斜齿轮疲劳点蚀故障动力学仿真与诊断研究

齿面点蚀是斜齿轮的主要故障之一。不同齿面及不同程度的点蚀故障诊断需要大量的实验数据支撑。提出一种仿真与实验相结合的方法,对斜齿轮齿面点蚀程度和数量进行故障识别。建立了单齿面点蚀和多齿面点蚀等不同点蚀故障类型的斜齿轮动力学模型,对动态响应信号进行包络谱分析,得到了不同点蚀故障类型时域和频域的特征响应规律。对齿轮接触疲劳实验振动信号进行特性分析,验证了斜齿轮点蚀故障动力学模型的准确性。结果表明,齿轮点蚀故障动力学模型可以对单齿面不同点蚀程度和多齿面点蚀进行诊断识别,为传动齿轮故障诊断与健康预测提供诊断依据。     

基于有限元法的疲劳点蚀斜齿轮时变啮合刚度分析与试验研究

疲劳点蚀斜齿轮啮合刚度计算是齿轮故障动力学分析的重要基础.基于有限元的斜齿轮啮合刚度计算方法,建立了正常齿轮和疲劳点蚀齿轮的有限元模型.通过有限元模型计算,得到了齿面法向接触力和综合弹性变形量;并根据啮合刚度计算方法,得到了齿轮的单齿啮合刚度和多齿综合啮合刚度.分析不同点蚀剥落长度和宽度对齿轮啮合刚度的影响得知,剥落长度和宽度对齿轮啮合刚度影响较大;而且剥落长度会影响齿轮啮合刚度的变化区域.通过疲劳点蚀试验证明,齿轮啮合刚度的减小使得齿轮振动冲击响应增大.     

滚动轴承点蚀故障动力学建模与仿真

轴承是机械传动系统中最关键也是最易发生故障的部位之一,准确的识别其故障是实现设备稳定运行的关键。综合考虑油膜和滚动体滑动等非线性因素,建立了包含局部故障的滚动轴承系统五自由度动力学模型,提出了一种改进的点蚀故障模型,并对不同故障参数对应的模型进行了分析。仿真了内圈和外圈含点蚀故障时的系统振动信号并分析了相应的故障特征。通过仿真信号和实验信号的对比分析,验证了所建模型的正确性,为实现轴承故障的早期诊断提供了帮助。     

面齿轮传动系统点蚀故障动态响应分析

为揭示面齿轮传动系统在齿面点蚀条件下的动态特性,提出了基于面齿轮理论齿面的点蚀齿面表达方法,建立点蚀面齿轮有限元模型,采用有限元法计算面齿轮副啮合刚度,研究了点蚀面积对啮合刚度的影响规律。建立面齿轮传动系统动力学模型,从时域、频域及时频域角度分析了不同点蚀面积下传动系统的动态响应。结果表明：齿轮副啮合刚度随点蚀面积增大而减小,当多个轮齿出现点蚀,啮合刚度降低速率增大;圆柱齿轮加速度响应有明显的周期性冲击现象,故障振动信号的频谱中出现了以啮合频率为中心的调制边频带,通过时频谱推导出含点蚀轮齿的位置范围,信号的脉冲因子及裕度因子的增长速率较大,对点蚀故障敏感;研究结果为含早期微小点蚀面齿轮传动系统的故障诊断提供理论依据。     

齿轮传动疲劳点蚀失效的试验研究

应用齿轮试验机进行齿轮传动疲劳点蚀试验,研究齿轮疲劳寿命的分布类型,确定分布参数,并计算可靠度及可靠寿命;建立齿轮传动系统中疲劳点蚀故障的随机过程模型,研究齿轮疲劳点蚀故障的分布特征、趋势特征。结果表明:齿轮疲劳寿命为对数正态分布;齿轮疲劳点蚀失效首先是一个更新过程,通过进一步的检验分析,其寿命特征没有呈现出增大的趋势,即齿轮故障模型不是一个非时齐的泊松过程,通过验证,该过程为时齐泊松过程。     

冲击工况下行星齿轮系统点蚀故障评估方法

行星齿轮系统作为工业减速机的关键结构,在运转过程中受到循环载荷和冲击载荷的作用,易使齿轮表面金属疲劳剥落,形成点蚀故障。当系统受到冲击载荷作用时,振动信号的剧烈波动会干扰系统的故障识别。针对该问题,基于冲击工况下含点蚀故障的行星齿轮系统动态特性分析,开发了诊断指标。首先,基于解析几何方法及Hertz接触理论建立了齿轮副接触刚度模型;其次,引入冲击载荷,利用冲击函数法求解了太阳轮-行星轮啮合力;最后,基于系统动态响应信号的频谱分布规律,提出了边带质心能量指标,实现了故障冲击与载荷冲击的准确辨识。     

40Cr调质齿轮接触疲劳点蚀形貌分析及机理研究

本文应用扫描电镜，对多个失效齿轮进行了观察，研究了４０Ｃｒ调质齿轮接触疲劳点蚀的失效形貌，以及齿面疲劳的形成过程，探讨了疲劳裂纹的形成机理和预防对策。     

点蚀故障对齿轮传动系统噪声的影响

针对不同数滚机床齿轮齿面点蚀故障严重程度对齿轮传动系统噪声的影响,基于赫兹理论力学模型,运用ABAQUS创建了齿轮副的应力仿真分析模型,求解在未点蚀及不同点蚀故障严重程度下齿面最大接触应力,并对比了传动扭矩对不同点蚀故模型最大接触应力的影响。开展了不同齿面点蚀故障齿轮模拟工况下的噪声测试实验,通过对比齿轮副试样噪声的敏感性分析不同点蚀故障严重程度的影响。有限元结果表明,传动扭矩与齿面最大接触应力呈线性关系,点蚀故障越严重,齿面点蚀区域接触冲击应力越大;齿轮故障噪声测试实验研究结果则表明,基于微点蚀、点蚀失效形式之间存在的竞争机制,点蚀故障越严重,对应的噪声曲线峰值越大;随着齿轮负载、转速的增大,点蚀故障齿轮噪声也逐渐增大。     

轴流风机齿轮点蚀原因探讨

从润滑原理和齿轮自身特点出发,分析了轴流风机齿轮发生点蚀的原因和润滑油对齿轮点蚀的影响,结合现用润滑油品的使用效果,得出润滑油粘度选用不当对风机齿轮形成点蚀有加速作用的结论,据此结论提出风机齿轮润滑油品选用建议。     

渐开线齿轮点蚀成因新释

对现有点蚀成因的理论作了评述，并根据流体力学润滑原理分析了齿面下剪应力的分布规律。最后据此对点蚀成因及所表现的特点进行了新的解释。     

基于LS—DYNA的斜齿轮动力学接触仿真分析

某重型卡车变速箱在重载时出现输出齿轮副折齿现象,而在进行静载试验时却有足够的安全裕度,为此进行计算机仿真以找出导致该齿轮副破坏的原因.首先利用Pro/E分别建立在理想状态和变形状态下的实体几何模型,然后将模型导入到ANSYS中,最后使用ANSYS/LS-DYNA求解器求解.结果表明,由变形造成的冲击应力显著.     

基于AR-MCKD的齿轮点蚀故障特征提取

以实测齿轮箱振动信号为分析对象,对齿轮点蚀进行故障特征提取。利用最小信息准则(AIC)确定自回归(AR)模型最优阶数,通过此AR模型将采集到的振动信号进行预处理,降低可线性预测的平稳成分;利用最大相关峭度解卷积(MCKD)进一步增强振动信号中的冲击成分,然后进行Hilbert变换得到振动信号的包络谱来分析故障特征。将上述方法应用到试验振动信号包络谱的变化趋势分析。结果表明,AR-MCKD能够有效提取齿轮点蚀故障特征,能够体现齿轮点蚀过程的包络谱变化。     

斜齿轮啮合显式动态模拟及结构参数对齿轮性能的影响研究

运用显式动力学分析方法,对斜齿轮副进行了啮合的动态模拟,对某啮合齿轮副结构参数中的变位系数和螺旋角的改变对齿轮啮合瞬态性能的影响进行了研究,通过动态模拟计算和分析,结果显示了结构参数的改变引起的齿轮啮合瞬态性能的变化趋势,在斜齿轮设计时,可为齿轮变位系数和螺旋角的选取提供一定的参考。     

基于CATIA和ADAMS的二级斜齿轮减速器的虚拟样机建模和动力学仿真

使用CATIA三维建模软件创建二级斜齿轮减速器的三维模型,通过SimDesigner转换该模型,实现与ADAMS机械动力学仿真软件的无缝连接,在ADAMS中建立虚拟样机模型并对其进行动力学仿真,得出各齿轮轴的转速以及齿轮闻的啮合力并进行分析,获得比较可靠的结果.     

斜齿轮动力接触分析及动态特性优化

以某斜齿轮副为例,建立了该齿轮副的参数化三维几何模型及动力接触有限元分析模型。采用显式动力学计算方法对轮齿动态等效应力、齿根弯曲应力、主从动轮的相对转速及冲击力等动力学特性进行了数值仿真。分析表明,轮齿在啮合过程中存在较大的啮合冲击;主从动轮间有明显的转速差,且从动轮负载转矩越大,冲击力就越大。同时对齿廓修形与齿轮副动态特性间的关系进行了详细研究,并基于计算数据提出了改善齿轮副冲击与齿根应力的最佳修形参数,以达到优化其动态特性的目的。     

斜齿轮差动轮系啮合效率的分析与仿真

在以2K-H型斜齿差动轮系为原型的基础上,通过分析其转化机构的传递效率,在实际啮合区间内进行分段积分,得出了在实际啮合段中内啮合与外啮合斜齿轮啮合效率。并结合理想机械的概念,在考虑斜齿轮轴面重合度和磨擦啮合功率损失的基础上,推导出了斜齿轮差动轮系传动效率的计算公式。利用所给算例数据,计算出该轮系效率的理论值,再运用ADAMS与MATLAB联合仿真得出仿真结果,分析两者表明运用所推导效率公式得出的计算结果与仿真结果相吻合。所述的分析方法亦可以推出其他类型差动轮系效率。     

斜齿圆柱齿轮冷精确成形数值模拟研究

为了降低斜齿圆柱齿轮精确成形力,在对闭式墩挤成形齿轮分析和分流锻造原理的基础上,提出了双向可控镦挤成形工艺方案,并用有限元软件Deform-3D对此工艺的成形过程进行了数值模拟分析。模拟结果表明:与传统的闭式模锻相比,可明显降低成形力,是适用于斜齿圆柱齿轮精确成形的有效工艺方案。     

斜齿轮系统动力学行为研究

针对斜齿轮系统,建立包含齿侧间隙、轴承间隙和啮合阻尼比等在内的齿轮系统非线性动力学模型.采用集中质量法建立齿轮系统的运动微分方程,并进行无量纲化处理.利用四阶龙格库塔法进行数值求解,得到齿轮系统在不同啮合阻尼比、输入载荷下系统的分岔图、相图以及Poincaré映射图,最后结合实际,对磨损状态的齿轮系统进行分析.结果表明...