨损程度的影响。结果表明:滚动轴承发生打滑蹭伤瞬间伴随着摩擦扭矩、温度及振动加速度的同步突增,且其在润滑不充分及轻载工况下出现打滑蹭伤时的临界转速更低;滚动轴承在打滑蹭伤临界转速下运转时间越长,磨损越严重,这可能是由于打滑蹭伤破坏滚动轴承表面光洁度,使摩擦因数增大从而导致磨损速度加快;滚动轴承打滑蹭伤后,继续以更高转速运转时易出现二次淬火烧伤,大大降低轴承使用寿命。     

多传感器信息融合的滚动轴承振动性能研究

在变工况和多传感器条件下,分析滚动轴承振动性能的主要影响因素并进行排序.对采集到的数据样本进行均值归一化处理,运用最大熵法计算归一化样本的概率密度函数;基于概率密度函数交集法,求解载荷、转速等数据样本与振动数据样本的概率密度函数的重合面积;融合灰自助法和最大熵法,分析4个工位温度数据样本对轴承振动性能的综合影响度,最终求解出滚动轴承振动性能的主要影响因素.试验研究结果表明,滚动轴承C276909NK2W1在服役过程中,径向载荷、轴向载荷、转速和温度对其振动性能的影响度分别为0.7446、0.2910、0.2903、0.2436,即该轴承的振动性能的主要影响因素为径向载荷,然后依次为轴向载荷、转速和温度.     

转子—滚动轴承—机匣耦合系统的不平衡/松动耦合故障非线性动力学

建立含转子不平衡/松动耦合故障的转子-滚动轴承-机匣耦合系统动力学模型.在模型中,考虑转子不平衡和轴承座松动故障的耦合、滚动轴承间隙、滚动轴承滚珠与滚道的非线性赫兹接触力以及由滚动轴承支撑刚度变化而产生的变柔性振动.运用数值积分方法获取系统响应,并利用振幅-转速曲线、分叉图、相平面图、频谱图、Poincaré断面图和轴心轨迹图研究系统的分叉与混沌运动,分析旋转速度、轴承座质量、转子偏心量、轴承座与机匣间的连接刚度以及机匣与基础间的连接刚度对系统响应的影响,得到了在不平衡/松动故障耦合下的转子-滚动轴承-机匣系统动力响应规律.     

汽车同步器锁止性能试验研究

为研究汽车变速器的同步器锁止过程及机理,在自行研制的同步器性能试验台上对某款变速器进行了换挡性能试验,分别测得了换挡力、换挡位移、变速器输入转速及变速器输出转速,并对试验数据进行了分析。发现:被试变速器I挡、II挡、III挡的换挡位移曲线在同步阶段未保持水平,且二次冲击阶段变速器输入轴发生周向冲击。试变速器IV挡、V挡换挡位移曲线在同步阶段保持水平,输入轴转速曲线变化较为光滑。结果表明,该变速器挡位I、II、III的同步器锁止性能不足,IV挡、V挡同步器锁止性能较好。     

基于Workbench的齿轮稳态温度场和传动误差分析

基于Workbench建立了齿轮温度场和传动误差有限元分析模型，对不同转速和转矩齿轮温度场、不同转速和不同温度下齿轮传动误差进行了分析。通过Ansys的Workbench对齿轮温度场进行仿真，得到齿轮温度场和齿轮啮合线温度场分布结果；把温度结果作为载荷，通过间接耦合的方法应用于齿轮传动误差仿真研究中，得到齿轮传动误差仿真结果。结果表明，随着齿轮转速和转矩的增加，齿轮温度整体呈现出上升趋势；齿轮转速、转矩分别与齿轮啮合线温度变化量近似呈现出线性关系。齿轮传动误差仿真分析中，随着齿轮转速和温度增加，齿轮传动误差曲线分别上移和下移，但齿轮传动误差曲线峰谷值变化不大；齿轮转速、温度分别与齿轮传动误差变化量近似呈现出线性关系。     

油气润滑滚动轴承最佳供油量试验研究

在自行研制的油气润滑滚动轴承的试验装置上,研究了在不同载荷下供油量变化对油气润滑滚动轴承外圈温度的影响过程。结果表明,发现随着载荷的升高,最佳供油量的数值不断增大,表明油气润滑在不同的工况条件下要采用不同的最佳供油量进行工作,才能实现最佳的油气润滑效果。     

滚动轴承油气润滑及喷油润滑温度场对比研究

分析滚动轴承内部生热机制,计算不同转速下油气润滑和喷油润滑的轴承滚道表面对流换热系数;应用Workbench流场分析模块,建立滚动轴承流体域几何模型,对不同转速下滚动轴承油气润滑和喷油润滑时轴承腔热流耦合温度场进行仿真分析。结果表明,当轴承转速较低时,油气润滑和喷油润滑时轴承腔最高温度基本相同,但油气润滑条件下轴承腔的整体温度远远低于喷油润滑方式;当轴承转速较高时,油气润滑条件下的轴承腔最高温度要远远低于喷油润滑条件下的轴承腔最高温度,从而验证了高速工况下油气润滑的优越性。     

大尺寸球轴承打滑分析及其应用

滚动轴承是旋转机械中承受载荷并传递运动最重要的零部件之一。大尺寸球轴承是滚动轴承的一种,由于其尺寸大、工作负载重,其作为支撑部件被广泛应用于重型机床滑枕部件中。基于赫兹接触理论建立大尺寸球轴承的拟静力学方程,以FAG-B71956E角接触球轴承为算例,得到其不同轴向力、径向力及转速情况下,轴承位移变化及发热情况,并基于试验打滑判据得到球轴承的打滑临界曲线。针对某重型机床滑枕部件进行分析,利用力平衡、力矩平衡及变形协调方程得到滑枕轴承组受力情况,并找出发热量最大轴承。为避免该轴承由于打滑而过早失效,计算得到该轴承的打滑临界转速,为不同工况下滑枕最高转速选取提供了依据。     

基于ANSYS/LS-DYNA的保持架动力学分析

保持架失效是滚动轴承常见故障之一。为研究保持架的动态特性,使用拟动力学方法建立滚动轴承平衡方程组,Newton-Raphson方法求解方程组得到滚动体的转速;在ANSYS/LS-DYNA中建立滚动体/保持架有限元模型,施加转速和约束条件并进行动力学仿真,得到保持架的应力分布和动态响应,分析了径向游隙、兜孔游隙对保持架动态特性的影响。     

基于样本熵的变速器微弱异响故障特征提取研究

针对某变速器新产品在特定挡位转速区间存在的微弱异响,运用非线性动力学参数样本熵提取变速器在不同挡位下的运行特征;通过实例分析了不同参数对样本熵提取齿轮故障的影响,选择了合适的参数计算样本熵;在此参数下研究了正常挡位与故障挡位样本熵和近似熵随转速变化情况。研究表明,输入轴转速升高,正常挡位样本熵和近似熵变化不大,而故障挡位样本熵和近似熵减小,且样本熵相比近似熵可更有效提取变速器齿轮特征。并针对样本熵异常的某变速器4挡齿轮故障进行了阶次包络分析,实现了变速器齿轮故障的判别。     

基于Fluent的高速角接触球轴承润滑脂动态分布

以脂润滑高速角接触球轴承为研究对象,建立润滑脂流动仿真模型,根据轴承实际运转工况设置模型速度、温度等边界条件,通过拟合常温至高温条件下的润滑脂黏度模型参数,建立全温域范围赫-巴黏度模型来描述润滑脂非牛顿流体特性,采用CFD软件Fluent进行仿真试验,并分析轴承在不同转速、温度和填脂量下的润滑脂分布。结果表明：在一定的填脂量下,随着转速提高润滑脂在轴承腔内分布更均匀,且在保持架转动方向的两侧分布更多,而内圈润滑脂量逐渐减少,转移到保持架和外圈;相对于常温,在高温下润滑脂流动性更高,向离心方向扩散的特征更为明显,这是内圈更易磨损的原因之一;在润滑脂填充比例为19.8%～29.7%的范围内,随着填脂量提高,润滑脂分布状态更好。     

车辆变速器传动系统温度场研究

以某车辆变速器传动系统为研究对象,基于传热学原理建立了该传动系统的热分析数学模型,依照分析复杂度给出了简化的假设条件,根据实际工况计算热分析的边界条件,采用有限元法研究了该传动系统温度场的分布规律,并与实验测试数据对比验证预测结果。结果表明:各零部件间的温度差异受到各自几何参数、传递载荷、转速以及油气混合物物性与冷却方式的共同影响;与滚动轴承摩擦生热相比,齿轮啮合是变速器传动系统中的主要热源;预测结果符合实际,为车辆变速器传动系统热平衡状态下的温度预测提供了必要的理论基础。     

不同环境温度下滚动轴承脂润滑性能台架测试

采用台架测量装置测试了不同环境温度下滚动轴承润滑脂的性能,研究环境温度、轴承转速、载荷和润滑脂锥入度对轴承力矩和温度的影响。结果表明：环境温度较低时,轴承启动力矩和运行力矩整体较高,轴承温度变化较为明显,润滑状态较差;随环境温度升高,轴承力矩和温度变化幅度均下降,轴承的润滑状态好转;高速乏油和重载条件下,轴承的力矩和温度增大,润滑状态变差。不同环境温度下润滑脂的表观黏度差异、不同转速下润滑脂的受剪切程度以及由此引起的润滑脂分油率的不同,是轴承呈现不同润滑状态的主要原因。     

机械式汽车变速器传动效率的试验研究

采用试验研究的方法,对机械式汽车变速器的传动效率以及影响因素进行研究。搭建机械式汽车变速器传动效率的测试台架,制造出相关测试样件并进行测试研究。试验结果表明,保持加载转矩不变,变速器各个挡位下的传动效率随着输入转速的增加而增加,最终到达最大值,随后逐渐下降;保持相同输入转速和加载转矩,挡位置于Ⅳ挡时变速器的传动效率最高;保持输入转速不变,变速器各个挡位下的传动效率随着加载转矩的增加而增加;如果通过采用多级齿轮油或合成油来改善润滑油黏-温特性,变速器的综合效率可分别提高0.62%和0.96%;如果使用开式轴承来减少轴承摩擦损耗,变速器的综合效率可以提高0.52%。