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关键词： 传动齿轮箱   声信号   故障诊断   特征提取   一维残差神经网络  

摘要： 传动齿轮箱是最常使用的机械设备,直接关系到工业生产的各个方面,开展对该类设备故障诊断与状态监测研究具有重要理论价值和实践意义。针对传统的振动信号故障诊断方法的不足,结合声信号的非接触式检测、信号易于收集、易于发现早期故障、可对目标设备进行在线实时监测等优点,作者展开了基于声信号的传动齿轮箱故障诊断研究。首先,对传动齿轮箱常见故障类型及机理进行了介绍。从声学的理论基础出发,表明声音与振动的关系,并通过文献的分析与研究,阐述了声信号在故障诊断方面的优势。介绍现有几种技术成熟的声信号故障诊断的方法,以及原理和特点。同时,针对传动齿轮箱的声信号的特点进行了分析说明。其次,基于研究目的以及研究内容,在现有实验设备的基础上设计了实验方案,开展了声信号的采集实验,并同步采集振动信号,以便对比基于声信号传动齿轮箱的故障诊断效果。在实验中,主要采集分析对象包括传动齿轮箱的滚动轴承故障信号和齿轮箱齿轮啮合故障信号。再次,对传动齿轮箱的声信号的降噪和特征提取预处理方法进行了研究。创建信号降噪性能指标体系:通过信噪比、信噪比增益进行仿真信号降噪性能评价,根据对实测信号处理结果发现,小波包分解降噪对声信号降噪效果要优于小波分解降噪。并且对比研究了经验模态分解算法及其优化算法的特征模态提取效果,通过经验模态分解算法(EMD)和集合经验模态分解算法(EEMD)计算得到的固有模态分量均存在“模态混叠”现象,选择其中的特定模态分量进行故障分类效果不佳,使用自适应噪声完备集合经验模态分解算法(CEEMDAN)能够有效分解提取出包含均匀尺度特征频段的时域波形数据,且不存在“模态混叠”现象,在振动信号与声信号的模态分量图中得到验证,实现了声信号的去噪以及目标特征的精确提取。最后,对传动齿轮箱的故障声信号进行分类方法的研究,采用一维残差神经网络这种深度学习方法对经过预处理的故障声信号进行深层特征提取,实现传动齿轮箱的故障分类。通过对比实验,将传动齿轮箱声信号进行小波包分解降噪与CEEMDAN特征模态提取预处理,并结合一维残差神经网络进行故障识别分类,其样本分类准确率达到95.1%。因此,运用提出的方法,成功地使用声信号对传动齿轮箱进行了故障分类。

关键词： 热弹耦合   行星传动齿轮   齿廓修形   齿向修形   本体温度场   采煤机摇臂  

摘要： 随着采煤机械化迅猛发展,我国煤炭年产量不断创出新高,各大矿区薄煤层占比增加,市场需要高功率密度、高可靠性、高效率的较薄煤层采煤机。摇臂行星传动齿轮作为采煤机末端关键传动部件,其整体的温升、传动准确性、平稳性、载荷分布均匀性等方面,严重制约高功率密度采煤机的高效开采。基于传统弹性力学进行的齿轮修形,不能有效改善高功率密度摇臂传动性能。因此需要在弹性力学基础上,充分考虑齿轮传动的热效应影响,采用理论数值计算、有限元仿真分析相结合的方法,基于齿轮啮合原理、赫兹接触应力、振动模态分析、石川刚度模型、热力学、静力学等基础理论,系统研究行星传动齿轮的接触载荷、啮合刚度、本体温度场、热弹耦合接触啮合的静态特性,基于热弹耦合接触变形设计出精细化的修形方案。本文的主要研究内容总结如下:(1)在三维绘图软件中建立了摇臂行星传动齿轮系统的参数化模型,对实际啮合曲线进行坐标归一化处理,分别运用赫兹接触理论和有限元仿真分析的方法,得到了啮合齿轮副接触应力分布规律;基于石川模型当量齿形法,探究一对齿轮副的柔度、啮合刚度分布规律,为本体温度场载荷边界求解奠定基础。(2)利用数值解析法,基于热力学分析,建立了齿轮啮合传动本体温度场的精确模型,研究了各因素对温度场的影响,绘制平均热流密度、各部分对流换热系数分布曲线。运用有限元分析的方法,得到了齿轮热平衡的本体温度,沿啮合曲线呈现“凸型”分布,齿宽方向温度梯度变化较大,得到热弹顺序耦合的载荷边界条件。(3)在建立齿轮本体稳态温度模型基础上,通过有限元仿真分析的方法,分别研究了纯弹性分析、热弹耦合接触分析时,齿轮的Von Mises应力和变形的规律,验证了对行星传动齿轮进行热弹耦合分析研究的必要性。(4)阐述了直齿轮齿廓、齿向修形原理和修形公式,简单介绍了基于传统经验公式的齿廓和齿端修薄设计。重点基于热弹耦合接触分析,综合考虑行星传动齿轮啮合特性,进行齿廓修形和鼓形修形设计,得到符合实际工况的修形曲线。(5)通过选取4类修形设计检验指标,对三种修形设计方案进行数值计算和有限元仿真分析,验证了本文提出的基于热弹耦合接触分析的修形设计,优于基于传统经验公式的粗修形设计,显著优于不采取修形的设计。热弹耦合修形设计,可以为今后行星齿轮修形提供理论指导和技术支撑。

关键词： 直齿锥齿轮   多状态啮合   时变参量   非线性动力学   微元法   动态特性分析  

摘要： 锥齿轮传动系统是车辆传动装置的重要组成部分,其工作性能直接影响车辆行驶的舒适性、稳定性和安全性。随着家用轿车的普及,对锥齿轮传动精度、振动和噪声等提出了更高的要求。研究锥齿轮传动系统的振动机理及其影响规律,不仅对系统参数设计和动态特性控制提供理论依据,而且对工程中减振降噪等提供数据支撑,具有一定的理论研究价值和实际工程意义。本文以轿车差速器中直齿锥齿轮参数为例,综合考虑时变啮合刚度、载荷分配率、齿侧间隙、啮合阻尼和综合传递误差等动态啮合因子,建立含多状态啮合的直齿锥齿轮传动系统扭转-弯曲-轴向非线性动力学模型,并研究其多状态啮合特性和非线性振动特性。主要内容如下:1.基于势能法、微元法和齿轮啮合原理,建立直齿锥齿轮传动系统时变载荷分配率和啮合刚度的计算模型,分析其在沿啮合线方向的演变规律,为系统动力学精准建模提供基础。2.综合考虑齿侧间隙和重合度的耦合影响,判断直齿锥齿轮系统在啮合时存在的单/双齿面啮合、轮齿脱啮、单/双齿背接触等五种运动状态,建立含多状态啮合的直齿锥齿轮传动系统扭转-弯曲-轴向非线性动力学模型。模型中考虑时变啮合刚度、载荷分配率、齿侧间隙、啮合阻尼、综合传递误差和轴承支撑等多种动态啮合因子的共同作用,为研究系统的多状态啮合特性和非线性振动特性提供基础。3.根据系统的多状态啮合特性,利用变步长四阶Runge-Kutta法数值求解系统非线性动力学方程。借助相图、Poincaré映射图和沿啮合线方向的正压力与载荷分配率图,研究锥齿轮传动系统多状态啮合发生机理。4.定义三种Poincaré截面,通过正压力时间历程图、相图、Poincaré映射图、分岔图和相应的Top Lyapunov指数图(TLE),研究外部激励(啮合频率、载荷系数和轴承刚度等)和内部激励(齿侧间隙、啮合阻尼和综合传递误差等)对系统非线性动力学特性的影响。

关键词： 精密机械零件   混合角度   亚像素定位   图像边缘检测   静态测量  

摘要： 利用现有的机器零件测量方法检测零件时存在一定的角度偏差,导致测量平均测量精度误差较大的问题,为此提出用于精密机械零件的混合角度静态测量方法。通过最小二乘支持向量机定位精密机械零件图像中存在的边缘亚像素,实现精密机械零件图像边缘的高精度检测,采用择优系数法提取精密机械零件的纹理角特征,根据提取的特征实现精密机械零件混合角度的静态测量。实验结果表明,所提方法的测量效率较高,平均测量角度误差均控制在0.03°以下。

关键词： 重型卡车   变速器   传动比   轴承变形   可靠性  

摘要： 为提升重型卡车运输安全可靠性和燃油经济性,以重型卡车H08型传动系统为研究对象,在分析其需求的基础上,主要对传动系统的传动比的分配、变速器的结构形式、挡位数量以及各级参数进行设计,最后,基于ROMAX软件对所设计的传动系统进行仿真分析,验证其在1挡和R挡严苛工况下轴的变形,得到了理想的应用效果。

关键词： 第Ⅰ类综合   双传动性能条件   三力汇交点瞬时区间套   瞬时/整程区域套   基圆半径  

摘要： 将连杆-摇杆间压力角α_(2)纳入作平面运动滚子从动件盘形凸轮机构第Ⅰ类机构综合问题的传动性能考量之中,提出第Ⅰ类机构综合问题更准确、严谨的描述。通过提出三力汇交点I的"瞬时区间套"、满足α_(1)≤[α_(2)]条件的"瞬时区域套/边界"、满足α_(1)≤[α_(1)]∩α_(2)≤[α_(2)]条件的"瞬时区域套/边界"和"整程区域套/边界"等新概念,提出新颖且具普适性的机构综合理论,得到满足双传动性能条件的凸轮轴心容许选择区域,并给出凸轮最小基圆半径的求解方法,圆满地解决了满足双许用压力角条件的作平面运动滚子从动件盘形凸轮机构的第Ⅰ类机构综合问题。

关键词： 太阳能发电   发电机   电磁分析   磁场调制   传动比  

摘要： 永磁直线发电机有效避免了传统太阳能热发电系统的中间转换机构,大大简化了装置结构,但存在效率及功率密度低的缺陷。为此,提出一种用于该系统的磁场调制式永磁直线发电机(M-FMPMLG),该发电机具有双动子结构,经过磁场调制后其次级运行速度得以提升,功率密度和材料利用率提高。在综合考虑发电系统构成确定发电机基本结构及主要参数基础上,采用有限元法分析其电磁特性,并制作样机。电磁分析和样机测试结果充分验证了设计的正确性。

关键词： 模态分析   机械故障诊断   模糊神经网络   传动齿轮  

摘要： 模态分析是利用机械结构的固有频率、阻尼比等固有振动特性,通过获取、分析模态参数,进而了解机械结构工况、诊断机械故障的一种方法。在精密化、复杂化的机械装置中,采取基于模态分析的故障诊断技术,除了加快诊断效率外,还能够显著提高诊断结果的精确性。本文首先介绍了基于模态分析的机械故障诊断系统的硬件、软件组成;随后以传动齿轮为例,使用ANSYS软件构建三维模型,并开展模态分析,对比正常模型与故障模型固有频率的差异,为传动齿轮故障诊断提供了技术支持。

关键词： 行星减速器   机械效率   传动比   结构设计   工程塑料   粉末冶金材料  

摘要： 微型行星减速器是新型机电产品,近年来发展迅速,国内外市场的需求也不断增大。提高微型减速器的机械效率对减速器的应用至关重要。传动比是影响微型减速器机械效率的重要因素,选择合适的传动级数、合理分配各级传动比能够较好地保证机械效率;良好的结构设计能够较好地兼顾载荷与效率的关系;微型减速器的材料类型多样,针对不同材料的特点合理选择可以减少摩擦磨损,提高机械效率。

关键词： 煤矿机械   传动齿轮   齿轮失效   润滑技术  

摘要： 为了提高煤矿开采工程的安全性和工作效率,针对机械设备在复杂恶劣的开采环境下常常出现传动齿轮失效的问题,分析煤矿机械传动齿轮的工作情况,结合环境等方面因素探究其失效原因,并采取相应措施对煤矿机械传动齿轮进行优化。