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机车齿轮箱齿根裂纹故障特征提取方法研究

噪声与振动控制 2022年第6期42卷 124-129页

作者：刘新厂孙琦蔺渝鸿成都工业学院汽车与交通学院成都611730 西南交通大学机械工程学院成都610031

齿轮箱是机车传动系统的重要部件。诊断齿轮箱齿根裂纹故障有助于减少或者避免列车运行事故。基于图傅里叶变换方法对齿轮箱传动系统齿根裂纹进行故障诊断时,由于受到高斯白噪声的影响,处理后故障特征频率不够明显。提出一种基于复Morle... 详细信息

齿轮箱是机车传动系统的重要部件。诊断齿轮箱齿根裂纹故障有助于减少或者避免列车运行事故。基于图傅里叶变换方法对齿轮箱传动系统齿根裂纹进行故障诊断时,由于受到高斯白噪声的影响,处理后故障特征频率不够明显。提出一种基于复Morlet小波梳状滤波器以及图谱理论相结合的齿轮箱传动系统齿根裂纹故障诊断方法。首先,通过复Morlet小波簇梳状滤波器对含有齿轮箱齿根裂纹故障信息的信号进行滤波以及包络解调处理;然后,通过图谱傅里叶变换方法将信号中含有的冲击分量集中到图谱域的高阶区域,从而提取出信号中所含有的冲击成分,可为齿轮箱齿根裂纹故障诊断提供有力依据。通过运用所提出方法对含有齿根裂纹的机车齿轮箱振动信号进行分析,证明了其有效性。

关键词：故障诊断机车齿轮箱齿根裂纹复Morlet小波簇梳状滤波器图谱理论

基于疲劳试验与数值分析方法的齿根裂纹扩展规律及寿命预测研究

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机械传动 2022年第2期46卷 1-6页

作者：张眸青方实年蒲春雷韩洪征马辉王明涛李旭东北大学材料科学与工程学院辽宁沈阳110819 中冶华天工程技术有限公司江苏南京210019 东北大学机械工程与自动化学院辽宁沈阳110819 东北大学航空动力装备振动及控制教育部重点实验室辽宁沈阳110819 东北大学材料科学与工程学院材料各向异性与织构教育部重点实验室辽宁沈阳110819 东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室辽宁沈阳110819

通过疲劳试验机对带有齿根裂纹故障的变位直齿轮进行疲劳试验,得到齿根裂纹扩展规律:齿根裂纹相对于齿根方向更易于沿着齿宽方向扩展,扩展速率呈现先慢后快的趋势。采用FRANC3D仿真模拟软件,对设置了相同初始裂纹的变位直齿轮齿根裂纹... 详细信息

通过疲劳试验机对带有齿根裂纹故障的变位直齿轮进行疲劳试验,得到齿根裂纹扩展规律:齿根裂纹相对于齿根方向更易于沿着齿宽方向扩展,扩展速率呈现先慢后快的趋势。采用FRANC3D仿真模拟软件,对设置了相同初始裂纹的变位直齿轮齿根裂纹进行了自动扩展分析研究,确定了裂纹扩展方向及路径。通过对比,模拟结果与试验结果是相吻合的,表明构造的仿真模型得到了疲劳试验的验证,证明了结论的可靠性。通过对齿根裂纹扩展路径及方向的研究,可以为齿轮的设计和制造提供可靠依据。在此基础上,探讨了裂纹扩展寿命的相关问题。

关键词：变位直齿轮齿根裂纹扩展疲劳试验数值模拟疲劳寿命

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齿根三维粗糙表面的应力集中系数计算研究

机械工程学报 2021年第21期57卷 182-188页

作者：何玉辉胡航唐进元周炜中南大学高性能复杂制造国家重点实验室长沙410083 湖南科技大学难加工材料高效精密加工湖南省重点实验室湘潭411201

考虑粗糙表面影响因素的齿轮齿根处应力集中系数计算是齿轮弯曲疲劳寿命精准预估的难题,以磨削喷丸后的直齿轮为研究对象,研究粗糙表面下的齿根应力与应力集中计算问题。采用白光干涉仪Wyko NT9100对磨削喷丸齿根粗糙表面进行测量,得到... 详细信息

考虑粗糙表面影响因素的齿轮齿根处应力集中系数计算是齿轮弯曲疲劳寿命精准预估的难题,以磨削喷丸后的直齿轮为研究对象,研究粗糙表面下的齿根应力与应力集中计算问题。采用白光干涉仪Wyko NT9100对磨削喷丸齿根粗糙表面进行测量,得到粗糙表面形貌数据,基于空间坐标变换原理,使用Python对有限元软件进行二次开发,通过调整齿根细化网格节点坐标实现了齿根表面粗糙形貌的添加工作,建立了齿根过渡曲面三维粗糙表面有限元模型并进行仿真分析。通过数值计算得到三维粗糙表面参数下的齿根应力分布与应力集中系数,对粗糙表面参数与应力集中系数的关联规律进行非线性回归分析,建立粗糙表面参数与应力集中系数的关联规律。结果表明,粗糙表面参数S_(a)、S_(v)、S_(10z)拟合应力集中系数得到拟合公式的相关系数分别为0.799,0.784,0.914,十点区域高度参数S_(10z)能较好地表征齿根表面的应力集中。

关键词：齿根粗糙表面应力集中系数计算方法喷丸

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圆柱齿轮齿根三维裂纹扩展分析及寿命预测

重庆大学学报（自然科学版） 2012年第11期35卷 1-7页

作者：林腾蛟钟声沈亮重庆大学机械传动国家重点实验室重庆400044

基于线弹性断裂力学理论,建立含齿根初始裂纹的圆柱齿轮三维边界元模型,计算了裂纹前缘应力强度因子;对初始裂纹进行自动扩展分析,得到齿根裂纹的扩展轨迹及裂纹扩展寿命。在此基础上,研究了载荷大小、裂纹尺寸、裂纹位置及裂纹方向对... 详细信息

基于线弹性断裂力学理论,建立含齿根初始裂纹的圆柱齿轮三维边界元模型,计算了裂纹前缘应力强度因子;对初始裂纹进行自动扩展分析,得到齿根裂纹的扩展轨迹及裂纹扩展寿命。在此基础上,研究了载荷大小、裂纹尺寸、裂纹位置及裂纹方向对裂纹扩展寿命的影响规律。结果表明,齿根裂纹以先慢后快的速率扩展,齿宽方向比齿厚方向易于扩展;随着载荷及初始裂纹尺寸的增大,裂纹扩展寿命逐渐减小,载荷对扩展寿命的影响很大,初始裂纹深度对扩展寿命的影响大于裂纹宽度;初始裂纹越靠近齿轮端面扩展寿命越长,初始裂纹方向为-30°左右时,裂纹扩展寿命最短。

关键词：齿根裂纹扩展寿命预测边界元法

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渗碳齿轮齿根喷丸强化研究现状与展望

表面技术 2021年第1期50卷 10-27,46页

作者：朱鹏飞严宏志陈志吴顺兴张慧中南大学长沙410083 开封大学河南开封475004

弯曲疲劳是齿轮传动中的主要失效形式,严重影响了齿轮使用性能。喷丸强化工艺是齿轮常用的表面强化方法,对提升齿根抗弯曲疲劳性能效果显著。介绍了两种典型的喷丸强化方法(气动式喷丸和离心式喷丸),分别从应用范围、加工效率、喷射原... 详细信息

弯曲疲劳是齿轮传动中的主要失效形式,严重影响了齿轮使用性能。喷丸强化工艺是齿轮常用的表面强化方法,对提升齿根抗弯曲疲劳性能效果显著。介绍了两种典型的喷丸强化方法(气动式喷丸和离心式喷丸),分别从应用范围、加工效率、喷射原理、表面完整性等方面对其进行了比较。为揭示喷丸强化机制,概述了喷丸工艺数值模拟与工艺参数优化方法,分析了喷丸对齿根表面完整性影响机制,并阐述了表面完整性参量之间的相互作用关系。同时,阐明了齿轮喷丸后的疲劳断裂机理,包括裂纹萌生与扩展机制。在此基础上,重点论述了受喷齿轮弯曲疲劳性能的影响因素,并提出了改善齿轮疲劳强度的措施。此外,简要探讨了齿轮喷丸后,疲劳强度提升幅度问题,并归纳了受喷齿轮弯曲疲劳建模方法。最后,对齿轮齿根喷丸强化工艺进行总结,并对其发展趋势进行了展望。

关键词：齿根弯曲疲劳喷丸表面完整性裂纹