检索结果-内蒙古大学图书馆

机床与液压 2024年第16期52卷 61-67页

作者：徐超徐罗军谢学武黄罗飞王磊陈保家湖北特种设备检验检测研究院宜昌分院湖北宜昌443002 三峡大学湖北省水电机械设备设计与维护重点实验室湖北宜昌443002

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... 详细信息

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：大模数齿轮齿条齿轮变位方法均匀磨损弯曲应力

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基于深度学习理论的大模数齿轮齿条传动装置故障诊断

基于深度学习理论的大模数齿轮齿条传动装置故障诊断

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作者：胡恒星三峡大学

学位级别：硕士

在大数据背景下,机械设备朝着精密化、自动化和智能化的方向发展。建立可靠的健康诊断系统,是保证机械设备平稳运行的关键。传统基于人工特征提取的机器学习分类诊断方法,严重依赖信号处理技术和专家经验,设计过程多复杂且不能保证通用... 详细信息

在大数据背景下,机械设备朝着精密化、自动化和智能化的方向发展。建立可靠的健康诊断系统,是保证机械设备平稳运行的关键。传统基于人工特征提取的机器学习分类诊断方法,严重依赖信号处理技术和专家经验,设计过程多复杂且不能保证通用性,已经不能满足机械大数据的高效率和高精度的要求。然而,近年来基于深度学习的机械故障智能诊断方法,要求监测系统中典型故障信息、健康标记信息的有效数据充足,足够训练参数众多的智能诊断模型。此外,要求源域和目标域特征分布相同、任务相同。本文针对这些模型存在的问题,以大模数齿轮齿条为研究对象,首先验证利用振动分析对其进行故障诊断的无效性,进而发现了针对磨粒识别诊断的统一框架,针对小样本数据诊断问题,开展了利用迁移学习的诊断模型研究,实现试验研究成果向工程应用的转化。本文首先介绍大模数齿轮齿条的故障特点和磨损机理,为后续诊断提供理论依据,然后通过添加机舱噪声的形式模拟实际大模数齿轮齿条在低速重载下的振动数据,通过对比试验,验证利用非监督式SWS模型验证对大模数齿轮齿条振动信号的故障诊断很难达到精度要求。结合大模数齿轮齿条磨损特征,引出利用油液分析对其进行故障诊断的方法。发现了具有四个卷积层的深度卷积神经网络(DCNN),对铁谱分析提取的大模数齿轮齿条磨粒图像数据进行诊断。利用数据拓增技术和批量归一化算法,模型在磨粒图像数据集上训练速度加快并且识别率达到了95.5%±0.18%。进一步分析大模数齿轮齿条实际有效故障数据缺乏和数据标记缺失的特点,发现了基于新的联合损失函数的卷积神经网络集成模型(LCNNE)解决小样本数据诊断问题。验证了LCNNE在磨粒数据集上识别率达到了99.5%。然后将LCNNE模型作为特征提取器提取特征,利用外部分类器SVM进行分类,验证了LCNNE在磨粒数据集上识别率达到了99.63%±0.13%,并且LCNNE集成模型提取的特征输入SVM分类的识别率高于VGG19和Google Net提取的联合特征2%～3%之间。最后利用数据t-SNE技术,对DCNN、VGG19、Google Net和LCNNE最后一个隐含层提取的特征进行可视化,说明了模型的特征表达能力越强识别效果就越好。

关键词：大模数齿轮齿条磨粒识别深度学习迁移学习铁谱分析

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大模数齿轮齿条接触疲劳强度研究

大模数齿轮齿条接触疲劳强度研究

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作者：杨磊河南工业大学

学位级别：硕士

目前，国内外针对大模数齿轮齿条强度的研究已被提高到相对重要的地位，且大模数齿轮齿条在接触传动过程中，齿面之间复杂的接触关系往往造成大模数轮齿的失效。因此，研究大模数齿轮齿条接触强度问题，对提高大模数轮齿接触强度及保证... 详细信息

目前，国内外针对大模数齿轮齿条强度的研究已被提高到相对重要的地位，且大模数齿轮齿条在接触传动过程中，齿面之间复杂的接触关系往往造成大模数轮齿的失效。因此，研究大模数齿轮齿条接触强度问题，对提高大模数轮齿接触强度及保证传动平稳性具有一定的指导作用。但大模数齿轮齿条接触强度研究在国内外范围内缺乏完善的理论和支撑，需要重新制定和选择合适的研究方法来完成大模数齿轮齿条接触疲劳强度计算问题。因此针对上述大模数齿轮齿条接触疲劳强度计算问题，本文主要研究内容如下: 首先，本文以三峡升船机中模数为62.7mm的大模数齿轮齿条为研究对象，通过引入齿轮齿条接触强度经典赫兹理论计算方法，来验证、校核ABAQUS有限元分析计算的可行性和后续试验获得的接触强度数据结果的准确性。为大模数齿轮齿条接触强度分析研究提供理论依据。其次，本文基于ABAQUS对大模数齿轮齿条接触强度进行分析，并分别获得了大模数齿轮齿条静力、动态接触和齿面接触淬火硬化层的最大接触应力和应力分布情况，并将其与公式计算的结果相比较，论证了边界条件设置的合理性和分析结果的准确性。说明基于有限元计算方法的数值结果可以作为大模数齿轮齿条强度等分析的依据。另外，考虑到此次试验的齿轮齿条模数较大，没有合适的试验设备，因此本文将现代设计方法中常用的“由小推大”思想，应用于大模数齿轮齿条的接触疲劳强度研究中。通过对模数变化影响齿轮齿条接触强度问题的分析，并对比多组模数齿轮齿条的有限元分析结果，证明了“由小推大”试验方案可行性。最后，对模数10”mm的齿轮制定了“少试件组合法试验方案，为后续获得其接触疲劳强度试验规律提供条件。

关键词：大模数齿轮齿条接触疲劳强度有限元分析淬火硬化层试验方案制定

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大模数齿轮齿条弯曲疲劳强度研究

大模数齿轮齿条弯曲疲劳强度研究

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作者：王振河南工业大学

学位级别：硕士

目前，国内外大型设备越来越多地采用模数超过50mm的大模数齿轮齿条传动方式。与常规的齿轮传动相比，虽然承载能力变大，但是过载和齿面之间复杂的啮合关系同样会造成轮齿的失效。因此，为了保证设备安全可靠地运行，研究大模数齿轮齿... 详细信息

目前，国内外大型设备越来越多地采用模数超过50mm的大模数齿轮齿条传动方式。与常规的齿轮传动相比，虽然承载能力变大，但是过载和齿面之间复杂的啮合关系同样会造成轮齿的失效。因此，为了保证设备安全可靠地运行，研究大模数齿轮齿条失效的形式和原因以及齿根弯曲疲劳强度计算，是大模数齿轮齿条设计和强度校核以及疲劳寿命计算所要研究的重要课题。相对于传统齿轮齿条弯曲疲劳强度研究的方法，大模数齿轮齿条相关强度研究在国标范围内缺乏完善的理论和数据支撑，原有国标给出的计算模型已不适用于大模数齿轮齿条接触、弯曲疲劳强度的研究，需要对模型进行修正或采用其它研究方法来完成相关的疲劳强度计算。因此，本文采用理论计算与有限元分析结合的方法对大模数齿轮齿条弯曲疲劳强度进行分析计算，研究内容主要包括： 1.以三峡升船机中设计模数为62.7mm的大模数齿轮齿条为研究对象，针对GB/T3480-1997中标准的齿轮齿条齿根弯曲应力的计算方法,模数适用范围最大为50mm的局限性，借鉴轨检仪弦测法常用的“由小推大”思想，应用于齿轮齿条的理论研究，借助该思想推断出改变修正系数选取方法的国标计算公式,可以适用于大模数齿轮齿条齿根弯曲应力的计算。进一步地，得到了齿根弯曲应力的理论计算值，为进行大模数的齿轮齿条齿根弯曲应力的仿真分析提供了理论支撑。 2.考虑齿轮齿条啮合是一个动态过程，采用Pro/Engineer建立大模数齿轮齿条的三维模型，将生成的有限元模型导入ABAQUS进行动态仿真分析，得到了不同啮合位置时的周向应力的分布情况和大小，并将其与公式计算结果进行比较，验证了有限元分析结果在大模数齿轮齿条弯曲强度分析上的准确性。在此基础上，研究了齿根圆角半径对齿根弯曲强度的影响规律，为大模数齿轮齿条的疲劳寿命预测提供了依据。 3.针对大模数齿轮齿条用高级合金钢G35CrNiMo材料相关试验参数缺乏的现状，为了准确地对大模数齿轮齿条的弯曲疲劳寿命进行评估，拟进行模数为10mm的齿轮齿条弯曲疲劳试验，并对相关的试验方法进行了研究，具体包括：设计了弯曲疲劳试验专用的齿轮和齿条夹具，制订了试验方案，为疲劳试验的顺利开展提供了保障。

关键词：大模数齿轮齿条弯曲疲劳强度动态仿真分析疲劳试验方案

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重载齿轮齿条齿形设计与齿根应力计算方法研究

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机械工程师 2022年第9期 133-136页

作者：梁竞夫太原重型机械集团有限公司太原030024

重载齿轮齿条模数大,设计缺乏成熟的计算软件。文中从开式齿轮的断齿和磨损两大失效形式的角度,提出了齿轮齿条特殊齿形设计及齿轮齿条齿根应力的快捷计算方法,并将齿根应力快捷计算结果与有限元计算结果进行了对比,进一步证实了设计方... 详细信息

重载齿轮齿条模数大,设计缺乏成熟的计算软件。文中从开式齿轮的断齿和磨损两大失效形式的角度,提出了齿轮齿条特殊齿形设计及齿轮齿条齿根应力的快捷计算方法,并将齿根应力快捷计算结果与有限元计算结果进行了对比,进一步证实了设计方法的可行性。

关键词：大模数齿轮齿条齿形设计载荷分配系数齿根应力快捷计算

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低速重载齿轮齿条传动机构混合润滑分析及低摩擦设计

低速重载齿轮齿条传动机构混合润滑分析及低摩擦设计

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作者：文安上海交通大学

学位级别：硕士

垂直式升船机是三峡大坝工程的重要组成部分,是世界上技术难度与参数规模最大的升船装置。作为升船机中起关键升降功能的大模数齿轮齿条传动系统是船舶安全快速过坝的重要保证。由于齿轮齿条升降机构长期在低速、重载工况和恶劣的开式... 详细信息

垂直式升船机是三峡大坝工程的重要组成部分,是世界上技术难度与参数规模最大的升船装置。作为升船机中起关键升降功能的大模数齿轮齿条传动系统是船舶安全快速过坝的重要保证。由于齿轮齿条升降机构长期在低速、重载工况和恶劣的开式环境中作业,齿轮齿条难以实现充分润滑,润滑介质消耗量大,易出现胶合失效。因此,针对上述问题,开展低速重载齿轮齿条传动机构的润滑状态和失效模式分析以及低摩擦设计的研究,对保证其运行的安全可靠和提高三峡工程通航的经济与环保效益均具有重要意义。本文以低速重载大模数开式齿轮齿条机构为研究对象,综合运用摩擦学和数值仿真技术,考虑瞬态效应、非牛顿效应和粗糙度效应建立了混合弹流润滑仿真数值模型,得到了在一个啮合周期下的齿面润滑状态变化情况和工况参数对其润滑性能的影响规律;考虑实际工况下胶合失效的影响要素,分析了表面织构技术对低速重载齿面的减摩作用,并研究了针对润滑系统适量供油的油量优化设计方法。本文的主要工作和贡献如下:首先,建立适用于低速重载齿轮齿条瞬态混合润滑仿真的数学模型并分析齿轮齿条啮合过程中的润滑状态,结果表明大模数齿轮齿条在啮合过程中压力、膜厚的变化与卷吸速度、当量曲率半径以及载荷的变化规律相关,其中啮入点的齿面油膜厚度最薄,压力较高,摩擦系数最大,是啮合过程中最易发生磨损与胶合失效的危险点。并根据模型计算结果与试验结果的一致性以及齿面形貌分析验证了数值仿真模型的适用性。而后,使用周期复制离散卷积快速傅里叶变换方法(Discrete Convolution with Duplicated Padding-Fast Fourier Transform,DCD-FFT)将二维模型拓展至三维,进一步分析齿面粗糙特征值及工况参数对齿面润滑性能的影响。研究表明:在低速重载工况下,表面粗糙度值和纹理方向对齿面润滑状态影响最显著,齿轮转速对齿面膜厚分布也有一定影响。最后,针对低速重载齿面的减摩设计和开式作业环境下的润滑设计,分别进行齿面织构设计和最适供油量计算。结合质量守恒润滑模型与微凸体接触模型,计算得到低速重载工况下减摩效果最佳的织构设计参数方案为:面积率44%,深度7μm,直径12μm。结合润滑状态数值分析中油膜厚度的计算结果与喷油润滑系统,提出了一种能够保证齿面充分润滑的最适供油量的计算方法,计算得到低速重载齿轮齿条一个啮合周期的最适供油量为734.51ml,相比推荐供油量减少了4.13%。并分析贫油条件下,表面织构对低速重载齿面的减摩作用,结果表明在任何供油条件下,表面织构均能减小齿面摩擦系数。通过本文的研究,揭示了低速重载齿面啮合过程中润滑状态的变化规律以及可能出现的失效模式,并结合微观表面处理技术和宏观润滑系统供油分析两个方面,提出了能够有效改善齿面润滑状态、防止胶合失效、降低摩擦损耗和环境负荷的方法,从而为开式低速重载大模数齿轮齿条传动装置的低摩擦设计和润滑系统的油量优化设计提供理论指导。

关键词：大模数齿轮齿条低速重载胶合失效混合润滑低摩擦设计

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