RIT的研究改善了齿轮设计，材料和制造运营

齿轮使工业世界运转。RIT工程系和博士生正在努力使他们高效地前进。

在许多其他应用中，齿轮传递操作组装当今消费品的设备所需的运动。但是，随着对设备的更大功率，更长的使用寿命和更轻的重量的需求，公司还可以预期齿轮箱会由于磨损而出现故障。RIT的齿轮研究实验室团队正在帮助改进齿轮技术。

机械工程副教授兼齿轮研究实验室的一部分，帕特里夏•伊格莱西亚斯-维多利亚说：“我们早已意识到机械零件之间的磨损和摩擦会造成能量损失并缩短零件寿命，对经济产生重大影响。” “但是也要考虑对环境的影响，因为当今使用的大多数润滑剂都是石油基的，并且含有有毒的添加剂。我们知道它们可以有效地减少摩擦和磨损，但我们希望朝着更加环保的方向发展。”

该小组的方向是开发计算工具，以实现最佳的齿轮设计并增加齿轮传动的功率密度，从而减少磨损对齿轮的影响并改善制造工艺。该工作是通过与格里森公司（Gleason Corp.）的合作完成的。格里森公司是美国顶级的齿轮和系统制造商之一。该公司是RIT与Kate Gleason工程学院的长期合作伙伴，于2016年成立了Gleason博士奖学金，以进一步开展齿轮设计和制造研究方面的合作。

第一组研究人员Eloy Yague-Spaude，Achyuth Kothuru和Hong Guo的研究结果正在为齿轮开发的多个方面提供解决方案，从设计和制造过程到可持续材料，这可能会改变行业惯例。

制作齿轮

RIT齿轮研究实验室由机械工程学副教授Alfonso Fuentes-Aznar与来自卡塔赫纳工业大学（西班牙）的国际合作伙伴合作建立。合作伙伴开发了集成齿轮设计（IGD），这是一个用于设计，分析和优化齿轮几何形状（结构和配置）的复杂软件程序，其中考虑了制造过程并模拟了实际性能。这些信息对于理解齿轮的生命周期是必不可少的，并且为如何改进齿轮设计提供了一个平台。

“我们试图通过研究和改进其齿轮几何来提高任何齿轮传动的机械性能和功率密度，”来自西班牙的博士生Eloy Yague-Spaude说。

Yague-Spaude的工作专注于应变波齿轮传动，并在批量生产之前测试齿轮的强度，并根据运行模拟提出改进建议。应变波齿轮驱动器于1959年首次获得专利，是可靠的工业支柱，可在小型和轻型应用中提供必要的齿轮减速装置，以准确地转换运动。

“我们感兴趣的是什么，” Yague-Spaude说。“我的目​​标是通过开发模型和仿真来改善齿轮性能并了解如何制作更好，更可靠的接头，从而更好地说明齿轮的性能。这些齿轮用于机器人，航空航天应用，机械工具，医疗设备-基本上任何具有空间和尺寸限制的东西都需要巨大的运动转换。”

通过修改几何形状和增加功率密度来执行此类应力分析是提高齿轮性能的一种方法。

改善运营

为了帮助公司发展，博士生Achyuth Kothuru将人工智能技术整合到工具状态监测系统中，以改善制造操作流程。

“制造业正在转变为集成计算机和先进的处理系统，以便他们可以建立更多的自动化工厂。在更高的产量情况下，它们可能会变得更加聪明。”来自印度的Kothuru说。“我的工作是通过提供有关实际上可能具有这些智能功能的系统的信息，从而更好地监视流程并优化自动化而无需人工干预，从而为这种转变提供了帮助。”

他的工作需要开发在某种程度上模仿人类操作员的模型，本质上是“教”系统以了解制造过程，以便可以对其进行自我监控。

他说：“我们拥有一个可以监视正在进行的制造过程并检测该过程中典型异常情况的系统。” “然后可以利用此信息优化切削参数，以实现不间断的制造过程。”

该项目的目标之一是帮助加工领域促进工业4.0的实施。在过去的十年中，已经在这些领域中进行了研究和改进，但是在研究中要比实际应用领域中的实际转变更多。

“如今，许多术语都包括智能制造，” 机械工程学助理教授，齿轮研究实验室团队的一部分成员刘锐说。“许多系统在执行过程中都是自动化的，但是在过程中它们不一定具有自我意识。主要的挑战将是提出一个解决方案，在该解决方案中您可以将其实际集成到实际方案中。”

了解摩擦学和摩擦

这些应用之一是在摩擦学领域-一种了解磨损，摩擦和润滑相交的科学。

“许多人可能不了解摩擦学，它涉及摩擦，磨损和润滑。当两个组件表面摩擦在一起时，将导致摩擦和磨损。使用润滑剂将减少材料之间的摩擦和磨损，”来自中国的博士生郭鸿说。“我们的目标是开发更高效，更环保的润滑剂和添加剂，以用于机械元件，特别是齿轮箱，活塞和涡轮机。”

这项工作很复杂，涉及到对材料科学以及工程原理的理解。正在寻找替代传统齿轮润滑剂的替代品。

郭对离子液体（一种在室温下呈液态的盐）的使用进行的研究表明，有望替代目前用作齿轮润滑剂的商业用油。她的工作是进一步验证该选项，并从分子水平上了解材料的稳定性，以及离子液体膜如何充分保护表面免受长时间的高温和磨损。

郭解释说：“对润滑中的环保离子液体的研究是最近的。” “这些液体具有许多独特的特性，例如低熔点，高热稳定性-这意味着它们可以在非常高的温度条件下使用而不会分解-以及其他特性，例如高导热率和不同极性。”

将生产设备保持在最佳状态的工作仍在继续。格里森博士奖学金计划已经更新，机械工程系增加了更多的摩擦学和计算齿轮分析课程，以进一步为其学生准备在不断发展的制造业中的职业。