针对三峡升船机齿轮齿条在全寿命周期内可能面临疲劳失效的问题,基于驱动电动机以及同步轴转矩计算出的齿轮齿条载荷,构建了包含受力齿面、载荷循环次数的齿条载荷谱;结合齿条的S-N曲线、Miner线性累积损伤准则,计算了齿条在设计寿命35年内的损伤度及剩余疲劳寿命。此外,采用累积迭代法计算了齿条的接触、弯曲安全系数,实现了齿条实际载荷与设计载荷下安全系数的相互对比与运行安全性能验证。研究表明,齿条上齿面的啮合次数较多,其概率为73.03%;在设计寿命内,齿条上齿面的接触疲劳总损伤度为1.65×10-12,按载荷谱的总循环次数为1.87×1017;齿条上齿面的弯曲疲劳总损伤度为8.15×10-14,按载荷谱的总循环次数为3.78×1018,齿条在设计寿命35年后具有很长的剩余疲劳寿命;齿条的接触安全系数SH=2.958,弯曲安全系数SF=8.106,均大于所选取的较高可靠度下的最...

齿面摩擦力对齿面接触应力和接触疲劳寿命有着重要的影响。在对齿面接触疲劳寿命预估时,常忽略齿面摩擦力的影响,不利于齿面接触疲劳寿命的准确预估。为了准确预估齿面接触疲劳寿命,根据18CrNiMo7-6齿轮材料的齿面接触疲劳试验数据,基于三参数威布尔分布和名义应力法对R-S-N曲线进行拟合,在齿面接触应力的计算中引入时变摩擦因数,分析了时变摩擦因数对齿面接触疲劳寿命的影响,并通过齿面接触疲劳试验进行了验证。结果表明,由于时变摩擦因数的影响,采用传统的名义应力法所估计的齿面接触疲劳极限偏大,且随着应力的增大,摩擦因数对齿面接触疲劳寿命的影响呈减弱趋势。

地铁齿轮箱作为地铁车辆的核心部件,其可靠性决定了整辆列车的可靠性。地铁的运行过程包括启动、持续、高速、短路工况,短路工况箱体受力最大,可靠度最低。根据GB/T 21563—2018的测试要求,对某型号地铁齿轮箱箱体的超常工况(工况1)和实际运行过程中发生的短路工况(工况2)进行了可靠性分析。考虑铸造公差、材料参数、输入转矩的不确定性对箱体最大等效应力与最大变形的影响,采用CCD实验设计方法进行了样本计算并拟合出响应面,结合蒙特卡罗抽样得出静态可靠度;在此基础上,结合顺序统计量理论对多次载荷作用进行等效,得出了箱体随载荷作用次数变化的可靠度。结果表明,两种工况下,载荷作用105次后,箱体的可靠度仍然很高,符合设计要求;根据时变可靠度图得知,尽管工况2的应力均值小于工况1,但与工况1相比方差较大,这导致了工况2的可靠度下降...

三峡升船机齿轮齿条属低速重载开式硬齿面齿轮传动,一旦润滑不良极易产生齿面胶合等损伤,影响升船机运行的安全性和可靠性。根据三峡升船机的实际运行数据,采用油膜厚度准则系统分析了各种典型工况下齿轮齿条的润滑情况,推导了匀速工况时船厢误载水深与膜厚比之间的关系,计算了典型误载水深下润滑状态最危险啮合点的膜厚比;确定了船厢变速时齿轮齿条最差的润滑状态,分析了变速运行典型工况下的润滑状态与船厢水深的相关关系,进一步确定了较易产生胶合损伤的位置。结果表明,升船机匀速运行时,厢内水位处于最佳水位时,齿轮齿条的润滑状态最好;偏离最佳水位时,膜厚比随误载水深呈λ∝±Δh-0.13的幂函数形式下降;齿轮齿条处于最危险啮合点时,齿轮齿根与齿条齿顶相接触且在大误载水深下齿面间的润滑状态更为恶劣;升船机变速运动时,润...

基于斜齿轮时变接触线长度变化规律,推导了斜齿轮摩擦力和摩擦力矩的解析算法;基于时变摩擦因数模型,研究了滑动摩擦对齿面啮合力和啮合效率的影响。结果表明,考虑滑动摩擦时,齿面啮合力小于法向力,齿面啮合力随转速增大而增大,随齿面粗糙度和润滑油黏度增大而减小,且在多齿啮合区影响更显著;在时变摩擦因数作用下,平均啮合效率随转速、转矩增大而增大,随齿面粗糙度增大而降低,尤其在低温润滑油黏度较大时,影响较大。

齿面摩擦力对啮合齿轮副的胶合、宏微观点蚀及传动效率有着重要的影响。研究齿面摩擦力的计算与控制方法,对啮合齿轮副的性能优化和效率提升有着显著的工程意义。基于齿面摩擦力的重要作用,国内外诸多学者从摩擦因数计算、齿面摩擦力对啮合齿轮副接触损伤与动态特性的影响等多个方面进行了全面研究,但目前仍未形成统一的计算方法和设计规范,仍存在很多技术研究上的不足,尚难在工程中得到可靠应用。通过归纳总结国内外相关文献,阐述了当前齿面摩擦力的研究现状,梳理了研究中存在的难点及关注热点;同时,对齿面摩擦力的发展趋势进行了一定的预判,以期为今后齿面摩擦力的进一步深入研究提供可以借鉴的技术方向。

以某地铁现役齿轮箱三维模型为例,通过有限元仿真的方法对其进行模态分析,寻找箱体结构的刚度薄弱部位,并以此初步作为振动测点位置,并导出含有模态信息的柔性箱体,构造传动系统为刚体的刚柔耦合模型,进行动力学仿真,通过三维模型的修改制造含有断齿故障齿轮箱与正常状态齿轮箱,对比各测点有无故障下的振动数据,选用合适振动测量点。通过此方法可以提前选取合适的传感器测点位置,为试验过程中数据采集的有效性做好提前准备。