某聚丙烯挤压造粒机组主齿轮箱输出齿轮轴运行过程中发生断裂,通过断口分析、理化检验和强度校核,探究了该齿轮轴断裂失效的原因。结果表明,由于对应螺杆轴断裂造成瞬时冲击,导致该齿轮轴出现早期微动撕裂缺陷;在转矩和弯矩的复合交变载荷作用下,萌生早期裂纹并沿轴颈处扩展;当齿轮轴的有效承载面积减小到无法承受正常工作产生的扭转力矩时,齿轮轴发生断裂。另外,齿轮轴颈退刀槽处易形成应力集中,也是开裂的诱因之一。

滚磨光整加工是一种新型的微加工技术,能够去除材料表面的痕迹,降低齿面粗糙度,降低齿轮的啮合噪声。采用平行主轴式滚磨光整工艺对某航空弧齿锥齿轮进行光整加工实验研究,阐述了该光整工艺的加工机理,研究了光整磨料与齿轮表面间的相对运动情况;根据齿轮外圆处磨料的切削公式,分析了各因素的影响规律。结果表明,该滚磨光整加工工艺可以显著降低弧齿锥齿轮表面粗糙度,锥轴齿面粗糙度Ra值从0.8μm降至0.4μm左右,锥盘粗糙度值Ra从0.8μm降至0.3μm左右,齿面纹理的一致性明显提高。为后续分析弧齿锥齿轮的振动和噪声特性奠定了基础。

为提高凸轮轴的生产效率,基于遗传算法对传统凸轮轴生产线设备布局进行优化。以凸轮轴生产线物流费用最低为目标函数,生产车间总长度、总宽度、设备间保留最小间距等为约束条件,建立凸轮轴生产线数学模型,通过MATLAB软件求得最优解。根据所求得的布局解,利用Flexsim仿真软件对凸轮轴车间机床布局进行仿真。结果表明:凸轮轴的日产量明显增加,设备布局优化后的物流费用降低,达到了预期目标。