齿轮接触疲劳微观结构作用研究综述

随着航空、风电等装备对齿轮传动功率密度、承载能力、寿命要求的提高,齿轮接触疲劳失效成为限制现代齿轮装备服役性能与可靠性的重要瓶颈,其中,材料的微观结构特征从根本上决定了齿轮等服役件疲劳性能的优劣。通过调研国内外相关研究现状,介绍了齿轮材料中残余奥氏体、碳化物、晶粒等主要微观结构及其对齿轮接触疲劳性能的影响。归纳了现有基于微观结构建模和微结构力学本构模型的齿轮疲劳数值模拟方法,用来描述齿轮接触疲劳中的微结构力学行为,以提升对齿轮疲劳关键特征和机理的理解。重点对齿轮存在的多种接触疲劳失效形式进行了详细阐述,分析了影响齿轮接触疲劳失效的主导因素、诱发的微观结构与力学性能变化特征以及潜在机理。为进一步理解齿轮服役过程中的微观结构演化特征与力学性能退化的关联关系以及接触疲劳失效内在机理、形成高性能齿轮抗疲劳设计制造方法提供了参考。     

基于成形磨削的大模数修形风电齿轮几何误差建模

因能够有效减小齿轮啮合过程中的冲击,改善载荷分布不均,减少振动和降低噪声,齿面修形技术在风电齿轮中被广泛应用。而成形磨削是风电齿轮加工的最后一道工序,其直接决定了齿面的最后精度。求解成形磨削的几何误差,对于规划成形磨削加工路径,提高齿面加工精度至关重要。为求解成形磨削几何误差,首先,建立了包含齿廓修形、螺旋线修形（包含鼓形修形和螺旋角修形）的齿面模型;然后,根据齿面参数、砂轮齿轮轴线公垂线长度以及交错角,求解了成形磨削的接触线,构建了成形磨削齿面;最后,利用理论齿面和成形磨削齿面,定义了成形磨削几何误差,构建了齿面成形磨削的几何误差模型;并给出了减小成形磨削几何误差的建议。     

双动力驱动齿轮箱齿轮修形优化设计研究

以某型双动力驱动齿轮箱为研究对象,通过静力学仿真,分析了动力源A输入端齿轮副的传动误差及齿面载荷;根据齿轮副修形方法,利用Romax软件,开展了修形参数对传动误差、齿面载荷的影响规律研究;以此为基础,通过遗传算法,开展了齿廓修形与螺旋线修形相结合的齿轮综合修形优化设计,并对修形前后的齿轮副进行了对比分析。结果表明,修形后齿轮传动误差明显减小,且齿面载荷分布更加均匀。     

基于正交试验法的齿轮油气润滑参数优化探究

为了解决乏油工况下的齿轮润滑问题,探究使用油气润滑的齿轮传动效果和最佳油气参数。通过设计5水平正交试验,分析了在不同转速、负载工况下,供油量、供气量和喷嘴高度对齿轮传动平台润滑效果的影响程度和齿面温度,进而获得最佳的水平设置和油气参数最优解,并与传统浸油润滑效果进行了对比试验。结果表明,供气量对油气润滑效果影响最大且存在最佳供气量;供油量影响次之;适当增加供油量有利于润滑,但超过一定数值后润滑效果提升有限;喷嘴高度影响最小,其数值存在最佳值,为保安全可将喷嘴适当远离啮合区放置。油气润滑降温效果好,其传动效率在相同载荷工况下优于浸油润滑。本文的研究可对油气润滑在齿轮传动中的应用提供技术指导。     

基于包络特征的非圆齿轮数字化设计与齿形优化研究

基于齿轮啮合原理和微分几何理论,获得插齿刀具与非圆齿轮齿坯的运动坐标转换关系,模拟了非圆齿轮齿廓获取的插齿加工过程;同时,针对非圆齿轮传动过程中的冲击振动和噪声问题,以插齿刀具修形为手段,以非圆齿轮齿廓修形为目的,得到了一种精确、高效、通用的非圆齿轮齿廓的修形设计方法;利用动力学仿真软件,对修形前后的非圆齿轮进行了运动学仿真。结果说明,修形后的非圆齿轮在传动过程中的冲击振动现象明显减弱,能够有效降低齿面磨损,较好地增加轮齿的使用寿命,验证了该修形方法的正确性。为非圆齿轮的实际应用与发展提供了重要的理论研究方法和设计依据。     

基于改进变分模态分解的齿轮点蚀故障诊断

针对齿轮点蚀故障特征难以提取的问题,提出了一种基于改进变分模态分解的齿轮点蚀故障诊断方法。利用经验模态分解自适应分解的特点,将各分量的能量占比作为有效分量的判断依据,并据此设定变分模态分解算法的模态个数,在此基础上,以变分模态分解分量的排列熵和最小值作为适应度函数,用遗传算法对惩罚因子进行搜索;根据所得结果设置变分模态分解参数,并对齿轮点蚀信号进行处理;筛选合适的本征模态函数进行包络调解,通过包络谱图分析齿轮点蚀故障的特征信息。对齿轮实验信号的分析表明,与现有方法相比,本文中提出的改进变分模态分解算法能够更加准确地识别出齿轮点蚀故障,在传动系统故障诊断方面具有一定实用价值。     

非圆齿轮无级变速器力矩特性分析

针对传统无级变速器无法适应高转速、大转矩的工作环境,给出了一种无内部循环力矩的加法器式非圆齿轮无级变速传动方案。分析了变速器在相对恶劣工况下的力矩特性和非圆齿轮轮齿载荷情况;推导了此类齿轮组结构惯性力矩、负载力矩及发动机驱动力矩的计算通式,为该型无级变速器的优化设计和生产加工提供了理论参考。     

ZC1蜗杆轴截面齿廓测量误差数值补偿方法

依据ZC1蜗杆轴截面齿廓数学模型,可得到蜗杆轴截面齿廓理论离散点,而在ZC1蜗杆轴截面齿廓坐标测量中,由于x轴对不准引入了原理误差。为此,用细分法、牛顿插值法和三次样条插值法求解出与实际接触点较为接近的齿廓理论接触点,可得到补偿后的齿廓偏差数值。以模数为4 mm的ZC1蜗杆为例,与未作补偿的齿廓总偏差评定结果相比,分别用细分法、3阶牛顿插值法、三次样条法得到补偿后的齿廓总偏差结果,与同一试件在德国克林贝格P26齿轮测量中心得到的法向齿廓总偏差较为接近。给出的补偿方法效果明显,在接触式精密测量中具有一定的通用性。     

基于分布适配层和软标签学习的齿轮故障诊断

基于卷积神经网络的齿轮智能识别算法能有效地识别齿轮故障,但卷积神经网络需要大量的已标注训练数据,制约了卷积神经网络在齿轮故障诊断上的应用。针对该问题,提出了基于分布适配层和软标签学习的齿轮故障诊断方法。采用卷积神经网络提取特征和软标签;通过分布适配层提取分布差异,软标签学习生成软标签损失;以分布差异、软标签损失与分类损失生成的联合损失为目标函数,训练模型并进行目标域故障诊断。采用齿轮振动信号验证了提出方法,结果表明,提出方法能准确有效地分类齿轮故障数据。     

人字齿轮修形敏感性分析

为了提高人字齿轮修形结果的适用性,需要对齿轮齿面修形参数进行敏感性分析。利用Romax软件,采用遗传算法对齿轮进行齿廓最优修形、鼓形最优修形及拓扑最优修形,并将修形变动量叠加到最优修形上;然后,考虑中心距安装误差,分别对小齿轮进行了承载传动误差幅值、接触应力最大值分析;最后,进行了修形参数的变动对传动误差和接触应力的敏感性分析。结果表明,承载传动误差幅值对齿廓修形参数敏感,而对鼓形修形参数不敏感;齿廓最优修形后,承载传动误差对中心距安装误差不敏感,而鼓形修形反之;承载传动误差幅值对拓扑修形参数的敏感性介于齿廓、鼓形修形之间,当齿廓修形量远大于鼓形修形量时,承载传动误差幅值对中心距安装误差不敏感。