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计入箱体轴柔性的主减齿轮系统振动特性研究

振动与冲击 2023年第2期42卷 267-275页

作者：周丽杰陈凯范永琦柴召朋王义文哈尔滨理工大学机械动力工程学院哈尔滨150080 哈尔滨东安汽车发动机制造有限公司哈尔滨150060

主减齿轮系统是汽车变速器的重要传动部件,也是诱发箱体振动噪声的主要原因。为了准确预测内外动态激励下主减齿轮系统的振动特性,采用有限单元离散化建模方法,将箱体轴离散为轴段单元,建立其与输入、输出轴段单元、齿轮啮合单元和轴承... 详细信息

主减齿轮系统是汽车变速器的重要传动部件,也是诱发箱体振动噪声的主要原因。为了准确预测内外动态激励下主减齿轮系统的振动特性,采用有限单元离散化建模方法,将箱体轴离散为轴段单元,建立其与输入、输出轴段单元、齿轮啮合单元和轴承单元耦合后的弯_扭_轴-摆全耦合动力学方程。模型综合考虑了箱体轴柔性、大重合度下斜齿轮时变啮合刚度以及静态传递误差激励的影响,并利用数值算法求解了系统的固有特性和振动响应特性。研究结果表明:计入箱体轴柔性后,系统的低阶固有频率略微降低,但增加了新的固有频率与振型;随着转速的增加,系统在主减齿轮啮合频率的1倍频和2倍频处出现了明显的阶次幅值,但其能量较小,当转速达到4900 r/min时,系统出现明显的共振响应;外界载荷的增大主要在非共振区导致振动幅值的增加;当选取不同的端面重合度与轴向重合度组合时,或在一定范围内增大轴向重合度时,可有效降低斜齿轮时变啮合刚度的波动,改善共振点附近的振动位移幅值。

关键词：主减齿轮系统时变啮合刚度轴柔性重合度振动响应

螺旋角对航空燃油齿轮泵性能及流量脉动特性的影响

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推进技术 2023年第3期44卷 137-148页

作者：邢毅真黎义斌张生福王维军孟庆武兰州理工大学能源与动力学院甘肃兰州730000 中航工业成都凯天电子股份有限公司四川成都610091 山东世精机械有限公司山东德州250000

为研究螺旋角对航空燃油齿轮泵性能参数的影响规律,通过坐标变换推导了以圆弧-渐开线-圆弧为端面型线的7齿齿轮泵的型线方程,基于动网格技术和RNG k-ε湍流模型对该泵进行三维瞬态流场数值模拟。通过选定不同的重合度系数,计算比较了4... 详细信息

为研究螺旋角对航空燃油齿轮泵性能参数的影响规律,通过坐标变换推导了以圆弧-渐开线-圆弧为端面型线的7齿齿轮泵的型线方程,基于动网格技术和RNG k-ε湍流模型对该泵进行三维瞬态流场数值模拟。通过选定不同的重合度系数,计算比较了4种不同螺旋角齿轮泵的流量特性。研究结果表明:螺旋角对该齿轮泵性能有显著影响,随着螺旋角的增大,齿轮泵出口流量脉动系数呈下降趋势;随着螺旋角依次增大,其他三种角度泵的出口平均流量与螺旋角为23.74°的泵相比分别变化:+1.82%,+2.4%,+0.66%,呈先增后减趋势;经小波变换对齿轮径、轴向受力脉动频率进行分析,其脉动频率与齿轮啮合呈周期性相关;随着螺旋角的增大,齿轮相邻腔室间压力分布逐渐趋于均匀。

关键词：燃油齿轮泵重合度螺旋角流量脉动激励力小波变换

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重合度对齿轮径向滚轧成形分齿精度的影响

塑性工程学报 2021年第7期28卷 85-96页

作者：马自勇张富泉房雪洋马立峰罗远新太原科技大学机械工程学院山西太原030024 太原重型机械装备协同创新中心山西太原030024 重庆大学机械与运载工程学院重庆400044

为了探究滚轧分齿精度的影响因素及其变化规律,根据齿轮径向滚轧成形特点,建立了齿轮滚轧成形过程中轧轮与坯件的重合度数学模型,揭示了轧轮齿数、初始压入深度、坯件齿数、压力角、中心距与重合度之间的映射关系,以及对初始分齿精度的... 详细信息

为了探究滚轧分齿精度的影响因素及其变化规律,根据齿轮径向滚轧成形特点,建立了齿轮滚轧成形过程中轧轮与坯件的重合度数学模型,揭示了轧轮齿数、初始压入深度、坯件齿数、压力角、中心距与重合度之间的映射关系,以及对初始分齿精度的影响规律。此外,利用Deform有限元软件和滚轧实验分析了轧轮齿数、初始压入深度、坯件齿数和摩擦系数对分齿精度的影响及其显著性。结果表明,轧轮齿数、初始压入深度、坯件齿数和摩擦系数的增加有利于提高滚轧初始分齿精度,而初始压入深度、坯件齿数和摩擦系数是影响分齿精度的主要因素。

关键词：齿轮径向滚轧分齿重合度有限元滚轧实验

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高速重载弧齿锥齿轮齿面多目标优化设计

机械科学与技术 2024年第2期43卷 225-231页

作者：任鸿飞王三民陈鹏张旭阳张全清西北工业大学机电学院西安710072

以提高弧齿锥齿轮强度性能和减振降噪为出发点,基于TCA(Tooth contact analysis)、LTCA(Load tooth contact analysis)及局部综合法建立高重合度与低啮合转换处传动误差幅值的齿面多目标优化设计模型;利用带精英策略非支配排序遗传算法(... 详细信息

以提高弧齿锥齿轮强度性能和减振降噪为出发点,基于TCA(Tooth contact analysis)、LTCA(Load tooth contact analysis)及局部综合法建立高重合度与低啮合转换处传动误差幅值的齿面多目标优化设计模型;利用带精英策略非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)优化3个齿面2阶接触参数,根据目标函数重要程度从Pareto最优解集中选择最终优化解。结果表明:给定工况下,优化后的2阶参数使得弧齿锥齿轮副重合度增加了16.69%,啮合转换处传动误差幅值降低了87.33%;同时承载传动误差均值、齿面接触应力均值与大小轮齿根弯曲应力均值分别降低了11.82%、0.25%、12.32%和13.61%,改善了齿轮副的强度性能和啮合性能,实现了减振降噪的效果。

关键词：弧齿锥齿轮重合度传动误差多目标优化 NSGA-Ⅱ算法

基于Keypoint RCNN改进模型的物体抓取检测算法

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仪器仪表学报 2021年第4期42卷 236-246页

作者：夏浩宇索双富王洋安琪张妙恬清华大学机械工程系北京100084

机器人抓取在工业中的应用有两个难点:如何准确地检测可抓取物体,以及如何从检测出的多个物体中选择最优抓取目标。本文在Keypoint RCNN模型中引入同方差不确定性学习各损失的权重,并在特征提取器中加入注意力模块,构成了Keypoint RCNN... 详细信息

机器人抓取在工业中的应用有两个难点:如何准确地检测可抓取物体,以及如何从检测出的多个物体中选择最优抓取目标。本文在Keypoint RCNN模型中引入同方差不确定性学习各损失的权重,并在特征提取器中加入注意力模块,构成了Keypoint RCNN改进模型。基于改进模型提出了两阶段物体抓取检测算法,第一阶段用模型预测物体掩码和关键点,第二阶段用掩码和关键点计算物体的抓取描述和重合度,重合度表示抓取时的碰撞程度,根据重合度可以从多个可抓取物体中选择最优抓取目标。对照实验证明,相较原模型,Keypoint RCNN改进模型在目标检测、实例分割、关键点检测上的性能均有提高,在自建数据集上的平均精度分别为85.15%、79.66%、86.63%,机器人抓取实验证明抓取检测算法能够准确计算物体的抓取描述、选择最优抓取,引导机器人无碰撞地抓取目标。

关键词：抓取检测 Keypoint RCNN改进模型损失权重注意力模块抓取描述重合度最优抓取

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点接触端直面齿轮啮合分析的高效计算方法

机械设计与研究 2023年第3期39卷 89-92页

作者：李萍张宝玉李金华江苏电子信息职业学院智能交通学院江苏淮安223003 江苏食品药品职业技术学院机电工程学院江苏淮安223003 辽宁工业大学机械工程与自动化学院辽宁锦州121001

端直面齿轮作为一种新型齿轮构型,在军事领域应用广泛。然而由于端直面齿轮副的点接触特性,传统的啮合分析数值计算存在迭代时间长、收敛性差的问题。根据参数物理化的思路,提出了一种端直面齿轮啮合分析的高效计算方法。在分析了端直... 详细信息

端直面齿轮作为一种新型齿轮构型,在军事领域应用广泛。然而由于端直面齿轮副的点接触特性,传统的啮合分析数值计算存在迭代时间长、收敛性差的问题。根据参数物理化的思路,提出了一种端直面齿轮啮合分析的高效计算方法。在分析了端直面齿轮啮合分析传统计算方法的基础上,探讨了端直面齿轮啮合分析的计算方法优化原理,形成了基于参数物理化的端直面齿轮啮合分析的算法流程。与传统算法进行了比对,结论显示算法通用性强,计算效率大大提升。为后续开发端直面齿轮数值模拟计算软件提供了参考与方法。

关键词：端直面齿轮啮合分析传动误差接触迹重合度

基于有限元法的高重合度摆线内齿轮副时变啮合特性研究

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机械工程学报 2021年第11期57卷 206-219页

作者：李红勋金晓辉叶鹏贵新成侯伟锋陆军军事交通学院国家应急交通运输装备工程技术研究中心天津300161 32184部队北京100072 63969部队南京210028 71282部队保定071000

高重合度摆线内齿轮副作为一种新型传动形式,目前尚无一整套成熟的与之匹配的结构设计和性能分析理论与方法。基于加载接触有限元分析原理,给出了仿真分析的关键技术和前处理方法,利用Python编程对ABAQUS进行二次开发,实现了参数化建模... 详细信息

高重合度摆线内齿轮副作为一种新型传动形式,目前尚无一整套成熟的与之匹配的结构设计和性能分析理论与方法。基于加载接触有限元分析原理,给出了仿真分析的关键技术和前处理方法,利用Python编程对ABAQUS进行二次开发,实现了参数化建模分析、自动化操作过程和快速化收敛设置,并通过与单轮齿对啮合作用力和赫兹接触应力解析计算值的比较,验证了仿真分析的正确性和有效性。在此基础上,分析了齿数和模数、齿顶高系数、摩擦系数、作用载荷等主要因素对啮合特性参数的影响规律,研究了节点附近不参与啮合的齿廓修形区域优化问题以及含加工、安装误差的时变啮合特性,为该齿轮副的结构设计、性能预测和误差控制提供重要依据和参考。研究表明,该齿轮副对精度要求很高,误差范围控制在微米级为宜,且承载能力直接受限于齿面接触强度。

关键词：重合度摆线齿轮时变啮合特性有限元法加载接触分析

重合度对人字齿轮非线性系统振动特性的影响分析

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振动与冲击 2014年第3期33卷 18-22页

作者：王峰方宗德李声晋西北工业大学机电学院西安710072

由轮齿接触分析以及轮齿承载接触分析计算出考虑安装误差的轮齿综合啮合刚度和单齿啮合刚度,提出了考虑齿轮啮合重合度的啮合冲击计算模型,建立了考虑时变啮合刚度、啮入冲击、齿侧间隙的人字齿轮十二自由度啮合型弯-扭-轴耦合非线性振... 详细信息

由轮齿接触分析以及轮齿承载接触分析计算出考虑安装误差的轮齿综合啮合刚度和单齿啮合刚度,提出了考虑齿轮啮合重合度的啮合冲击计算模型,建立了考虑时变啮合刚度、啮入冲击、齿侧间隙的人字齿轮十二自由度啮合型弯-扭-轴耦合非线性振动模型。以某船用单级人字齿轮副为实例,通过改变轮齿高度变位系数调整重合度进行验证计算,将所提出的线外啮合冲击模型冲击力计算结果与文献[8]中模型计算结果进行比较,验证了该模型的有效性。通过实例计算,结果表明在负载一定的情况下,轮齿啮合周向及小轮轴向振动随着重合度的增大而减小;而当轮齿啮合重合度增大到4.07时,系统振动呈增大趋势。

关键词：重合度线外啮合冲击齿侧间隙非线性动力学模型振动特性

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基于剃齿啮合传动特性的剃齿刀优化设计

航空动力学报 2018年第5期33卷 1084-1092页

作者：刘磊蔡安江耿晨李文博刘立博王妍西安建筑科技大学机电工程学院西安710055 卡尔斯鲁厄理工学院机械学院卡尔斯鲁厄76131

针对剃齿齿形"中凹"误差问题,构建了剃齿啮合分析模型,研究不同重合度对剃齿啮合传动特性的影响,以此提出一种剃齿刀优化设计方法。通过剃齿试验得出不同重合度的剃齿啮合传动特性对齿形"中凹"误差的影响规律,从而验证剃齿刀优化设计方... 详细信息

针对剃齿齿形"中凹"误差问题,构建了剃齿啮合分析模型,研究不同重合度对剃齿啮合传动特性的影响,以此提出一种剃齿刀优化设计方法。通过剃齿试验得出不同重合度的剃齿啮合传动特性对齿形"中凹"误差的影响规律,从而验证剃齿刀优化设计方法的正确性。结果表明:适当的增大重合度能一定程度上减小剃齿啮合传动误差和瞬时传动比的曲线幅值,但继续增大会导致曲线局部振荡,使得传动更加不平稳,形成明显的齿形"中凹"误差;不同重合度的剃齿啮合状态引起的接触变形才是影响剃齿传动性能的主要因素;剃齿啮合传动性能越好,工件齿轮形状偏差及总偏差也越小;基于剃齿啮合传动特性的剃齿刀优化设计能有效地减小齿形"中凹"误差。

关键词： “中凹”误差剃齿啮合重合度传动特性剃齿刀设计