考虑裂纹与磨损故障的齿轮传动系统动态特性分析

针对齿轮系统中同时出现裂纹与磨损故障时实现复合故障诊断较为困难的问题，提出了考虑齿廓磨损和齿根裂纹故障的齿轮传动系统动态特性分析模型。首先，基于Archard公式，建立齿轮传动系统磨损数值仿真模型，求解不同磨损周期下的齿廓磨损量；然后，通过势能法建立裂纹及磨损作用下的单齿啮合刚度计算模型，在双齿接触区考虑啮合齿对磨损量间的关系，结合变形协调，建立双齿啮合刚度计算模型；最后，采用集中质量法建立齿轮系统4自由度动力学模型，以含故障的时变啮合刚度为输入，使用Newmark-β法对动态响应进行求解，获得不同程度裂纹与磨损作用下的齿轮动态特性。实验结果表明：该模型能够较好反应复合故障中磨损与裂纹特征；与未考虑磨损后双齿区实际变形的裂纹与磨损复合故障模型相比，该复合故障模型双齿区刚度计算准确性提高了约22%,所提模型可为含磨损与裂纹的齿轮传动系统故障诊断提供有效的动力学补充。     

齿轮传动中磨损问题研究方法综述

齿轮传动是机器传递运动和动力的一种主要形式，如何减少齿轮工作中的磨损；延长其使用寿命，是工业生产中至关重要的问题。总结了目前齿轮接触问题的数值研究方法、齿轮磨损问题的研究历程等，并对齿轮磨损问题研究的发展方向提出建议。     

湿式换挡离合器摩擦片磨损规律研究

研究湿式换挡离合器摩擦片工作过程的磨损量变化规律.基于离合器油压和转速特性,利用数值拟合的方法建立了摩擦片单次工作磨损量计算模型,通过对离合器摩擦片磨损试验过程的油液进行光谱分析,确定了磨损工况系数,并利用模型讨论了油压和转速对磨损量的影响.通过18000次综合传动换挡试验,得到了离合器磨损量与换挡次数的函数关系.经验证,湿式换挡离合器内齿摩擦片磨损量可以表示为离合器工作油压、滑摩转速和换挡次数的函数.     

机械零件耐磨寿命及其可靠性分析

以制动器摩擦片实验结果为例，讨论了机械零件磨损数据的回归分析以及可靠度、耐磨寿命预测推算的原理与方法。     

空间飞行器小模数齿轮接触分析及实验研究

为研究空间某飞行器中小模数齿轮在真空环境下的接触力学与摩擦学行为,首先建立了齿轮啮合面接触应力的数学模型,得出了齿轮啮合面的应力分布规律；然后搭建了真空齿轮系统摩擦磨损实验平台,并对比研究了真空条件和空气中常压条件下齿轮的主要磨损形式；通过扫描电子显微镜对啮合面不同位置的磨痕微观形貌进行表征,研究了齿轮摩擦磨损行为与啮...     

湿式离合器摩擦片磨损量计算方法与试验研究

湿式离合器是现代大功率车辆传动系统中的核心部件,在长时间工作或者极限工况条件下,容易发生由异常摩擦造成的摩擦片表面烧蚀、打滑、断裂和塑性变形等故障,为提高离合器使用寿命和可靠性,基于微凸体弹塑性接触模型以及湿式离器工作原理,推导建立了考虑弹塑性接触的摩擦片磨损量计算模型,确定了离合器摩擦片磨损量与载荷、滑磨速度之间的定量数学关系,并在湿式离合器磨损实验台上进行了磨损试验,验证了理论模型的准确性和有效性。研究结果显示:工作油压在0.2~0.4 MPa时,磨损较小,同时模型精度较高,相对误差小于5%;压力为0.4 MPa是一个临界值,在压力大于0.4 MPa时,磨损量将急剧增大。因此,为了更好地控制磨损,应当将压力控制在0.4 MPa左右,表明所建立的考虑弹塑性变形磨损量计算模型能够有效的预测摩擦片磨损量,为离合器寿命评估和摩擦片减磨耐磨设计提供了数据的支持。     

周期图分析在齿轮传动系统故障诊断中的应用

本文对齿轮磨损故障产生系统振动的机理进行了分析,并对齿轮传动系统轴承座的振动利用周期图分析方法来诊断齿轮故障。     

中重型车辆离合器摩擦副材料的高温摩擦磨损性能

为了探讨离合器摩擦副材料在高温下的摩擦磨损机制,采用30CrSiMoVM钢作为与铜基粉末冶金摩擦片配对使用的对偶钢片,在MMU-10G高温端面摩擦磨损试验机上,研究30CrSiMoVM钢和摩擦片组成的摩擦副在室温到600℃之间的摩擦磨损性能。研究结果表明:随着温度升高,材料的强度逐渐降低,摩擦界面氧化膜不断形成与脱落,使摩擦副摩擦因数和磨损量总体趋势逐渐增大。在温度为300~500℃时,摩擦副摩擦因数和磨损量均平稳增大,表明摩擦副材料在此温度段摩擦磨损性能较稳定,磨损机制表现为磨粒磨损、氧化磨损和疲劳磨损;在600℃时,摩擦副材料表层软化,摩擦片摩擦因数和磨损量急剧增大,对偶钢片因表层黏着磨损严重,相对磨损量较小,磨损机制表现为黏着磨损、氧化磨损和疲劳磨损。     

传动齿轮磨损、点蚀失效系统分析

应用失效树系统分析法研究了传动齿轮“齿面磨损”、“点蚀、剥落”等失效形式，给出了失效树、分析过程，得出了钢制传动齿轮磨损、点蚀失效的全部模式及因素对失效影响重要程度的相对顺序表，这对降低齿轮失效率有一定的现实意义。     

行星齿轮传动的齿面动态磨损特性

针对动态载荷下行星齿轮传动系统齿面磨损问题,考虑了时变啮合刚度和齿廓磨损误差激励的影响,应用势能法求解齿廓磨损情况下的齿轮副啮合刚度,采用集中参数法建立了平移-扭转多自由度齿轮动力学模型,通过Newmar k-β时域积分法求解动态啮合力,基于变形协调原理确定齿间载荷分配系数,依据赫兹接触理论确定齿面接触压力分布,采用有限元方法等转角度离散齿面,基于Archard磨损公式建立了行星齿轮传动系统动态磨损数值仿真模型。通过算例,分析了不同磨损程度的啮合齿面接触压力分布,探讨了负载转矩和磨损次数对磨损的影响以及磨损深度与齿轮系统啮合刚度间的关系。仿真结果表明:磨损后双齿啮合区齿面压力呈"∧"形分布;磨损速率与负载转矩呈正比映射关系,与磨损次数呈指数映射关系;啮合刚度与最大磨损深度呈一次函数关系。该研究结果对行星齿轮传动系统的齿廓修形设计及减磨延寿具有一定的参考意义。     

Cu-Fe基摩擦片摩擦磨损性能的实验研究

为探究带式运输机铜基摩擦片的摩擦学行为,采用粉末冶金工艺制备Cu-Fe基摩擦材料。在干式制动条件下用环-块摩擦磨损试验机研究摩擦片的摩擦学行为。探索铁元素对铜基复合材料摩擦片摩擦行为和磨损机理的作用。结果表明,与铜-石墨复合材料相比,添加了铁元素的铜-石墨复合材料在高载荷下表现出更好的摩擦学性能,其在摩擦表面上形成的富含石墨的机械混合层(MML)更加稳定。     

Cu-Fe基摩擦片摩擦磨损性能的研究

为探究带式运输机铜基摩擦片的摩擦学行为,采用粉末冶金工艺制备Cu-Fe基摩擦材料。在干式制动条件下用环-块摩擦磨损试验机研究摩擦片的摩擦学行为。探索铁元素对铜基复合材料摩擦片摩擦行为和磨损机理的作用。结果表明,与铜-石墨复合材料相比添加了铁元素的铜-石墨复合材料在高载荷下表现出更好的摩擦学性能,其在摩擦表面上形成的富含石墨的机械混合层(MML)更加稳定。     

按磨损量设计齿轮传动

本文应用润滑和磨损方面的成果，推导出齿轮传动的综合条件与润滑状态、磨损状态的关系式；绘制了确定磨损率的线图；获得了按磨损量设计齿轮传动的方法。     

基于物元模型的齿轮磨损状态分形评估方法

为实现齿轮磨损状态的准确评估,设计齿轮副磨损实验,进行全寿命周期磨损实验,根据磨损率、磨粒群分形维数、振动信号变化趋势以及工况条件,划分5个不同的齿轮磨损状态。选择计算简单、权值易于确定的物元评估方法作为评估齿轮磨损状态的方法,利用磨粒群分形维数建立齿轮磨损状态的物元评价模型,并用实验测试数据进行实验验证。研究结果表明:物元模型能有效地评估齿轮不同的磨损状态,对齿轮磨损状态的评估准确性达91.67%。     

齿轮传动中磨损问题研究方法综述

齿轮传动是机器传递运动和动力的一种主要形式,如何减少齿轮工作中的磨损;延长其使用寿命,是工业生产中至关重要的问题.总结了目前齿轮接触问题的数值研究方法、齿轮磨损问题的研究历程等,并对齿轮磨损问题研究的发展方向提出建议.     

微齿轮齿面磨损行为及仿真分析

微型齿轮作为微机电系统(MEMS)的关键零部件,齿面磨损是影响其服役性能及失效形式的主要因素之一。为了研究微齿轮齿面磨损机理,基于Archard磨损理论,利用ABAQUS二次开发UMESHMOTION子程序,结合ALE自适应网格技术,建立了微齿轮齿面磨损有限元分析模型,得到了不同啮合周期下的齿面磨损分布规律,并进行了试验验证。基于构建的有限元模型,考虑主、从齿面磨损的相互作用,分析了不同材料性能(弹性模量)及材料配对方式对齿面磨损分布及大小的影响。研究结果表明,微齿轮齿面磨损最严重的地方发生在靠近齿根的基圆附近,齿顶附近磨损较轻;与材料性能相比,不同材料配对对微齿轮磨损大小影响更显著。     

用噪声谱分析法定量诊断齿轮磨损

本文探讨了用齿轮噪声频谱分析来诊断齿轮磨损程度的方法。齿轮磨损后,其噪声频谱图中啮合频率的谐波族发生了很大变化。基于频谱谐皮分析,提出了能准确有效地定量诊断齿轮磨损的方法,并给出了相应的一批试验分析结果。试验研究表明,这些方法对齿轮振动信号的分析、对各种参数的直齿圆柱齿轮都是适用的。     

基于动态啮合力的齿轮磨损量计算方法

针对直齿轮磨损问题,考虑到齿轮动态特性对磨损的影响,联合Archard公式和齿轮动力学方程建立了基于动态啮合力的齿轮磨损定量计算模型。基于动力学方程求出动态啮合力,将动态啮合力及滑动系数代入Archard公式计算磨损量;将磨损量视为齿形误差重构齿廓,并重新计算动态啮合力及滑动系数;反复迭代则可得到动态啮合力和磨损量的变化规律。进行齿轮磨损试验,采用光谱仪分析油液中Fe元素浓度变化,得到齿轮磨损量的变化规律及磨损系数K,通过仿真结果与试验结果的对比验证了模型的准确性。最后对齿轮的磨损状态进行仿真预测,结果表明,当主动轮运转5.578×107次后,总磨损量达到2.085 g,动态啮合力峰值超过理论值的4倍,有过载风险;以此作为阈值则可得到齿轮的磨损寿命。仿真模型对于齿轮的磨损寿命预测和抗磨损设计具有重要的工程意义。     

轻工机械小型齿轮的失效分析

通过对常用螺旋齿轮的早期磨损进行分析，从一个侧面为小型齿轮的设计选材、制造工艺和使用维护提供借鉴，旨在提高轻工机械齿轮的产品质量．     

大型开式齿轮损伤强度数值模拟分析

以某自升式平台齿轮、齿条升降系统为原型,基于数值模拟方法研究损伤对于大型开式齿轮强度的影响。利用有限元软件ANSYS建立自升式平台齿轮、齿条三维模型,定义齿轮表面硬化层与基体材料属性,用弹塑性方法分析平台在预压工况下齿轮、齿条的应力分布并将其与弹性分析结果进行对比。建立磨损、点蚀、裂纹齿轮模型并进行啮合模拟分析,研究不同损伤形式对于齿轮强度的影响。结果表明:齿面损伤的存在改变了啮合过程中轮齿上应力应变的分布,磨损使得塑性变形增大;点蚀和裂纹造成局部应力集中,将不同程度地降低齿轮的承载能力。