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关键词： 轴承   齿轮箱   轴承布置   当量动载荷  

摘要： 在不同运行工况下,对齿轮箱轴承进行受力分析,考虑线路振动冲击对轴承承载的影响,计算出齿轮箱每个轴承承载情况,按ISO 281标准计算轴承额定寿命,将轴承布置和受力情况进行参数化设置,提高轴承寿命分析及选型效率,为选出最优轴承配置方案提供指导意义.

关键词： 8AT自动变速器   杠杆法   传动比计算   动力性   换挡规律  

摘要： 长期以来,AT变速器在自动变速器市场占有相当大的份额,尤其在我们国家市场巨大,国内主机厂的AT变速器大部分来自进口。AT自动变速器技术一直由外资主导,并形成专利族进行保护。2010年,国内企业已成功研制出8AT变速器,标志着中国已经拥有完全自主知识产权的多档位液力自动变速器,把8AT这个“最强汽车大脑”从概念变成了技术产品。由于起步慢,没经验,技术壁垒等因素,我国8AT技术和国外还有较大差距,因此研究高档位8AT变速器的换挡规律意义重大。本文主要介绍了国内外对AT变速器的研究现状,在此基础上确定了全文的研究核心。首先运用杠杆法对8AT变速器的结构进行了 1-8档及倒挡的换挡路线动力传递分析,做出等效杠杆图,并计算出各档位的传动比。然后根据汽车理论计算出了汽车动力性模型的数学原理,在此基础上搭建了匹配8AT的车辆动力性仿真模型。其次,仿真计算出自动变速器各个挡位的车速运行情况、动力因素、爬坡角度,以及最大车速。最后,根据两参数换挡规律和档位的换挡曲线图建立了全车的动力学仿真模型。根据模型获得了在不同的换挡点处所对应的节气门开度,车速,发动机转速的变化过程,真实可靠的模拟了 8AT的动力传递过程。此论文的研究为匹配8速液力自动变速器汽车的研究夯实了一定的基础,具有重要的指导意义。

关键词： 多排行星齿轮   频率耦合   动载系数  

摘要： 电传动齿轮耦合机构是混动装甲车辆的关键部件,其动态响应是车辆的振动激励源之一,开展电传动齿轮耦合机构动力特性分析对混动车辆振动与噪声控制有重要意义。本文针对某混动装甲车辆电传动齿轮耦合机构,运用多体动力学与有限元方法建模,对齿轮耦合机构与机构箱体进行动力特性分析,探索行星齿排啮合力影响规律、计算了齿轮耦合机构的动态啮合力、校验了耦合机构箱体的承载能力,为此形式电传动耦合机构的减振降噪研究提供理论基础。主要研究工作包括:1)分析电传动齿轮耦合机构的物理模型,以单排行星齿轮动力学为基础,通过将多个单排行星齿轮以串联或并联的形式连接,建立齿轮耦合机构的纯扭转动力学模型。2)对双排行星齿轮的啮合力频率进行分析。探究连接刚度、转速与负载对双行星齿轮啮合力频率耦合影响规律。串联连接时,扭转刚度大于10N·mm/(?)时,啮合力频率耦合现象稳定,当前排频率影响比例始终高于耦合频率影响比例;当前排频率影响比例随转速升高而增大,随负载提高而减小,耦合频率影响比例则与之相反;并联连接时,当前排频率影响比减耦合频率影响比与负载比减转速比成正比。3)求解齿轮耦合机构的固有频率及振型,分析坎贝尔图得到了危险工况范围。以啮合力均方根值与动载系数为评价指标,分析了典型工况的啮合力响应,得最大动载系数在驱动转向工况的电机减速排。均方根值与理论值的差与动载系数成正比,最大值在中心转向工况的输出排。不同工况动载系数减小顺序与并联齿排频率影响规律对应,耦合齿排对齿轮耦合机构动载系数影响较大。4)对齿轮耦合机构箱体进行有限元分析,得到箱体的扭转模态,分析危险工况范围;以动态啮合力最大工况以及大半径转向工况对箱体做瞬态动力学分析,得最大应力为164.17MPa,小于材料许用应力。最终得到转速危险范围为(6000,2800500)r/min。

关键词： 纯电动车变速器   改进遗传算法   传动比优化   换挡规律   模糊控制  

摘要： 石油能源的短缺、汽车尾气的排放引发的大气污染问题,不仅影响着我们的生活,同时推动着汽车行业的节能和减排技术向前发展。纯电动汽车能源利用率高、无尾气排放量、操作简单快捷等优势而受到人们的青睐。为进一步提高驱动电机和电池的效率、以及增大纯电动汽车的续驶里程,纯电动汽车开始向多挡化发展。研究纯电动汽车动力传动系统参数匹配与优化,可提升纯电动汽车的车辆性能水平,对车辆的设计研究工作具有重要的影响。同时通过合理的换挡规律,配有变速箱的纯电动车通过合理的挡位选择使车辆驱动电机在理想区域运行,提高整车的动力性和稳定性,因此,通过研究与纯电动车兼容的自动变速器系统,采用合适的控制技术,可以较大幅度地提升电动汽车驾驶性能,使其具有良好的可操作性以及实用性并加快产业化进程。本文在分析国内外科研成果的基础上进行纯电动车动力传动系统匹配,对驱动电机进行理论计算确定型号后,再对装配的两挡AMT的传动比分析优化,在制定传统换挡控制规律的基础上,针对运用于纯电动汽车AMT的特点,制定了基于Takagi-Sugeno模糊换挡控制的换挡策略,主要工作内容包含:通过分析各种先进电动汽车传动系统技术研究成果,对比分析电动车匹配AMT优势,为纯电动车匹配两档变速器。针对初步匹配结果,根据其传动系统的结构选择AVL Cruise仿真软件搭建车辆整车模型并进行校正;然后利用Cruise和专业的多目标全局优化软件Isight联合仿真,利用带精英策略的非支配排序遗传算法对纯电动汽车的变速器两档速比进行参数优化;最后在制定两参数动力性换挡规律和经济性换挡规律的基础上,通过对驾驶员的行为意图进行分析引入了模糊控制算法,因驾驶员的操作意图是一种主观意识,在本质上印证了驾驶经验,合理使用模糊推理能够用来推理优秀驾驶员经验。最后制定基于Simulink控制的模糊换挡规律,通过对Cruise/Simulink联合仿真结果进行对比分析,表明T-S模糊换挡策略有较好的动力性和经济性。本文设计开发的控制策略,对进一步研究纯电动汽车变速系统,具有一定的参考意义。

关键词： 传动齿轮   多失效模式   静态可靠性   动态可靠性   修形优化  

摘要： 动车组传动齿轮作为牵引传动系统中的重要组成部分,其主要作用是传递电机产生的运动和转矩,用以驱动列车行驶。在此过程中,由于列车长期服役在复杂随机-载荷环境中,致使传递齿轮极易产生失效,并最终对其安全可靠运行产生一定影响。此外,在当前传动齿轮设计与分析中虽然考虑了各种失效模式及其可靠性,但仅对失效导致的直接后果进行分析,如:接触应力增大、齿轮振动加剧、传递效率降低等,较少地研究失效模式及其相关性对可靠性的影响,以致对失效引起的齿轮可靠度变化认识不够。为此,本文从多失效模式下的静态可靠性和失效相关性下动态可靠性两个角度出发,探究了传动齿轮的主要失效模式及其相关性对可靠性的影响,以期深入了解静/动态可靠性的变化趋势。在此基础上,考虑传动齿轮多工况特性对其失效模式的影响,提出了多工况下的齿轮修形优化设计方法,进一步提升了传动齿轮的可靠性。主要工作如下:首先,为探究传动齿轮在多失效模式下的结构性能,提出一种基于多失效模式的传动齿轮静态可靠性分析方法。通过对传动齿轮各失效模式的分析,确定对其危害较大的失效模式。在此基础上,建立相应的结构功能函数,运用Monte Carlo抽样得到其概率分布。基于MATLAB计算失效模式间的相关性矩阵,构建多失效模式相关的可靠性模型,计算传动齿轮可靠度,并进一步对失效模式及其随机变量进行了灵敏度分析。研究表明:失效模式相关性对传动齿轮可靠性有重要影响,其中齿面接触疲劳及其相关随机变量对传动齿轮可靠度影响最大。其次,考虑失效模式间的相关性和时间对可靠度的影响,研究了基于失效相关性的传动齿轮动态可靠性。依据实际载荷工况建立传动齿轮的动力学仿真模型,计算齿轮接触应力-时间历程,并利用雨流计数法对其进行统计处理。通过编制12级载荷谱,计算了随机载荷多次作用下的等效载荷,并对其概率密度分布进行了对比分析。此外,利用Frank Copula函数描述接触疲劳和弯曲疲劳失效模式间的相关性,并综合上述分析,建立了传动齿轮的动态可靠性分析模型,并对其进行了求解。研究表明:单失效模式下,接触疲劳失效随时间变化导致的可靠度降低程度高于弯曲疲劳失效;考虑失效相关性下的可靠度值随时间的变化高于不考虑相关失效,说明不考虑失效相关性时的可靠性分析结果偏于保守。最后,为降低失效发生概率,对多工况下的传动齿轮进行修形优化设计。以扭矩为载荷指标将传动齿轮实际运行工况转化为多工况载荷进行加载,分析得到齿面接触应力、齿面载荷分布及传动误差。选取齿廓和齿向并行的综合修形方法,将修形参数和扭矩作为试验因素,通过正交试验获得16组试验方案,构建修形参数与接触应力间的响应面函数,利用遗传算法寻优得到各修形参数最佳值。通过对比分析修形优化前后的齿轮啮合性能,验证了优化方案的合理性。研究表明:修形优化降低了传动齿轮齿面接触应力和传动误差,齿面载荷分布也得到同步改善,从而达到了减小失效发生概率的目的。

关键词： 机械   齿轮失效   改进  

摘要： 机械齿轮的失效有轮齿折断、齿面胶合、齿面点蚀和齿面塑性变形等主要形式.由于轮齿啮合不合理,造成超负荷或冲击负荷而产生轮齿较软齿部分金属的塑性变形,严重时在齿顶的边棱或端部出现飞边、齿顶变圆,主动齿轮的齿面上有凹陷,被动齿轮的节线附近升起一脊形,使齿面失去正确的齿形.齿轮失效直接影响着煤矿机械效能的发挥,亟待解决,本文提出几种改进途径,针对工矿企业机械功率大、速度低、重载和相对尺寸小的特点,分析了机械传动齿轮的失效形式,提出了改进途径.

关键词： 高速列车   传动齿轮   内外激励   振动响应特性  

摘要： 高速列车传动齿轮系统为列车提供动力,在一定程度上决定着列车运行的平稳性和安全性。而在实际运行过程中,传动齿轮处于极其复杂的环境当中,不仅受到来自齿轮内部因素激励的影响,同时还受到来自轮轨外部因素的影响。目前,研究齿轮非线性振动特性比较多,且大部分是考虑齿轮内部激励,而高速列车传动齿轮处于内部激励和轮轨系统外部激励耦合作用的环境下,基于这一点本文对内外激励条件下高速列车传动齿轮接触动力学响应特性进行研究。总结了国内外学者对高速列车齿轮内外激励和动力学研究现状,基于多体动力学相关理论,建立弯-扭-轴耦合斜齿轮模型,并将其耦合到整车模型中得到含传动系统的整车模型。对齿轮啮合原理和齿轮接触特性进行简要分析,验证所建立的传动齿轮模型的合理性。最后在SIMPACK软件中进行整车模型验证,主要包括非线性临界速度和脱轨系数验证,证明整车模型的正确性。在传动齿轮的质心处布置传感器测点,对齿轮的啮合特性进行分析,包括动态接触刚度、啮合齿数、啮合力。紧接着对传动齿轮的齿侧间隙和齿顶修形相关理论进行研究,并分析在这些内部激励的影响下齿轮的振动响应特性。从计算结果来看,随着齿侧间隙增大,齿轮的振动变为更剧烈,齿轮间的轴向力和圆周力都增大,齿侧间隙值为0.3mm时,轮齿间的啮合力最大。而合理齿顶修形能改善齿轮的振动响应特性,当修形量超过最佳值时,随着修形量的增加,结果恰好相反,齿轮的振动又加剧,以齿轮加速度幅值最小为目标,可以得到齿顶最佳修形值为15um。随后研究外部激励对齿轮振动的影响,主要是考虑有无轨道谱不平顺,车轮多边形和车轮扁疤对齿轮振动响应特性的影响。在整车模型中分别设置1-20阶多边形和不同的波深,对齿轮啮合力和加速度进行时域和频谱分析,找出影响比较大的多边形阶次。结果表明大齿轮的垂向振动在低阶时,变化不大,而在4阶到6阶时,齿轮的振动波动变化大,小齿轮在1-3阶时变化比较平稳,而在4-5阶时,垂向振动加速度出现急剧增加,齿轮间最大接触应力随着波深的增加而增加。随着多边形波深的增加,大小齿轮振动幅值变大。根据扁疤长度与深度的数学公式编辑相应的函数,来改变车轮轮径,将得到含有缺陷的齿轮导入到模型中,研究分析在这一工况下齿轮的振动响应特性。当扁疤长度小于30mm时,对齿轮的振动加速度影响较小,扁疤长度增加到大于30mm时,齿轮的振动响应急剧增加。最后,基于上述章节的计算结果考虑来内外激励耦合作用时列车传动齿轮的振动响应特性。首先计算含有齿侧间隙条件时轮轨外部激励如车轮多边形对齿轮的接触动力学特性的影响,再次计算含有车轮多边形时,不同齿顶修形量对列车传动齿轮接触动力学响应特性的影响。在内外激励耦合作用下,齿轮啮合状态变差,齿轮接触力峰值及波动量均不断增大,超过最佳修形量,大小齿轮的振动变剧烈。在6阶时最大接触应力值为636MPa,在4阶时最大接触应力472MPa,最大接触应力增加了25.3%。动态传递误差在6阶时较4阶时明显变大。最后给出如下建议:(1)对于齿轮侧隙值的确定应该遵循:在满足侧隙可以弥补齿轮的受热膨胀量以及保留足够储存润滑剂空间的情况下,尽量选择较小的侧隙值。(2)采用轮齿修形技术对齿顶进行适当的修形,可降低齿轮传动过程中的振动冲击和噪声,使轮齿获得较为均匀的载荷分布。(3)在产生车轮多边形时,为了保障齿轮传动稳定性,密切关注多边形阶次和波深值,对发生病害的车轮及时进行旋修保养,这对减小齿轮的振动和提高齿轮的使用寿命非常必要。

关键词： 风力发电机组   齿轮箱   故障诊断   变转速   自适应时变滤波分析   滤波带宽  

摘要： 风能作为主要的清洁能源之一,在近十几年得到了飞速发展。随着风电机组装机容量的不断增大,风电机组故障问题也频繁出现。其中,作为风电机组传动系统中的重要组成部件,风电机组传动齿轮箱是故障率高发的部件之一,且其故障造成的经济损失巨大。同时,相比于其他齿轮箱,风电机组齿轮箱常处于变转速工况下,且采集得到的风电机组齿轮箱振动信号中往往包含了大量的噪声信号,导致许多常用的故障分析方法(如频谱分析、EEMD等)难以适用。因此,针对风电机组齿轮箱故障诊断方法的研究迫在眉睫。针对风电机组齿轮箱的故障诊断,本文以齿轮箱的主要零件齿轮为研究对象,以自适应时变滤波分析方法为研究方法,在分析和优化自适应时变滤波分析方法的基础上,将其应用于齿轮箱的故障特征提取中。本文主要做了以下五个方面的工作:(1)描述风电机组传动齿轮箱的结构,阐述了风电机组齿轮箱振动信号的特点及其提取方法,分析了其信号特征提取的难点。(2)阐述并分析了自适应时变滤波分析方法。对自适应时变滤波分析方法的原理及计算流程进行了分析,阐述了自适应时变滤波分析方法在处理风电机组齿轮箱振动信号上的适应性。通过模拟变转速工况下齿轮局部故障特征信号与实际齿轮断齿试验信号的分析,以及与直接阶次分析对比研究,验证了该方法在风电机组齿轮箱故障诊断研究上的有效性与优越性。(3)针对自适应时变滤波方法中带通内信号的降噪问题,提出采用时域同步平均与自相关降噪方法对滤波后信号进一步降噪。通过模拟变转速工况下齿轮局部故障特征信号与实际齿轮断齿试验信号的分析,证明了所提降噪方法能够进一步提高滤波信号的信噪比。(4)针对变转速下齿轮箱复合故障提取问题,提出利用自适应时变滤波分析方法将齿轮故障信号与轴承故障信号进行分离,并分别进行包络谱分析,以提取齿轮故障特征与轴承故障特征。通过模拟变转速工况下齿轮与轴承复合故障特征信号与实际齿轮箱齿轮与轴承复合故障试验信号的分析,验证了该方法在分离变转速下齿轮轴承故障信号和滚动轴承故障信号的有效性,并通过与基于EEMD的阶次包络谱分析方法的对比,凸显了自适应时变滤波分析方法的优越性。(5)针对自适应时变滤波分析方法中带宽选取的问题,提出采用阶次能量比作为带宽选取的指标,以达到自适应选取带宽的目的。通过模拟变转速工况下齿轮局部故障特征信号与实际齿轮断齿试验信号的分析,验证了阶次能量比在自适应选取带宽时的有效性。

关键词： 辛普森式(Simpson)   矢量图   传动比  

摘要： 本文通过介绍辛普森式(Simpson)双排行星齿轮的结构和工作原理,并通过方程式和矢量图共同来计算各档位的传动比,让学生更好地了解各档位运转方式.

关键词： 连杆机构   传动比   扭力杆   大口径火炮   平衡机  

摘要： 利用连杆机构可同时传递转角和扭矩的特性,综合火炮起落部分的俯、仰运动,采用四连杆机构,构建了“扭杆-连杆机构”平衡系统。通过给定传动比、传递火炮射角与扭杆转角之间对应关系,实现重力矩与扭矩的平衡。该机构原理的平衡机结构简单、质量小,可实现大扭矩输出,且性能不受环境气温变化影响,不易疲劳、使用维修简单方便,为大口径火炮性能提升提供了可行的工程应用方案。