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关键词： 采煤机   牵引部   行星架   传动比  

摘要： 牵引部分是采煤机的最重要的组成部分之一，负责移动采煤机，使工作机构落煤或转移，在工作过程中采煤机通过沿工作面做往返运动。由于恶劣的地下环境和采煤机长的运行时间，该部分经常发生结构变形、结构裂缝、结构断裂等故障。本文根据生产要求对采煤机牵引部的主要部件进行设计及仿真分析，设计结构符合强度要求，研究结果可为采煤机牵引部设计提供一定的理论依据。

关键词： 机械传动齿轮   失效   策略  

摘要： 近几年,随着机械制造技术的迅猛发展,我国各个行业的发展都在不断地采用各种机械设备.机械传动装置在机械系统中占有举足轻重的作用,在机械设备的运行中,经常会出现传动装置的故障,从而对设备的稳定可靠运行造成很大的影响.机械传动齿轮的应用主要是用于输送电力,也可用于物体的移动.齿轮是机械装备的关键部件,需要具有良好的耐磨损、耐腐蚀、抗冲击等特性,以保证机器的正常工作,充分发挥机器在各个工业领域的作用.而齿轮的承载能力和工作稳定性是保证齿轮传动质量的关键,但是,在实际操作中,经常会出现机械传动齿轮装置的故障,严重地影响到生产的管理.在此基础上,对机械传动齿轮的故障成因及处理方法进行了详尽的分析,对于保证机械传动齿轮安全可靠,对实际工作有一定的参考价值.

关键词： 回火温度   齿轮钢   显微组织   力学性能   碳化物  

摘要： 采用扫描电镜、透射电镜、X射线衍射仪、显微硬度计、拉伸试验机和冲击试验机等分析手段对C61齿轮钢试样经1000℃淬火+回火处理后组织和碳化物的析出行为及力学性能进行了研究。结果表明,试验钢在淬火和深冷状态下,一次碳化物基本溶解,基体为板条马氏体组织,此时固溶强化作用提供了较好的强韧化基础。当回火温度为420℃时,析出的M;C渗碳体为其提供了较高的强度,但这种析出相的存在对冲击性能具有较大的损伤;M;C渗碳体会在482℃回火时溶解,10~20 nm尺寸的棒状M;C碳化物在板条马氏体内的弥散析出,提供了较高强度的同时改善了冲击性能。随着回火温度的继续升高,大量逆转变奥氏体生成,不仅有效提高冲击性能,同时强度下降也更为明显;且M;C碳化物粗化长大,第二相的强化作用降低。综合得出,试验钢在482℃的回火条件下能达到较好的强韧化匹配,抗拉强度和屈服强度分别为1781 MPa和1546 MPa,冲击吸收能量为97 J,硬度峰值为52 HRC。

关键词： 轨道车   齿轮箱   强度校核   型式试验  

摘要： 轨道车主要应用于铁路维护、铁路施工和检测。轨道车的牵引电机输出的动力通过齿轮箱传递给车轮，驱动轨道车辆行驶，因此，齿轮箱是轨道车辆中的关键传动部件。文章介绍了二级传动齿轮箱的技术参数及其关键技术的设计及控制，通过型式试验验证了设计的二级传动齿轮箱运行平稳、噪音小、密封可靠、散热性能良好，到达了预期设计要求。

关键词： NN减速器   传动比   多目标优化   有限元分析   减速器测试  

摘要： 减速器是传动系统中的核心零部件,它可以实现在降低转速满足传动要求的前提下提高系统输出转矩。随着关节机器人的发展,对减速器提出了更高的要求,亟需研制一款轻量化、小体积、大负载的减速器。课题立足于渐开线少齿差内啮合行星减速器的发展现状,开展双内啮合行星减速器的设计与研究工作。首先,介绍了减速器的原理、结构及传动形式,选定了传动形式,并分析了对应的传动比问题。编写程序完成了全局、指定、最大传动比及其配齿方式的搜索。根据设计需要指定传动比并考虑关节机器人实际工况需求找到对应的配齿方式。根据设计要求确定输入参数,计算各齿轮副的输出参数,根据输出参数求解齿轮强度并确定齿轮的模数,找出了参数化设计时的约束及干涉条件,进行齿轮副设计参数的可行域分析,提出参数范围动态选取方法,建立训练集,利用BP神经网络学习训练集构建齿轮副数学模型,搭配NSGA-II遗传算法完成了减速器多目标优化求解工作。利用KISSsoft齿轮设计软件搭配Solidworks建模软件完成了减速器的齿轮副建模工作。进行减速器的动态特性分析,建立整机动力学模型,将模型简化后导入Workbench完成了有限元分析工作,得出了精度误差和负载情况。搭建专用测试平台,完成了样机的加工及传动效率、传动误差和空程回差的测试工作。

关键词： 搅拌机   减速机   齿轮   传动比   轴承   强度计算  

摘要： 物料搅拌机是工业中物料搅拌常用的一种设备，目前传动方式主要是通过皮带进行减速，然后驱动搅拌机搅拌物料，但是这种传动方式所得到的传动比有限，不能满足有些特殊工况的需求。本文设计一款可以实现大传动比大径向力的搅拌机用减速机，通过对该减速机工况及传动方式的合理应用确定为NGW型式，然后推出该减速机的传动比计算公式，进而结合有关计算公式计算出减速机的齿轮参数。通过对减速机主轴承的受力分析，计算出每个轴承的受力大小，结合轴承寿命计算公式，计算出主轴承强度大小。通过对齿轮及其轴承的合理计算及布局，使得减速机体积紧凑，同时实现了大传动比大径向力的要求。

关键词： 平面四连杆机构   接触力模型   运动副间隙   ADAMS仿真   均方差  

摘要： 连杆机构由运动副和构件组成,是机械传动的重要组成部分。连杆机构广泛应用于发动机、工业机床、纺织机械、航空航天等工程领域。运动副间隙的存在一方面使连杆构件产生相对运动从而传递动力,另一方面也会对机构的运行精度产生影响,间隙对机构的作用是不可忽视的。在传统的动力学分析中将机构视为无间隙的理想机构,然而由于设计、装配误差,运动副间隙不可避免。本学位论文以平面四连杆机构作为研究对象,研究间隙对机构动力学响应的影响。研究结果对含间隙的机构设计和动力学响应预测具有重要指导意义。主要研究内容如下:(1)阐述了间隙建模的三种方法,并对各种模型的优缺点进行了详细的说明。建立了含间隙转动副的“接触-分离”二状态数学模型。分析了含间隙转动副处力的构成以及接触力和接触点变形量的关系,对Hertz接触力、H-C接触力、L-N接触力和Bai接触力进行了适用条件、运行精度和运行效率分析,为含间隙机构的研究奠定了必要的基础。(2)以平面四连杆机构为研究对象,运用“接触-分离”二状态模型,结合牛顿-欧拉方程,建立了含间隙机构动力学方程。给出了接触状态和自由状态转换的条件,利用ADAMS仿真软件验证了动力学方程的正确性。研究了系统前期的不稳定,分析间隙值、曲柄转速、摩擦系数对机构动力学响应的影响,并分析轴在轴承内部的运行状态,为研究间隙的作用机理奠定了重要的基础。(3)基于ADAMS软件对考虑多间隙平面四连杆机构进行了动力学仿真分析。在ADAMS软件中建立间隙模型,嵌入平面四连杆三维模型之中,研究运动副间隙位置、数量对机构位移、速度、加速度、轴心相对运动轨迹和间隙关节穿刺深度的影响,分析了间隙对机构运行精度的影响。运用从动件加速度均方差作为定量分析指标,对间隙存在的所有情况进行了定量分析。对含间隙机构的设计提供了重要的理论依据。

关键词： 热回收燃气热泵   数学建模   性能模拟   IPLV   传动比   优化设计  

摘要： 据统计,建筑运行能耗约占全国能源消费总量的21.7%,空调能耗约占建筑运行能耗的20%～40%,因此提高空调系统的性能,对于减少建筑能耗具有重要意义。与燃气热泵相比,电动风冷式空调、直燃式锅炉以及电驱动热泵等传统设备的一次能源利用率及性能系数较低。燃气热泵通过燃气发动机燃烧带动热泵工作的同时,可充分利用燃烧产生的余热,并减少传输中带来的能量损失。在夏季可以用于制冷,并且利用机组余热制备生活热水;在冬季可制备供暖水,且通过余热回收提升供水温度,具有极高的一次能源利用率和性能系数。因此,对燃气热泵系统性能影响因素进行分析,以及机组的优化设计,对于节能减排具有重要意义。本文设计一种热回收燃气热泵系统,对系统性能进行模拟以及技术分析,并结合系统评价标准,在设计过程中对系统之间各部件进行优化设计,提升热回收燃气热泵性能。并以计算机仿真为主要研究工具,基于设计的热回收燃气热泵系统进行性能模拟分析及机组的优化设计,所用方法可对采用燃气机组设备设计提供参考。主要的研究内容如下:首先,对热回收燃气热泵系统进行分析,并根据国家标准,对冬夏两个季节的系统运行工况进行设计,并确定采用R134a作为机组制冷剂。对余热回收方案进行分析比较,最终确定最优余热回收结构为混联式。根据系统设计工况进行设备选型,并基于设计过程中的设备选型数据,采用稳态仿真的方法,针对热回收燃气热泵系统中的主要部件及制冷剂特性建立完整的数学模型。其次,利用MATLAB软件,对热回收燃气热泵系统进行模拟,采用标准工况和变工况的外界环境变量,对系统进行模拟及技术分析。结果表明本文设计的热回收燃气热泵系统满足国家标准。在标准工况下,机组性能受压缩机转速的影响较大,随着压缩机转速的增加,系统COP值以及PER值逐渐降低,在全年典型运行工况下,COP值和PER值可以达到4.51和1.67。在夏季制冷时,随着外界环境温度的增加COP和PER逐渐降低,冬季制热时,随着外界环境温度的增加COP和PER逐渐升高,冬季系统性能受环境温度的影响较大。在有余热回收和无余热回收两种模式下,PER差值均在0.2～0.4,可见采用余热回收对系统的能源利用有重要影响。然后,引入评价空调设备的性能指标—综合部分负荷性能系数IPLV,通过改变热回收燃气热泵系统中冷凝器与换热器之间的面积比例及总值,对机组夏季以及冬季两种工况进行模拟计算,确定换热面积最优值区间,探讨两器换热面积与IPLV之间的关系。以本文设计机组为例,随着换热器面积的增大,IPLV随之增大,但增加幅度逐渐减小;当空气换热器与水侧换热器面积总和不变且比值为33:1时,加权IPLV数值达到最大值。最后,对热回收燃气热泵系统的驱动系统进行优化匹配,根据系统的使用特点,确定燃气机组在选型时需要注意的问题。基于燃气机与热泵压缩机之间的匹配,在燃气机最优扭矩曲线范围内,确定燃气机组的最优工作区间为2500r/min～3500r/min,热效率保持在0.28～0.30。根据燃气机与压缩机之间的匹配,确定不同传动比下,压缩机转速下的燃气机组的热效率。当传动比为1.8时,燃气机与压缩机匹配效率达到最大,热效率均值的最大值为0.2941。

关键词： 风力机传动齿轮   故障诊断   模式识别   改进的DTW算法   早期故障   多元变分模态分解   K近邻分类算法  

摘要： 近年来,随着能源问题与环境问题的加剧,以风力发电为代表的绿色发电技术越来越受到人们的重视,风机装机容量持续增长。但由于风力发电机组通常长时间运行在复杂多变的恶劣环境下,导致风电机组容易诱发各种类型的故障,特别是早期故障,难以被及时发现和治理。随着风机的持续运行,早期故障将逐步加剧,严重时甚至导致重大安全事故。齿轮作为风电机组中的故障多发部件,当其发生故障时,维修更换难度较高,还将导致风电机组很长时间处于停机状态。因此,加强对风机齿轮早期故障诊断的研究,做到故障早发现、早处理,对延长风机使用寿命,提高发电效率具有重要意义。本文以风机齿轮箱中传动齿轮为研究对象,运用振动分析方法对传动齿轮早期局部故障诊断开展研究。由于齿轮早期局部故障特征较为微弱,容易受背景噪声的影响,且其与正常齿轮的特征之间具有一定的相似性,容易产生误诊。此外,随着风机朝着大型化与复杂化的方向发展,由振动传感器采集到的齿轮振动信号成分变得日益复杂,仅基于传统的振动信号时域分析与频域分析难以有效识别齿轮早期故障,因此,基于以上问题,本文进行了以下的研究工作:(1)从故障机理上分析齿轮的振动特性。首先建立了单级直齿圆柱齿轮啮合的简化模型及齿轮啮合的离散动力学模型,分析了齿轮副啮合过程中产生振动信号的组成成分,以及齿轮在动力传递过程中各个时期的动力学特性;同时,介绍了几种常见的齿轮故障类型,并给出了齿轮在不同状态下频谱图上的表现形式;最后给出了风机齿轮振动故障诊断的难点问题。(2)传统DTW算法在匹配序列过程中会形成奇点。针对此问题,提出了一种改进的DTW算法(Improved Dynamic Time Warping,IDTW),该算法将角度相似与欧式距离相结合,构造出一个新的特征值,并将其用于对两序列对应成分进行匹配。通过对比分析可知,IDTW算法能有效解决传统DTW算法在匹配过程中产生的奇点问题,具有较高的分析精度。(3)将 IDTW 算法与多元变分模态分解(Multivariate variational modal decomposition,MVMD),互相关,重采样技术相结合,提出了一种基于MVMD与IDTW的齿轮早期故障特征提取方法,用于去除齿轮早期局部故障信号中所蕴含的正常状态成分,以有效凸显齿轮早期故障特征。对齿轮早期局部故障的仿真和试验数据的分析结果表明,该方法可有效提取齿轮早期局部故障特征。(4)针对实际齿轮的故障模式识别问题,提出将IDTW算法与K近邻分类算法相结合,并将其应用于风机齿轮箱中传动齿轮的故障识别。该方法将IDTW算法中所得到的最短距离值作为评判测试数据集与训练数据集相似程度的依据,根据K近邻分类算法的原理实现齿轮测试数据集的分类。通过风力发电传动链故障模拟试验台(Wind turbine drivetraindiagnosticsimulator,WTDDS)的实际齿轮数据分析可知,该方法能有效实现不同状态下齿轮故障的识别,具有较好的分类准确率。