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机械传动

机械传动

2026年08期

《机械传动》杂志，于1977年经国家新闻出版总署批准正式创刊，是中国机械工程学会机械传动分会和中国机械通用零部件工业协会齿轮分会两组织的会刊，在国内享有较高的声誉，在机械行业内具有重要的影响力。

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| 齿轮超声振动辅助磨削表面完整性研究综述

| 齿轮超声振动辅助磨削表面完整性研究综述

摘要：【意义】齿轮作为动力传递系统的核心构件，其表面完整性直接影响装备的服役寿命。超声振动辅助磨削(Ultrasonic Vibration-Assisted Grinding, UVAG)通过引入高频振动能，解决了高性能齿轮精密制造中切削力大、摩擦热积累严重等难题。【分析】系统梳理了齿轮UVAG装备的创新发展历程，重点分析了不同结构形式UVAG装备的关键技术特征。从表面完整性表征方法出发，深入探讨了超声振动对材料去除行为(表面粗糙度、残余应力分布及亚表层损伤控制)的调控机制。【结论】超声辅助加工能显著降低磨削力和磨削温度，改善齿轮表层物理力学性能，在精密加工领域具有独特的技术优势与工程应用潜力。【展望】未来研究应聚焦于超声振动系统与磨削工艺的深度融合，探索多物理场耦合作用下的表面质量演化规律，并致力于大型化、高频化UVAG成套装备的研发。
| 面向直升机传动的面齿轮润滑技术发展与应用展望

| 面向直升机传动的面齿轮润滑技术发展与应用展望

摘要：【意义】针对直升机传动系统面齿轮传动对润滑性能的严苛要求及现有研究中齿面接触-润滑耦合特性分析体系待完善、工程化应用技术路径不明确的问题，系统梳理面齿轮润滑技术研究进展，明确核心技术方向与发展趋势。【分析】首先，梳理面向直升机传动场景的面齿轮润滑技术研究脉络，明确该领域核心研究边界；其次，拆解面齿轮齿面接触特性分析核心技术，为润滑特性分析提供关键输入参数；然后，总结面齿轮齿面润滑特性分析方法与研究成果，厘清润滑性能关键影响因素；最后，结合直升机传动工程需求，展望该领域未来重点发展方向。
| 直升机传动系统振动/噪声抑制技术研究综述

| 直升机传动系统振动/噪声抑制技术研究综述

摘要：【意义】直升机传动系统是舱内噪声的关键来源，显著影响飞行品质与乘坐舒适性。系统梳理其振动/噪声抑制技术，可为工程设计、系统集成与国产化替代提供技术依据与实践指导。对国内外直升机传动系统振动/噪声抑制技术的研究进展进行综述。【分析】阐述了被动抑振技术(包括结构优化、阻振、吸振、隔振)和主动抑振技术(涵盖作动器和有源控制算法)；梳理了共轴反转双旋翼直升机、倾转旋翼直升机等具备高速飞行特性的特殊构型直升机传动系统振动抑制技术的研究现状。同时，探讨了磁性齿轮、陶瓷轴承和复合材料轴、机匣等新型传动部件的减振机制，以及电动尾桨、全电驱动等革命性电驱动技术的研究进展。最后，结合我国研究现状，提出多维度优化主动抑振技术、技术创新推动新型传动部件升级和发展新能源直升机等建议，以期提升我国直升机的国际竞争力。
| 直升机主减速器安装与支撑技术发展与特点分析

| 直升机主减速器安装与支撑技术发展与特点分析

摘要：【意义】针对直升机主减速器安装与支撑所用的撑杆，结合撑杆结构的发展方向，对当前周期撑杆与智能撑杆的技术发展现状进行分析。【分析】首先，介绍了直升机主减速器安装与支撑的布局形式；其次，归纳分析了各安装与支撑布局形式的结构特点和适用范围；最后，结合典型机型案例，总结了不同安装与支撑布局形式在常规单旋翼与共轴双旋翼直升机上的应用现状。【展望】提出材料轻量化与智能算法的协同优化是未来提升支撑系统动态性能的关键路径。
| 空间飞行器用谐波减速器研究进展

| 空间飞行器用谐波减速器研究进展

摘要：【意义】阐述了谐波减速器对天线、太阳翼和机械臂等空间可展开机构的重要意义。从齿形设计、波发生器结构设计、材料选择和润滑方式等4个方面对国内外空间飞行器用谐波减速器的研究进展进行了综述。【分析】总结了空间谐波减速器中刚轮与柔轮不同齿形类型(包括渐开线齿形、圆弧齿形、其他齿形)的优缺点及适用工况，介绍了齿廓修形的方法；归纳了波发生器结构(包括椭圆凸轮、双圆盘式、组合曲线凸轮等)的设计思路；介绍了空间谐波减速器的材料选择及常见的材料编号，阐述了热处理工艺的作用；总结了空间谐波减速器的3种主要润滑方式(脂润滑、固体润滑、固液复合润滑)，说明了3种润滑方式的优缺点及空间常用润滑材料。针对空间谐波减速器高承载和长寿命的发展趋势，提出未来的研究重点与发展方向。
| 基于齿面完整性参数实测分析的航空弧齿锥齿轮跑合擦伤研究

| 基于齿面完整性参数实测分析的航空弧齿锥齿轮跑合擦伤研究

摘要：【目的】齿面擦伤、磨损、胶合等是航空弧齿锥齿轮齿面主要失效形式。目前的失效形式评估忽略了齿面完整性参数的影响，难以准确评判齿面擦伤故障表象与损伤程度之间的关联。为准确评判完整性参数和齿面损伤程度的关联规律，开展了研究。【方法】以某航空主减速器弧齿锥齿轮为研究对象，系统测量并分析了齿轮在擦伤前后齿面完整性参数——表面粗糙度、残余应力及表层晶体组织的演变规律。借助擦伤前后表面形貌偏态和不同层深晶
| 航空直齿圆柱齿轮多自由度近净成形方法研究

| 航空直齿圆柱齿轮多自由度近净成形方法研究

摘要：【目的】面向航空装备直齿圆柱齿轮优质、高效的制造需求，针对利用模锻、挤压等传统单自由度成形方法制造航空直齿圆柱齿轮时齿形填充困难且成形载荷过大等问题，创新性地提出航空直齿圆柱齿轮多自由度成形新思路，即通过辗压模连续局部多自由度加载提升金属流动能力，减小成形载荷，同时细化齿轮晶粒组织，形成沿齿形连续分布的金属流线，进而提升齿轮强度、延长疲劳寿命，为高强韧、长寿命航空直齿圆柱齿轮制造提供新技术路径。【方法】首先，采用有限元仿真技术探究坯料形状对齿形填充效果及成形载荷的影响规律，据此提出坯料优化设计方法；其次，揭示成形过程中齿形填充规律、等效应变分布与演变规律以及金属流线演变规律；最后，依据有限元仿真结果开展航空直齿圆柱齿轮多自由度近净成形工艺试验，并对试验样件进行晶粒尺寸和金属流线检测，验证上述有限元仿真模型和仿真结果的有效性。【结果】结果表明，采用圆台形坯料可有效提升齿形填充效果，并降低成形载荷，最终获得了齿形填充饱满的航空直齿圆柱齿轮样件；同时，多自由度成形方法能够向齿形区域引入剧烈塑性变形，不仅可有效细化齿轮晶粒，还能形成沿齿形连续分布的金属流线。因此，多自由度近净成形技术可以实现航空直齿圆柱齿轮的高性能制造。
| 基于晶体塑性有限元的航空齿轮超声振动辅助磨削残余应力计算与试验验证

| 基于晶体塑性有限元的航空齿轮超声振动辅助磨削残余应力计算与试验验证

摘要：【目的】航空齿轮对表面完整性要求严苛，超声振动辅助磨削(Ultrasonic Vibration-Assisted Grinding, UVAG)有助于提升齿面残余压应力与抗疲劳性能，但其热-力-微观塑性耦合机制仍需进一步阐明。为此，建立同时考虑超声振动与热-力耦合的晶体塑性有限元模型(Crystal Plasticity Finite Element Model, CPFEM)，
| 航空圆柱齿轮内啮合抛光珩齿三维表面粗糙度预测与试验验证

| 航空圆柱齿轮内啮合抛光珩齿三维表面粗糙度预测与试验验证

摘要：【目的】航空圆柱齿轮内啮合抛光珩齿可提升齿面质量、降低传动噪声。针对现有珩齿粗糙度预测模型仅能表征二维特征、未考虑珩磨轮弹性顺应性的不足，构建适配抛光珩齿工况的三维表面粗糙度正向预测方法，为工艺参数优化提供支撑。【方法】首先，基于共轭啮合规律与磨粒切削机制，推导工艺参数驱动的磨粒切削深度与切削次数，为材料去除定量计算提供参数依据；其次，将磨粒渐进去除齿面微观凸峰的过程等效为三维高度
| 蜗杆刀具滚磨摆线轮加工原理仿真与滚齿试验

| 蜗杆刀具滚磨摆线轮加工原理仿真与滚齿试验

摘要：【目的】摆线轮是旋转矢量减速器的核心部件，其高效、精密的加工方法对保证减速器的性能至关重要。鉴于此，提出一种摆线轮滚齿、磨齿加工的基本原理方法。【方法】首先，通过螺旋面形成原理与空间坐标变换，求解啮合方程，建立摆线轮封闭齿廓曲线、蜗杆刀具及螺旋线修形的几何运动模型。其次，利用Vericut软件构建滚磨机床原理样机，对形成曲面进行运动仿真，并与理论曲面进行对比。【结果】仿真结果与理论值的偏差小于0.004 mm。滚齿加工试验结果证明了所建理论模型的正确性和蜗杆刀具滚磨加工技术的可行性，为摆线轮连续齿廓高效加工、三维拓扑修形奠定了基础。
| 基于机器学习的弧齿锥齿轮齿面粗糙度预测方法

| 基于机器学习的弧齿锥齿轮齿面粗糙度预测方法

摘要：【目的】为解决弧齿锥齿轮齿面粗糙度参数优化与预测精度不足的问题，进而克服传统方法难以有效处理复杂的非线性关系和多变量影响的局限，采用机器学习模型对弧齿锥齿轮齿面粗糙度进行预测。【方法】首先，基于弧齿锥齿轮磨削试验数据集，分别利用机器学习方法中的决策树(Decision Tree, DT)、支持向量回归(Support Vector Regression, SVR)和人工神经网络(Artificial Neural Network, ANN)模型构建弧齿锥齿轮凸面和凹面的粗糙度预测模型，对比3种机器学习模型的预测结果；其次，采用多元线性回归方法推导考虑弧齿锥齿轮加工参数的齿面粗糙度预测计算式；最后，通过夏普利加性解释(SHapley Additive exPlanations, SHAP)分析各输入特征对预测的齿面粗糙度的贡献，为机器学习服务于高性能齿轮制造提供参考。【结果】结果表明，DT模型、SVR模型分别表现出欠拟合和过拟合状态，预测效果不佳；ANN模型可以完美地拟合数据，并精确预测齿面粗糙度，但计算速度相对较慢，其预测弧齿锥齿轮凸面和凹面粗糙度的平均相对误差分别为3.5%和6.09%。各输入加工参数对所预测的齿面粗糙度的影响程度由大到小依次为磨削速度、磨削深度、展成速度。
| 考虑齿廓特征的斜齿轮喷丸强化仿真研究

| 考虑齿廓特征的斜齿轮喷丸强化仿真研究

摘要：【目的】喷丸强化可通过在齿轮表层引入残余压应力显著提升齿轮抗疲劳性能。现有喷丸数值仿真多将齿面局部简化为平面，未充分考虑齿廓曲率的影响。为揭示齿廓曲率对残余应力分布的影响机制，建立考虑齿廓特征的斜齿轮喷丸仿真模型，探究齿面关键部位的残余应力分布规律。【方法】首先，基于Johnson-Cook材料本构模型，借助Abaqus软件构建喷丸强化显式动力学仿真模型，提出不同入射角度下的覆盖率计算方法，经与已有试验结果对比验证模型准确性，为后续分析提供可靠支撑；其次，推导斜齿轮齿顶圆、分度圆、公切线及过渡曲面中心处的法曲率、弹丸入射角度与速度计算方法，明确各部位齿廓特征参数；然后，开展一次喷丸仿真计算，分析齿面凹凸曲率对残余应力场的作用规律；最后，设计多组二次喷丸工艺方案，探究弹丸直径与喷丸速度对残余应力分布的调控效应。【结果】结果表明，齿面由凹面向凸面过渡过程中，表面残余压应力与最大残余压应力均呈递减趋势；过渡曲面中心处的表面残余压应力、最大残余压应力及残余应力层深度均为全齿面最大值；二次喷丸可有效提升最大残余压应力，增大二次喷丸弹丸入射速度为核心强化手段，可为斜齿轮喷丸工艺优化提供参考。
| 共轴直升机封闭差动行星轮系薄弱部件综合风险评估方法研究

| 共轴直升机封闭差动行星轮系薄弱部件综合风险评估方法研究

摘要：【目的】针对共轴直升机封闭差动行星轮系由于部件众多且故障概率不一导致的可靠性评估难题，识别系统薄弱部件及潜在故障模式，为采取针对性改进措施、延长系统使用寿命提供依据。【方法】首先，提出一种融合模糊集理论与逼近理想解排序(Technique for Order Preference by Similarity to Ideal Solution, TOPSIS)法的综合风险评估模型；其次，采用梯形模糊数构建了模糊评估矩阵，并结合层次分析法(Analytic Hierarchy Process, AHP)与熵权法确定了各评价指标的综合权重；最后，通过制定专家评分表并应用评估模型计算了各部件的排序指标，实现了对薄弱环节的定量化识别。【结果】结果表明，应用所提模型确定的最易发生故障的齿轮部件为差动级太阳轮，其主要故障模式表现为齿面磨损和齿根裂纹。评估结果为该轮系的结构优化与材料替换提供了明确的技术导向。
| 基于辐板结构优化的航空发动机齿轮传动系统避振设计方法研究

| 基于辐板结构优化的航空发动机齿轮传动系统避振设计方法研究

摘要：【目的】针对航空发动机齿轮传动系统在复杂工况下易发生行波共振，进而制约高可靠性轻量化设计的问题，开展齿轮辐板结构避振优化研究。【方法】首先，构建基于Kriging插值法与贝叶斯超参数优化的齿轮模态振频代理模型，替代高成本数值分析，高效预测结构参数对固有频率的影响；其次，以辐厚比、轮缘比为设计变量，建立系统质量最小化与综合啮合刚度最大化的多目标优化数学模型；然后，将代理模型嵌入非支配排序遗传算法Ⅲ框架，施加共振转速裕度等多类约束，开展多目标迭代寻优；最后，采用优劣解距离法对Pareto前沿解集进行综合评估，筛选最佳结构方案。【结果】结果表明，所构建代理模型对齿轮前3阶节径固有频率的决定系数 R² 分别达到96.8%、94.7%、98.8%，预测精度满足工程设计需求；经优化设计后，传动系统中存在行波共振风险的6个齿轮在连续运转及高转速工况下的共振点均被有效规避；相较于初始设计方案，齿轮组总体质量减轻14.4%，且各齿轮接触与弯曲疲劳安全系数仍分别满足大于1.25与1.5的强度标准。研究可为航空齿轮传动结构轻量化设计提供参考。
| 弧齿锥齿轮行波共振振动响应计算方法研究

| 弧齿锥齿轮行波共振振动响应计算方法研究

摘要：【目的】直升机传动系统弧齿锥齿轮中存在因齿轮啮合激励与齿轮固有的行波振动频率接近导致共振从而致使齿轮腹板断裂的问题，需要明确行波共振下齿轮的响应特性，以评估齿轮工作性能。为此，提出一种弧齿锥齿轮结构整体行波共振动响应计算仿真方法。【方法】基于被动齿轮轮齿所受的力为空间上的周期性函数，依据多个三角函数逼近周期性函数的思路，构造了半正弦形式的模拟激励；将齿轮静止放置，考虑重合度，施加行波共振模拟激励来拟合轮齿的真正受载状态，采用有限元法求解了弧齿锥齿轮行波共振动态响应，得到其结构整体的动态响应分布。【结果】动态响应测试结果表明，测试结果与仿真计算的对比误差不大于5.77%，验证了所提弧齿锥齿轮结构共振动响应分布计算仿真方法的有效性。基于已验证的方法分析了腹板4节径前行波共振响应，获得了腹板孔结构对行波共振的影响规律。
| 航空花键-转子系统错位花键动态特性分析

| 航空花键-转子系统错位花键动态特性分析

摘要：【目的】花键是航空动力传输系统的重要连接件，受制造误差、装配误差或工作载荷的影响，常会发生平行错位、角度错位和综合错位等情况，影响花键的啮合长度和各齿承载能力。为提高传动系统的平稳性，降低航空花键的故障率，开展了错位花键的啮合刚度特性分析。【方法】首先，引入花键啮合长度的概念，并将其等效为花键单齿切片的等效梯形截面的腰长，获得了花键单齿的啮合刚度；然后，建立航空花键-转子系统动力学模型，求解花键时变啮合长度；最后，将切片法和石川法相结合，以获得不同错位情况下的花键单齿啮合刚度并求解系统动力学响应。【结果】结果表明，增大静态平行错位量和静态角度错位量时，花键单齿啮合刚度的变化幅度及转子系统的动力学响应增大；静态平行错位量不变、改变静态角度错位量时，花键啮合刚度和转子系统的动力学响应变化不明显；静态角度错位量不变、增大静态平行错位量时，花键啮合刚度和转子系统动力学响应变化明显。
| 直齿轮时变啮合刚度解析方法原理与对比分析

| 直齿轮时变啮合刚度解析方法原理与对比分析

摘要：【目的】齿轮时变啮合刚度变化受初始参数、装配误差、重合度、磨损及热力耦合效应等多因素耦合影响。针对现有数值计算方法多样性导致的适用性边界模糊问题，基于齿轮啮合刚度基本计算原理，系统阐述并对比了几种典型的数值计算方法。【方法】首先，以圆柱直齿轮副为研究对象，建立参数化模型；其次，基于参数化模型，构建有限元模型；再次，采用模块化面向对象的编程思路，对选取的典型数值计算方法(ISO 6336-1：2019标准、石川法、Weber法、势能法)进行程序实现；最后，求解有限元模型并对各方法进行数值计算，进而从时变啮合刚度变化规律、单齿刚度、柔度成分、平均啮合刚度、平均单齿刚度等角度，展开综合对比分析。【结果】研究表明，ISO 6336-1：2019标准的工程适用性强，但无法构建时变模型；解析法与有限元法具有相通的力学原理，但受模型简化与理论差异影响，二者相对误差可达14%；解析法所得齿轮柔度自齿根至齿顶呈非线性递增，与啮合变形规律一致，佐证了其建模合理性，但针对复杂齿轮或特殊工况需修正模型以提升适应性；势能法在综合考虑基体变形耦合效应的前提下，能以接近有限元法的精度(误差约1%)显著提升计算效率。该研究揭示了不同方法的差异与共性，可为算法的选择及高精度、高效率的齿轮刚度计算模型开发提供参考。
| 变导程蜗杆砂轮磨齿齿面扭曲补偿方法与试验验证

| 变导程蜗杆砂轮磨齿齿面扭曲补偿方法与试验验证

摘要：【目的】在磨削加工螺旋线鼓形斜齿轮时，容易出现齿面扭曲现象，导致齿面精度和传动性能下降。为此，提出一种利用变导程蜗杆砂轮对螺旋线鼓形斜齿轮进行抗扭曲磨削的方法。【方法】首先，基于蜗杆砂轮和斜齿轮之间的啮合关系，计算齿面瞬时接触线，获得不同齿宽位置处的齿面倾斜偏差和齿面扭曲量；其次，根据3个测量位置处的扭曲量计算结果，建立修整滚轮和蜗杆砂轮补偿段之间的变导程修整运动模型；最后，将齿面扭曲量计算、滚轮修整运动算法与数控系统有效结合，开发变导程蜗杆砂轮修整数控程序。【结果】结果表明，扭曲补偿后，左、右齿面扭曲量分别减少了93.6%和81.4%，验证了扭曲补偿算法的有效性。
| 航空新一代齿轮钢15Cr14Co12Mo5Ni短棒状磁痕产生机制研究

| 航空新一代齿轮钢15Cr14Co12Mo5Ni短棒状磁痕产生机制研究

摘要：【目的】15Cr14Co12Mo5Ni合金是新一代高强度、高耐温、高耐磨损的低碳高合金钢，广泛应用于航空航天、汽车变速箱等高端领域。磁粉检测在该合金构件的质量检验中具有重要作用，但短棒状磁痕的出现常常干扰检测结果。探讨短棒状磁痕的产生机制，分析其与合金内部微观组织结构、碳化物分布及锻造工艺之间的关系，可为优化锻造工艺、控制晶粒尺寸、抑制位错滑移带过度发育及降低磁痕干扰提供依据。

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