齿轮箱动力学模拟实验台

齿轮传动效率测试试验台设计说明书齿轮传动的效率即指一对齿轮的从动轮（轴）输出功率与主动轮（轴）输入功率之比。

当输入功率为P1，输出功率为P2时，则齿轮传动效率η可写为12221121///P P T n T n T iT η===式中：1T 、2T ——分别为输入轴和输出轴的转矩；1n 、2n ——分别为输入轴和输出轴的转速；i ——传动比，12/i n n =利用测试手段，通过测量齿轮试验箱的输入和输出轴的转矩和转速，即可由上式迅速确定齿轮的传动效率。

一：测定效率的方式：开放功率流式和封闭功率流式①开放功率流式：借助一个加载装置（机械制动器、电磁测功器或磁粉制动器）来消耗齿轮传动所传递的能量。

一般测试对象的功率减小时多采用此种形式。

优点：与实际工作情况一致，简单易行，实验装置安装方便。

缺点：动力消耗大，对于需作较长时间实验的场合（如疲劳试验），耗费能量尤其严重。

②封闭功率流式：采用输出功率反馈给输入从而形成功率流封闭。

一般测试对象的功率较大时或需作长时间试验时多采用此种形式。

优点：电源只提供齿轮传动中摩擦阻力所消耗的功率，可大大地减小功耗。

缺点：试验台的控制复杂，价格较高。

鉴于在学生实验中一般都是小功率，而且不需长时间试验，所以选择开放功率流式测定效率。

二：实验系统的技术参数1、齿轮箱的长度：400～600mm2、齿轮箱的宽度：200～400mm3、齿轮箱的高度：300～400mm4、转速调节范围：0～1440r/min5、传动比：2～206、功率条件范围：0～4kw7、扭矩测量范围：0～500N·m动力源测试对象负载三：动力源①直流电动机：将直流电能转换为机械能的转动装置。

电动机定子提供磁场，直流电源向转子的绕组提供电流，换向器使转子电流与磁场产生的转矩保持方向不变。

特点：1.调速性能好。

所谓“调速性能”，是指电动机在一定负载的条件下，根据需要，人为地改变电动机的转速。

直流电动机可以在重负载条件下，实现均匀、平滑的无级调速，而且调速范围较宽。

齿轮模拟故障试验台设计——齿轮箱设计摘要：齿轮模拟故障实验台，能够方便地模拟齿轮设备的典型故障，方便了科研人员进行故障诊断方法的研究验证过程，也为齿轮的故障诊断提供依据，节省了科研人员花费在布置实验的时间和精力。

该实验台还可用于教学实践中，提高学习认知水平。

设计齿轮模拟故障实验台就显得非常有必要。

本文通过了解国内外齿轮模拟故障实验台的模拟器结构设计的现状，设计了一种能模拟6种典型故障的齿轮模拟实验台，操作者能在运行中能连续观察齿轮从正常到发生故障的信号变化过程和故障齿轮啮合的合成信号。

本文完成了模拟器的总体方案分析和设计；重点计算了减速箱的结构尺寸、齿轮的几何参数和精度等级；设计了输入花键轴、输出花键轴、中间轴的结构尺寸，并进行了强度校核和精确校核；估算了各轴承的工作寿命，并校核了花键、平键强度。

关键词：齿轮；减速箱；设计；故障；模拟Gear Simulated FailureTest Platform Design- - Gear Box DesignAbstract: Gear simulated failure test platform can be representative of the equipment failure being easy for research personnel to carry on diagnosis study and the validation process. Also it provides accordance for the diagnoses of failure gear. At the same time, it helps scientific research personnel in the experiment of time and energy.The experimental stage also can be used in teaching practice and improve the level of cognition. Therefore, it is very necessary to design a gear simulated failure test platform.By learning the process of structural design of an emulator which is one part of gear simulated failure test platform, I have designed a simulation of six kinds of representative of the experiment in this article. Operators can observe consecutively the signal of the gear from normal to the wrong and the synthesis signal of the two meshing gear. This paper completed the general scheme analysis and design calculations of the simulator, designed the sizes of the gear box, the structure of the geometry of the parameters and precision level and calculated the structure parameters of the enter shaft, the output axis and the intermediate shaft. Then, I check the strength and carry on the precisely core size. At last, I estimated the working life of all the bearings checked the strength of all keys.Key words: gear; decelerator; design; breakdown; simulation目录1 绪论 .............................................................................................. 错误!未定义书签。

ZH-1 型机车齿轮箱磨合试验台使用说明书北京南北纵横轨道交通科技开发有限责任公司2005 年07 月目录ZH-1型机车齿轮箱磨合试验台......................................................... 1..1.用途、主要参数及构造 .......................................................... 3.1.1用途................................................................... .3...1.2主要参数.................................................................. 3..1.3 构造...................................................................... 3...2.使用方法 ..................................................................... 5..2.1试验准备.................................................................. 5..2.2试验................................................................... .5...2.3试验参考数据........................................................... 6..3.设备总成示意图 ............................................................... 7..4.电气原理图 ................................................................... 8..1. 用途、主要参数及构造 1.1用途ZH-1型机车齿轮箱磨合试验台可以实现东方红5型、东方红21型、GK1C 型内燃工矿机车的机车齿轮箱进行磨合试验。

750kW风力机组齿轮箱动力学仿真分析引言风力机组作为一种新型的可再生能源装备，已经在全球范围内得到了广泛的应用。

其中，齿轮箱作为风力机组的核心部件之一，起着转换风能为电能的重要作用。

因此，风力机组齿轮箱的工作状态和性能对整个风力机组的运行稳定性和发电效率具有重要影响。

在此背景下，本文将对一款750kW风力机组的齿轮箱进行动力学仿真分析，以探究其运行状态、性能特征等相关问题。

1.750kW风力机组齿轮箱的结构与工作原理750kW风力机组的齿轮箱主要由主轴、齿轮、轴承和润滑系统组成。

其结构如图1所示。

（图1 750kW风力机组齿轮箱结构图）其中，主轴作为齿轮箱的核心部件，负责将风轮旋转的动能传递到齿轮上，从而实现电能的转化。

齿轮是整个齿轮箱的核心部分，主要分为一级、二级和三级齿轮。

它们的不同组合方式可以实现不同的转速和转矩输出，以适应不同的风速变化。

轴承则通过支持主轴，减少主轴的受力和磨损情况，从而延长其寿命并提高转速性能。

润滑系统则起到润滑保护的作用，使齿轮箱能够在高速旋转和重载工况下正常运行。

2. 750kW风力机组齿轮箱的动力学模型与仿真分析为了对750kW风力机组齿轮箱的运行状态和性能进行深入了解，我们需要基于可靠的动力学模型进行仿真分析。

具体来说，我们可以采用以下步骤实现：2.1. 几何建模和参数定义首先，需要对750kW风力机组齿轮箱进行几何建模和参数定义。

这包括齿轮箱的三维模型、材料参数、尺寸参数、接口参数等。

在定义材料参数时，需要考虑到其弹性模量、泊松比、密度等因素，以反映材料的物理特性。

在定义尺寸参数时，需要根据实际设计要求指定齿轮箱的各种尺寸参数和工作状态参数，如齿轮啮合度、轴向载荷、径向载荷等。

2.2. 运动学分析与求解完成几何建模和参数定义后，我们需要进行运动学分析和求解，以获得齿轮箱的运动状态和动力特征。

这包括运动学约束方程、位置、速度和加速度等参数的计算。

同时，为了更加准确地描述齿轮箱的运动状态，我们还可以考虑增加一些约束，如位移约束、角速度约束、加速度约束等。

实验11 封闭功率流式齿轮试验CLS —Ⅱ试验台为小型台式封闭功率流式齿轮试验台采用悬挂式齿轮箱不停机加载方式，加载方便、操作简单安全，耗能少。

在数据处理方面，即可直接用抄录数据手工计算方法，也可以计算机接口组成有数具采集处理，结果曲线显示，信息储存、打印输出等多种功能的自动化处理系统，该系统具有重量轻、机电一体化相结合等特点。

本试验台用于机械设计等课程的教学实验。

可进行齿轮传动效率试验，小模数齿轮的承载能力试验。

通过试验，使学生能了解封闭功率流式齿轮试验台的基本原理特点及齿轮传动效率的测试方法。

一、 实验目的1、 了解封闭功率流式齿轮试验台的基本原理、结构及特点2、 掌握齿轮传动效率的测试方法。

二、设备和工具（一）试验台主要技术参数 1.试验台齿轮模数 m=22.齿 数 Z 4=Z 3=Z 2=Z 1=383.中心距 A=76mm4.速比 I=15.直流电机额定功率 P 电=200W6.直流电机转速 N 电=50—2000r/m7.最大封闭扭距 T B =15NM8.最大封闭功率 P B =3KW （二）试验台机械结构试验台的结构如图11-1a 所示，由定轴齿轮副、悬挂齿轮箱、扭力轴、双万向联轴器等组成一个封闭机械系统。

(a) (b)1、 悬挂电机2、浮动联轴器3、转速传感器4/11、定轴齿轮副5、刚性联轴器6、悬挂齿轮箱7、砝码8/9、悬挂齿轮副10、万向联轴器12、脉冲发生器13、转矩传感器图11-1 试验台的结构简图电机采用外壳悬挂结构，通过浮动联轴器和齿轮轴相联，与电机悬臂相连的转矩传感器把电机转矩信号送入实验台电控箱，在数码显示上直接读出。

电机转速由测速传感器4测出，同时送往电控箱中显示。

（三） 实验台电子系统 1.系统框图电控箱内系统的结构框图如图11-2所示。

2345图11-2 实验台系统框图2.电控箱操作部分主要部分集中在电控箱正面的面板上，面板的布置如图11-3所示：图11-3 面板的布置图在电控箱背面备有微机RS232接口、转矩、转速输入接口等，其布置情况如图11-4示；图11-4 电控箱后板布置电源插座2、转矩增益调节电位器3、RS232接口4、转矩输入接口5、转速输入接口三、实验原理1、功率流方向的确定由图1（b）可知，试验台空载时，悬臂齿轮箱的杠杆通常处于水平位置，当加上一定载荷之后（通常加载砝码是0.5kg以上）悬臂齿轮箱会产生一定角度的翻转，这时扭力轴将有一个力矩T9作为齿轮9（其方向为顺时针），万向节也有一力矩T9`作用于齿轮9`，（其方向也为顺时针，如忽略磨檫，T 9`= T 9）。

800KW机械封闭式齿轮箱试验台说明书一、试验台的总体结构及原理适用于800KW的各类工业齿轮箱的机械封闭式试验台的总体结构如附图一所示，它主要有主驱动直流电机与相应的控制系统、陪试齿轮箱、转矩转速传感器、扭力轴、加载装置、液压润滑站与动力站、工控机及操作台等几部分组成，为满足振动、噪声及油温测定的要求，另配有测振仪、精密声级计及测温装置等。

试验台的主要技术参数为：（1）主驱动电机功率90KW（2）主驱动电机最高转速1500r/min（3）试验齿轮箱最大传递功率800KW（4）润滑站压力≤1.5Mpa（5）动力站压力≤32MPa试验时，被试齿轮箱背靠背串联于试验台的封闭传动链中，主电机驱动试验台回转并可按要求调整其驱动转速。

加载时，依靠加载器使封闭回路产生一强制弹性变形，形成所谓的“封闭功率”，借此也实现对被试齿轮箱的加载，主电机回转时所提供的功率仅仅是试验台系统回转时所消耗的功率，即用较小的驱动功率就可实现很大功率齿轮箱的试验。

试验台的加载在静态、动态下均可进行，且可随时加载卸载。

试验过程中的转矩、转速及功率等通过转矩转速传感器传输至二次仪表或工控机，统一打印或显示。

试验台的调速、加载卸载、数据显示及处理可集中于一台工控机上，便于进行操作、控制，同时亦留有手动接口，以便万一计算机系统出现故障时启用。

试验台液压润滑站集中实现对陪试箱的润滑供油，油站配有压力、温度报警功能。

液压动力站为试验台加载装置提供液压动力及控制功能。

润滑站和液压动力站集中置于车间地下室内。

与试验台配套选用的转矩转速传递器、机械效率仪、振动测试装置、精密声级计及测温仪表等，都充分考虑到了试验要求，能保证足够的检测精度。

陪试齿轮箱设计时充分考虑了试验台运行时要求其可靠及长寿命的特点，齿轮件采用优质齿轮钢，渗碳淬火、磨齿、精度5级，箱体设计则主要考虑其刚度及分布的合理性等问题。

为确保试验时现场工作人员的安全,试验台主要回转件均加装安全罩。

基于STFT和CNN的齿轮箱故障诊断
余传粮;梁睿君;冉文丰;王志强
【期刊名称】《机械制造与自动化》
【年(卷),期】2022(51)3
【摘要】针对浅层机器学习方法应用于齿轮箱故障诊断故障识别率低的问题,提出一种基于短时傅里叶变换和卷积神经网络的齿轮箱智能故障诊断方法。

对齿轮的振动信号进行短时傅里叶变换得到时频图并输入到CNN故障诊断模型,根据模型输出的结果给出齿轮箱的故障状态,从而实现齿轮箱的故障诊断。

在齿轮箱动力学模拟实验台采集多种不同故障齿轮的振动信号进行实验验证。

实验结果表明:该方法能有效识别齿轮的故障状态,故障诊断准确率能够达到100%。

【总页数】4页(P152-154)
【作者】余传粮;梁睿君;冉文丰;王志强
【作者单位】南京航空航天大学机电学院
【正文语种】中文
【中图分类】TH132.41
【相关文献】
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4.基于1D-CNN-LSTM混合神经网络模型的风电机组行星齿轮箱故障诊断
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