针对渗碳齿轮钢齿轮进行了喷丸强化试验,研究了该齿轮齿面及齿根的喷丸强化效果,找出不同的喷丸工艺参数中对喷丸表面粗糙度影响的因素和参数,寻求合理的喷丸强化工艺参数组合,为其他零件喷丸强化应用提供指导。

对于汽车制造商而言,车辆传动系统中的轻载和空载齿轮敲击是一个有待解决的问题。敲击噪声影响客户对于车辆质量的感受。敲击是系统侧隙不必要的产物,受系统扭转系统设计,即离合器弹簧刚度、滞后作用和飞轮惯性等的强烈影响。使用一个通用的扭转传动链模型,分析受载齿轮的敲击,检查敲击齿轮的非线性响应。考虑2挡齿轮副啮合驱动时,1挡和5挡齿轮副的敲击。在同样的激励条件下,5挡齿轮的加速度更大,对于敲击噪声的贡献量更大。系统使用发动机激励的测量数据进行扫频模拟,并查看最大的响应。

针对复合故障信号的多分量耦合调制特征及局部均值分解方法存在的包络误差现象,提出了一种基于有理分段三次Hermite插值的LMD方法,该方法通过计算＂最优参数区间＂确定每个小区间的最优参数,选择＂最优参数区间＂中的任意参数调整插值样条的形状,使插值样条无限逼近于被插值目标,提高了包络曲线的拟合精度和准确度。采用仿真数据对比的形式,验证了有理Hermite插值LMD方法的逼近能力和高拟合精度。将该方法应用到齿轮和滚动轴承复合故障信号的诊断中,再次证明了该方法的高拟合精度,实现了对复合故障信号的准确诊断。

变分模态分解（Variational mode decomposition,VMD）作为一种新的信号处理方法,摆脱了传统自适应分解方法中的模态混叠、边界效应等缺陷,具有抗噪鲁棒性强、分解效率高等优点。广义Warblet变换（Generalized warblet transform,GWT）是一种新型参数化的信号时频分析方法,适合分析单分量瞬时频率呈周期或非周期变化的非平稳信号。融合VMD多模态信号分解优势以及广义Warblet解调性能,提出了一种基于VMD和GWT变换的齿轮故障诊断新方法,并通过实验分析验证了该方法的有效性。

采用Matlab软件,运用三维有限元法获得了直齿轮齿面的柔度矩阵,对比分析了三种柔度矩阵的计算方法;建立了直齿轮啮合副的线接触和面接触两种轮齿承载接触分析模型,获得了齿轮副的啮合刚度,并分析了齿轮轮缘厚度、腹板厚度、施加载荷以及不同接触模型对啮合刚度的影响。研究结果表明:两种接触模型情况下获得的啮合刚度误差较小。轮缘厚度较小时,对啮合刚度影响较大;而腹板的厚度对啮合刚度的影响较小。在算例给定的参数下,当轮缘厚度与模数的比值大于3. 5左右时,轮缘厚度对啮合刚度的影响趋于平缓。

基于对纳米ZrO2、SiC、SiO2、Al2O3的物化特性分析,探究含有纳米ZrO2、SiC、SiO2、Al2O3添加剂的润滑油对斜齿圆柱齿轮润滑的振动和噪声特性。对运行的20CrMnTi斜齿圆柱齿轮进行常规润滑油润滑和含纳米添加剂润滑油润滑试验,通过对斜齿圆柱齿轮施加不同的载荷和转速,分析不同工况和不同润滑方式下斜齿圆柱齿轮的振动及噪声特性,从试验的方面分析纳米添加剂润滑油对齿轮振动和噪声的影响。结果表明,纳米添加剂润滑油可在较短的时间内有效降低斜齿圆柱齿轮在不同工况下的振动及噪声值,特别是对于轴向的降振作用较径向的更加明显;同时,在此基础上进一步分析纳米添加剂润滑油润滑方式下,齿轮降振效果对载荷和转速的敏感性,发现纳米添加剂润滑油对齿轮的降振作用对转速更具敏感性。

基于材料组织热动力学及热处理商用仿真软件,结合实际汽车主减速器从动齿轮的热处理工艺,研究20CrMoH与8620H两种材料的齿轮热处理变形情况。以某主减速器从动齿轮为研究对象,通过JMATPRO软件建立20CrMoH与8620H材料的性能数据库,建立了齿轮渗碳淬火及预冷淬火工艺的数值分析模型,使用DEFORM软件模拟得出20CrMoH与8620H两种材料齿轮热处理变形信息。研究表明,8620H材料齿轮表面含碳量以及硬度均小于20CrMoH材料;相对于20CrMoH,8620H齿轮热处理变形更小且更均匀。

基于结构优化软件OptiStruct和商用有限元分析软件Abaqus,结合拓扑优化、尺寸优化和有限元接触分析等相关理论,针对航空齿轮轻量化设计问题,创新性地提出了一种齿轮腹板结构轻量化设计方法。以某型航空发动机附件传动齿轮为研究对象,基于OptiStruct软件对腹板结构进行拓扑优化与尺寸优化减重设计,利用Abaqus软件对齿轮进行接触性能计算,给出腹板结构轻量化设计的流程和关键技术。结果表明,在保证强度和传动误差要求条件下,齿轮整体质量减轻了39.6%,减重效果明显,实现了齿轮轻量化设计目的。

为提高齿轮的故障诊断效果,提出了基于变分模态分解(Variational Modal Decomposition,VMD)和符号熵(Symbol Entropy,SE)的齿轮故障诊断方法。首先,利用VMD对齿轮故障振动信号进行分解,得到若干个本征模态分量(Intrinsic Mode Function,IMF);然后,计算IMF分量的符号熵,并将IMF符号熵组成齿轮故障特征向量;最后,将特征向量输入SVM进行故障诊断。齿轮故障诊断实测结果验证了该方法的有效性和优势。

基于Adams软件建立了剥皮机主轴传动系统的多刚体动力学模型,利用ANSYS对剥皮机主轴传动系统的关键部件进行柔性化处理,构建主轴传动系统刚柔耦合模型。通过仿真的主轴传动系统各级齿轮的转速以及对齿轮接触力参数的设置,模拟主轴传动系统的齿轮啮合过程,验证了齿轮的传动比,确定了加速度波动主要按激振频率波动,同时,主动齿轮-传动齿轮和传动齿轮-主轴齿轮的切向力和径向力仿真值分别为3 649.21 N、1 580.15 N和3 598.64 N、1 415.13 N,与理论值具有较好的吻合度,并通过齿轮啮合频率验证仿真的可靠性。最后,提取了仿真过程中3个柔性零件等效应力最大的10个节点,结果均低于齿轮材料的许用应力,从而在实际应用方面可为高性能剥皮机主轴传动系统的设计与制造提供理论参考依据。