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En tant que composant de transmission indispensable dans les équipements mécaniques, les performances des engrenages jouent un rôle décisif dans l’efficacité de fonctionnement, la stabilité et la durée de vie de l’ensemble du système mécanique. Alors que la technologie industrielle continue d’évoluer, les donnéesÉtudes de cas pour optimiser la conception des engrenages, la sélection des matériaux et l’établissement de normes sont devenus les principaux moyens d’améliorer les performances des engrenages. Cet article fournira un aperçu approfondi de l’application pratique des méthodes basées sur les données dansOptimisation de la conception des engrenages avec des exemples concrets.

Quels sont les facteurs qui influencent la qualité des engrenages ?

LeLa qualité de l’engrenage est principalement déterminée par les facteurs suivants :

Comment pouvez-vous optimiser la conception des engrenages à l’aide d’études de cas basées sur des données ?

Voici unExemple étape par étape de la façon dont vous pouvez optimiser la conception de vos engrenagesÀ l’aide d’une étude de cas basée sur des données :

• Collecte de données:Vaste collection de données multidimensionnelles, y comprisParamètres de conception des engrenages, tels que le module, le nombre de dents, l’angle de pression, etc. ; Données sur les propriétés du matériau, telles que la résistance, la dureté, la résistance à l’usure, etc. Les paramètres du processus de fabrication, tels que la température et la durée du traitement thermique ; et les données relatives au fonctionnement réel de l’engrenage, telles que les niveaux de bruit, les amplitudes de vibrations, les changements de température, etc.
• Analyse des données :Des algorithmes d’apprentissage automatique sont utilisés pour effectuer une analyse approfondie des données collectées afin d’identifier les facteurs clés qui affectent les performances de l'et de mettre en évidence la corrélation entre ces facteurs.
• Maquette :Sur la base des résultats de l’analyse des données, un modèle mathématique peut être construit pour prédire les performances des engrenages. À l’aide de ce modèle, les performances des engrenages de différentes conceptions peuvent être rapidement évaluées.
• Optimisation de la conception :Algorithmes d’optimisation tels que les algorithmes génétiqueset l’algorithme d’optimisation d’essaim de particules sont utilisés pour rechercher le schéma de conception le plus idéal sous les contraintes définies par le modèle mathématique. Grâce à des calculs itératifs, les paramètres de conception sont continuellement optimisés et ajustés jusqu’à ce que les objectifs de performance prédéfinis soient atteints.
• Validation et tests : Valider et tester des conceptions optimisées pour en faire des produits réelspour vérifier qu’ils fonctionnent comme prévu. Selon les retours du test, le modèle mathématique construit est ajusté et amélioré à nouveau pour améliorer la précision de la prédiction du modèle.

Quels sont les types courants de matériaux d’engrenage ?

Fabriqué en acier

• Acier forgé :L’acier au carbone ou l’acier allié est généralement utilisé et sa teneur en carbone est de l’ordre de 0,15 % à 0,6 %. Pour les engrenages qui ne nécessitent pas une résistance, une vitesse et une précision élevées, une surface de dent molle (dureté≤350HBS) peut être utilisée, ce qui est pratique pourUsinage d’engrenagesOpérations;Pour les engrenages qui doivent être usinés avec précision, l’acier allié est généralement utilisé pour les fabriquer afin d’améliorer la dureté et la résistance à l’usure de la surface de la dent.
• Acier moulé :L’acier moulé a une bonne résistance à l’usure et une résistance élevée. Lorsque la taille structurelle de l’engrenage est plus grande, l’acier moulé est souvent le choix le plus courant.
• Matériau de la fonte :Les engrenages en fonte sont principalement utilisés dans des scénarios avec des exigences de résistance relativement faibleset résistance à l’usure. La fonte grise a une bonne adhérence et une bonne résistance à la corrosion, et dans le domaine des engrenages d’entraînement ouverts et à basse vitesse, la fonte grise ou la fonte ductile est le matériau de choix le plus courant.

Matériau en alliage de cuivre

• Laiton (H62) :Le laiton a une bonne conductivité électrique, une résistance à l’usure moyenne et un coût relativement faible.
• Bronze au béryllium (C17000) :Le bronze au béryllium a un module d’élasticité ultra-élevé (125GPa) et une excellente résistance à la fatigue.

Matériaux non métalliques :

Dans les dispositifs de transmission à grande vitesse, à charge légère et de faible précision, les pignons sont généralement constitués deMatériaux non métalliquestels que le tissu, le plastique, le nylon, etc., dont le but principal est de réduire le bruit généré pendant le fonctionnement.

Comment une approche basée sur les données joue-t-elle un rôle dans la sélection des matériaux d’engrenage ?

Les matériaux jouent un rôle décisif dans les performances des engrenages. Les méthodes basées sur les données peuvent prédire les performances de différents matériaux dans des scénarios d’application spécifiques en effectuant une analyse approfondie de la composition chimique, du processus de traitement thermique et des données de fonctionnement réelles des matériaux. Lors de la sélection des matériaux, des facteurs tels que le coût des matériaux, la difficulté de traitement et les performances peuvent être pris en compte de manière exhaustive pour effectuer une analyse coûts-avantages et sélectionner le matériau le plus rentable. De plus, les méthodes basées sur les données peuvent également aider à découvrir les goulets d’étranglement des performances des matériaux existants et fournir des conseils solides pour la recherche et le développement et l’optimisation de nouveaux matériaux.

Cas 1 : Piqûre de la surface de la dent du réducteur d’éolienne

Description du problème

Après que le temps de fonctionnement d’un réducteur d’éolienne ait atteint 8000 heures, la surface de la dent semble être une fosse en écailles de poisson, ce qui est un phénomène typique de piqûre de la surface des dents.

Diagnostic de la cause

1. La viscosité du lubrifiant n’est pas conforme à la norme : la viscosité du lubrifiant utilisé ne répond pas à la norme ISO VG 320 spécifiée par la conception.
2. Gradient de dureté de surface déraisonnable : Il y a un problème avec le gradient de dureté de la surface de la dent, et lorsque la surface de la dent est soumise à des contraintes alternées, des fissures de fatigue sont faciles à se produire, puis se transforment progressivement en corrosion par piqûres.

Solution de contournement

1. Remplacement de l’huile de lubrification : Utilisez une huile de lubrification conforme à la norme ISO VG 320 pour garantir de bons résultats de lubrification.
2. Optimiser le processus de traitement thermique : Le traitement de cémentation profonde est utilisé pour rendre le gradient de dureté de la surface de la dent plus raisonnable, afin d’améliorer la résistance à la fatigue de la surface de la dent.
3. Améliorations des matériaux : Envisagez un matériau plus résistant aux piqûres, tel que l’acier 18CrNiMo7 - 6.

Résultats

Après avoir pris les mesures ci-dessus, les performances anti-piqûres de l’engrenage sont considérablement améliorées et la durée de vie de la boîte de vitesses est effectivement prolongée.

Cas 2 : Problème de rupture d’engrenage d’un engrenage d’engin de construction

Détails de l’échec

L’engrenage du module 6 se brise lorsqu’il est soumis à une charge de choc de 12 000 Nm.

Résolution des causes profondes

• Congé de transition de racine insuffisant : La valeur réelle du congé de transition de racine R n’est que de 0,25 mm, ce qui ne répond pas à la norme R≥0,4 mm requise par la conception.
• Concentration de contrainte sévère : Le congé de transition de la racine de la dent est trop petit, ce qui entraîne une aggravation de la concentration de contrainte, ce qui rend l’engrenage facile à casser lorsqu’il est soumis à une charge de choc.

Solution

1. Optimisation de la conception :À l’aide d’un logiciel tel que SolidWorks, la conception de l’engrenage est optimisée pour garantir que le congé de transition de la racine répond aux exigences de la norme.
2. Traitement de renforcement par grenaillage de précontrainte :Un traitement de renfort de grenaillage est appliqué à l’engrenage pour améliorer la résistance à la fatigue de la racine de la dent.
3. Améliorations matérielles :Envisagez d’utiliser des matériaux ayant une meilleure ténacité, tels queacier à haute résistance, pour améliorer la capacité de charge des engrenages.
4. Effet de la mise en œuvre :Après l’optimisation de la conception et le traitement de renforcement du grenaillage, la capacité portante de l’engrenage a été considérablement améliorée et la récurrence des dents cassées a été efficacement évitée.

Cas 3 : Usure de la surface des dents des équipements métallurgiques

Description du problème

Lors du fonctionnement de l’engrenage dans un équipement métallurgique, la surface de la dent est gravement usée, ce qui entraîne une réduction de l’efficacité de la transmission.

Diagnostic de la cause

• Mauvaise lubrification : L’environnement de travail de l’équipement est difficile et l’huile de lubrification est très sensible à la contamination, ce qui entraîne des résultats de lubrification insatisfaisants.
• Usure abrasive : Des matériaux abrasifs tels que la limaille de fer et les particules de sable sont mélangés entre les surfaces des dents, ce qui accélère l’usure de la surface des dents.

Solution de contournement

• Améliorer les conditions de lubrification : changer régulièrement l’huile de lubrification pour assurer la propreté de l’huile de lubrification ; Des lubrifiants contenant des additifs anti-usure peuvent être envisagés.
• Transmission de type fermé : La transmission de type ouvert d’origine est remplacée par une transmission de type fermé afin de réduire les effets néfastes des impuretés externes sur la surface de la dent.
• Améliorer la dureté de la surface de la dent : améliorer la dureté de la surface de la dent grâce au processus de traitement thermique et améliorer la résistance à l’usure de la surface de la dent.

Résultats

En améliorant les conditions de lubrification et en augmentant la dureté de la surface de la dent,L’usure de la surface de la dent a été considérablement améliorée, et l’efficacité de la transmission a été améliorée.

Quel est le processus de développement de la norme Data-Driven Gear ?

Une approche axée sur les données joue un rôle de plus en plus essentiel dans l’élaboration des normes d’engrenage. Dans le passé, les normes traditionnelles étaient principalement construites sur la base de l’expérience et des expériences, mais avec l’avancement continu de la technologie et les scénarios d’application de plus en plus diversifiés, les normes traditionnelles peuvent ne pas être en mesure de répondre aux besoins réels du jour. L’approche axée sur les données consiste à fournir une base scientifique et précise pour l’élaboration de normes d’engrenage grâce à une analyse approfondie de données d’exploitation massives. Les étapes spécifiques de développement sont les suivantes :

1. Collecte et intégration des données :Collectez à grande échelle les données de fonctionnement des engrenages dans différents scénarios et intégrez ces données pour garantir l’intégrité et la cohérence des données.
2. Analyse et exploitation des données :Approfondissez les données collectées pour identifier avec précision la corrélation entre les performances des engrenages et divers facteurs d’influence, et prédire les modes de défaillance possibles.
3. Identification des exigences de performance :Selon les résultats obtenus à partir de l’analyse des données, les exigences de performance de l’engrenage sont clarifiées et le poids est raisonnablement attribué à chaque exigence de performance.
4. Formulation standard et optimisation :Tout d’abord, rédigez un projet de norme, vérifiez la faisabilité de celui-ci, puis optimisez-le et ajustez-le pour vous assurer que la norme est scientifique et pratique.
5. Mise en œuvre de la norme et retour d’expérience :Promouvoir activement l’application des normes dans la pratique, suivre leurs effets d’application, et améliorer et perfectionner continuellement les normes en fonction des retours d’expérience.

Quelles industries ont une demande pour des engrenages personnalisés ?

Industrie des machines et équipements industriels :Équipements industriels tels que les machines-outils, grues, machines d’impression, etc. Étant donné que différents équipements ont des exigences différentes pour les engrenages en termes de précision, de résistance à l’usure, de capacité portante, etc., il est nécessaire de personnaliser les engrenages en fonction de besoins spécifiques.

Industrie automobile :Dans le domaine automobile, afin de réaliser la fonction de transmission de puissanceet la régulation de la vitesse, des engrenages de haute précision doivent être utilisés pour réaliser la transmission et le différentiel. Les solutions d’engrenages personnalisées peuvent fournir des engrenages qui répondent à des exigences spécifiques et contribuent à améliorer l’efficacité de la transmission du véhicule et la stabilité de conduite.

Domaine aérospatial :Ce domaine a des exigences extrêmement élevées pour les engrenages en termes de précision, de matériau,finition de surfaceetc. Des solutions d’engrenages personnalisées peuvent répondre à ces besoins particuliers et assurer la stabilité et la fiabilité de la transmission de l’avion.
Robotique et automatisation :Les articulations de robots, les systèmes de transmission et d’autres composants nécessitent des engrenages de haute précision pour un contrôle précis des mouvements. Les engrenages personnalisés peuvent répondre aux exigences particulières du robot en termes de taille, de poids et de précision des engrenages.

Résumé

À travers des études de cas, nous pouvons voir que les méthodes basées sur les données présentent des avantages significatifs dans l’optimisation de la conception des engrenages. En collectant et en analysant une grande quantité de données, nous pouvons découvrir les facteurs clés affectant les performances des engrenages et leurs interrelations, fournissant un soutien solide pour l’optimisation de la conception. À l’avenir, avec le développement continu de technologies telles que le big data et l’intelligence artificielle, les méthodes basées sur les données joueront un rôle plus important dans l’optimisation de la conception des engrenages. Dans le même temps, nous devons également garder un œil sur laDéveloppement de nouveaux matériaux et de nouveaux procédés, et de les appliquer à la conception des engrenages afin d’améliorer encore les performances et la fiabilité des engrenages.

Démenti

Le contenu de cette page est fourni à titre informatif seulement.Série LSAucune déclaration ou garantie de quelque nature que ce soit, expresse ou implicite, n’est faite quant à l’exactitude, l’exhaustivité ou la validité des informations. Il ne faut pas en déduire les paramètres de performance, les tolérances géométriques, les caractéristiques de conception spécifiques, la qualité des matériaux et le type ou la fabrication que le fournisseur ou le fabricant tiers fournira par l’intermédiaire du réseau Longsheng. Ceci est de la responsabilité de l’acheteurDemander un devis pour des piècesdéterminer les exigences spécifiques applicables à ces pièces.S’il vous plaîtContactez-nousPour en savoir plusEFL’ormation.

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Foire aux questions

1.Qu’est-ce que l’optimisation de la conception des engrenages basée sur les données ?

L’optimisation de la conception des engrenages basée sur les données est une méthode qui utilise le big data, l’apprentissage automatique et les algorithmes d’intelligence artificielle pour améliorer la conception des engrenages, les matériaux et les normes. En collectant et en analysant une grande quantité de données expérimentales, de données de simulation et de données de fonctionnement réel, il est possible d’identifier les facteurs clés affectant les performances des engrenages et de proposer des solutions de conception optimisées sur cette base. Cette méthode peut raccourcir considérablement le cycle de conception et améliorer la précision et la fiabilité de la conception.

2.Quels sont les avantages des méthodes basées sur les données par rapport aux méthodes traditionnelles ?

Les méthodes basées sur les données présentent des avantages significatifs par rapport aux méthodes traditionnelles. Tout d’abord, il est efficace et rapide, et peut traiter automatiquement de grandes quantités de données, générer et évaluer rapidement plusieurs solutions de conception et raccourcir considérablement le cycle de conception. Deuxièmement, il est plus précis et, sur la base de grandes quantités de données et d’algorithmes d’analyse, il peut prédire plus précisément les indicateurs de performance des engrenages. Enfin, il est flexible et peut s’adapter à différents scénarios d’application et besoins. En ajustant les paramètres de l’algorithme ou en introduisant de nouveaux ensembles de données, différents types de conceptions d’engrenages peuvent être facilement optimisés.

3. Comment optimiser la conception des engrenages grâce à des études de cas basées sur des données ?

Les étapes pour optimiser la conception des engrenages grâce à des études de cas basées sur les données comprennent principalement : premièrement, collecter des données multidimensionnelles, notamment les paramètres de conception, les propriétés des matériaux, les processus de fabrication et les données de fonctionnement réelles ; deuxièmement, utiliser des algorithmes d’apprentissage automatique pour analyser les données et identifier les facteurs clés et leurs interrelations ; ensuite, construire un modèle mathématique pour prédire les performances des engrenages en fonction des résultats de l’analyse ; Ensuite, utilisez des algorithmes d’optimisation pour rechercher la meilleure solution de conception sous les contraintes du modèle ; Enfin, fabriquez et testez réellement la solution de conception optimisée pour vérifier si ses performances répondent aux attentes.

4.Comment l’approche basée sur les données fonctionne-t-elle dans la sélection des matériaux d’engrenage ?

L’approche basée sur les données joue un rôle important dans la sélection des matériaux d’engrenage. Il peut prédire les performances de différents matériaux dans des scénarios d’application spécifiques en analysant la composition chimique, le processus de traitement thermique et les données de fonctionnement réelles des matériaux. Dans le même temps, il peut également examiner de manière exhaustive le coût, la difficulté de traitement et les performances des matériaux, effectuer une analyse coûts-avantages et sélectionner les matériaux les plus rentables. En outre, il peut également découvrir les goulets d’étranglement des performances des matériaux existants et guider la recherche et le développement et l’optimisation de nouveaux matériaux.

Ressource

1. Engrenage

2. Fabrication d’engrenages