樹脂歯車の運転試験時の形状偏差ネットワークの時間推移と歯元き裂の予兆検知

塑料齿轮运行试验过程中形状偏差网络的时间过渡及齿根裂纹迹象检测

基本信息

批准号：
21K03835
负责人：
射場大輔
金额：
$ 2.33万
依托单位：
Kyoto Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では樹脂歯車の状態を表す諸量，特に，歯元のき裂発生前に現れる歯面摩耗や歯の倒れに伴う形状変化とかみ合い振動に関連する情報を回収して解析し，それらの関係を明らかにすることを目的としている．さらに，回収・解析した情報に歯車の特性を考慮した前処理を施して学習用データセットを創生し，深層構造を持つ人工知能に学習させることで歯車の振動情報のみから歯元き裂発生の「予兆」検知が可能であるか検証する．令和4年度は，歯の倒れと歯面摩耗の度合いが異なるように条件を変えて樹脂歯車の運転試験実施し，き裂発生前の形状が変化し始めた樹脂歯車を準備した．そして，異なる歯の倒れと歯面摩耗の度合いを有する歯車に対して，今度は同条件で運転試験を実施することで，かみ合い振動データを生成した．そのデータに対して歯車測定機によって計測して評価した歯の倒れと摩耗の指標を与えることで正解付きの学習用データセットを用意した．かみ合い振動データは周波数領域で画像化し，形状変化の度合いがかみ合い振動成分に与える影響を明らかにするため，周波数帯域毎に異なる学習用データセットを人工知能に学習させて正答率を調べた．また，運練試験前の樹脂歯車の形状偏差データをネットワーク化した．特に，歯すじ偏差間の相関係数を重みとした歯すじ偏差ネットワークを調べたところ，ネットワークの隣接行列に周期的なパターンが生じていることが確認できた．歯車の製作工程と得られたパターンを詳細に調べたところ，射出成形加工時の影響が歯すじ偏差ネットワークに現れていることが確認でき，加工時の履歴がネットワークから評価できる可能性を示唆していることがわかった．

在本研究中，我们收集并分析了代表树脂齿轮状况的各种量，特别是与齿根裂纹发生之前发生的齿面磨损和齿崩塌相关的信息、齿崩塌导致的形状变化以及啮合振动。以澄清关系。此外，考虑到齿轮特性对收集和分析的信息进行预处理，以创建训练数据集，并训练具有深层结构的人工智能，以仅根据齿轮振动信息来检测齿根裂纹。检测发生的“预感”。 2020年度，我们在不同条件下对树脂齿轮进行了操作测试，以改变齿崩坏和齿面磨损的程度，并准备了在裂纹发生之前形状已经开始变化的树脂齿轮。然后通过在相同条件下对不同齿倾角和齿面磨损程度的齿轮进行驱动试验来生成啮合振动数据。通过提供使用齿轮测量机测量和评估的齿倾斜和磨损指数来准备具有正确答案的学习数据集。将啮合振动数据在频域进行可视化，为了明确形状变化程度对啮合振动分量的影响，在每个频段的不同训练数据集上对人工智能进行训练，并考察正确答案率。另外，将训练试验前树脂齿轮的形状偏差数据联网。特别是，当我们使用齿迹偏差之间的相关系数作为权重来研究齿迹偏差网络时，我们证实了网络的邻接矩阵中出现了周期性模式。对齿轮制造工艺和所得图案的详细研究证实，注射成型工艺的影响出现在齿导程偏差网络中，这表明可以从网络中评估加工历史。

项目成果

期刊论文数量（8）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

歯形・歯すじ偏差曲線間の相互相関関数による解析前処理が解析結果に及ぼす影響

利用齿廓与齿导程偏差曲线之间的互相关函数进行分析预处理对分析结果的影响

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
山﨑大輔;射場大輔;塩田篤;植田昌蔵;大久保光;森脇一郎
通讯作者：
森脇一郎

Condition Monitoring of Chain Sprocket Drive System Based on IoT Device and Convolutional Neural Network

基于物联网设备和卷积神经网络的链轮传动系统状态监测

DOI：
10.1155/2020/8826507
发表时间：
2020-07-25
期刊：
Shock and Vibration
影响因子：
1.6
作者：
Sang Kwon Lee;Jiseon Back;Kanghyun An;Sunwon Kim;Changho Lee;Pungil Kim
通讯作者：
Pungil Kim

非作用歯面の歯形勾配偏差から推定した歯の倒れとかみ合い振動の周波数成分の関係

齿倾频率分量与根据非活动齿面齿形梯度偏差估计的啮合振动之间的关系

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
多賀大希;射場大輔;Bui Kien;大久保光;三浦奈々子;飯塚高志;増田新;森脇一郎
通讯作者：
森脇一郎

Plastic gear remaining useful life prediction using artificial neural network

使用人工神经网络预测塑料齿轮剩余使用寿命

DOI：
10.1007/s10010-021-00557-9
发表时间：
2021-10-21
期刊：
Forschung im Ingenieurwesen
影响因子：
0
作者：
B. H. Kien;D. Iba;Y. Tsutsui;D. Taga;N. Miura;T. Iizuka;A. Masuda;I. Moriwaki
通讯作者：
I. Moriwaki

Examination of teaching data for Hobbing-Machine-Diagnosis system (Comparison of classification performance of helical gears and spur gears and comparison of matrix images by hobbing simulation and actual hobbing)

滚齿机诊断系统教学数据审查（斜齿轮和正齿轮的分类性能比较以及滚齿模拟和实际滚齿的矩阵图像比较）