随机扰动和摩擦下的斜齿轮系统动态特性分析

建立考虑随机扰动和摩擦的8自由度单级斜齿轮传动模型,根据齿轮啮合原理,求解系统所受的摩擦力和摩擦力臂,利用龙格库塔法对微分方程进行求解,结合啮合频率的分岔图、时间历程图和庞加莱映射图等。分析在含摩擦和随机扰动啮合频率作用下系统的动态特性。研究得到,随着啮合频率的增加,系统由周期运动进入混沌运动,摩擦因数不会改变系统的分岔特性,但是会影响混沌区域附近的倍周期现象,随机扰动啮合频率会改变系统分岔特性,使系统提前进入混沌。

考虑中心距变化的齿轮接触应力计算方法

齿轮制造/安装误差和轴承径向间隙导致齿轮中心距变化,改变齿面的接触特征,影响齿面的磨损和疲劳寿命。本文基于考虑制造/安装误差和轴承径向间隙影响的2种齿轮中心距模型,结合赫兹接触理论和齿轮啮合原理,建立了考虑中心距变化的齿面接触应力计算模型,并通过将该模型所得结果与有限元接触模型结果对比,验证所提出模型的准确性。此外,进一步研究了齿轮中心距变化对齿面接触应力的影响。研究结果表明:随着实际中心距的增大,本文模型结果与有限元模型结果的误差减小。随着齿轮中心距的增大,单齿对啮合区沿啮合线方向左移,齿面接触应力减小,但齿轮重合度也减小。因此,合理控制齿轮中心距变化对齿面接触性能的提升具有重要意义。

多模数ZI蜗杆斜齿轮传动设计与有限元分析及其应力预测

为解决传统渐开线蜗杆斜齿轮副在开式传动或传动比过大时斜齿轮容易发生齿根断裂的情况,提出一种新型的基于不等模数不等压力角设计的渐开线蜗杆副,使斜齿轮的模数与压力角同时提高,大幅提高斜齿轮的齿根强度。通过对此种蜗杆副的传动特性的分析,得到特殊的啮合角与中心距计算方式。另外,通过对同传动比、同蜗杆情况下基于不等模数设计的ZI蜗杆斜齿轮副和传统ZI蜗杆斜齿轮副的建模与有限元分析,得出在较大模数比情况下的斜齿轮齿根强度约为传统斜齿轮齿根强度的2.956倍,增大了渐开线蜗杆的应用范围。后续使用灰色预测,对比出误差平方和(Sum of Squared Errors,SSE)最小模型,予以验证预测的准确性,另外进行蜗杆施加不同转矩下的斜齿轮啮合齿受拉力处最大应力σ_(1max)的数据预测,为相应的工程分析与必要的校核设计给出了依据。

不等模数渐开线齿轮副参数极限值与有限元分析

为了解决常规变位齿轮对中心距调节及强度分配的局限性,提出利用基圆节距相同但模数不等的结构,大幅度提高齿轮传动中较小齿轮的强度,尤其是齿根强度。但用于工程实践中的模数与齿形角相差均较小,通过对渐开线齿面的形成原理及齿轮啮合中部分参数的分析,得到了此种齿轮模数、齿数、齿形角、齿高系数等参数的限制条件,并通过公式推导了齿数、齿高系数与分度圆压力角极限值的关系式。基于工程实践情况建模并通过Ansys进行了有限元分析,得到基于极限参数设计的齿轮强度约为标准齿轮的2.66倍,验证了理论的可行性,并扩大了此种齿轮副的应用范围。

齿廓修形对行星减速器啮合干涉现象影响的研究

为消除行星减速器齿轮副啮合干涉现象,以某渐开线行星减速器中单级行星齿轮为对象,以行星齿轮级传动误差、s-p啮合副啮合接触性能和齿轮副接触应力为修形评价指标,研究了其太阳轮和行星轮的齿廓修形参数对该齿轮传动性能的影响。研究表明,与未修形时相比,当对太阳轮和行星轮进行修形后,行星齿轮级传动误差、齿轮副接触应力、s-p啮合副啮合接触性能及齿轮传动的稳定性都有了极大的改善。针对齿轮修形参数的对比分析发现,当修形量在(16±4)μm(太阳轮)和(11±4)μm(行星轮)时,各项指标都达到了最优,对提高行星齿轮的传动性能和行星齿轮的修形加工具有一定的参考意义。

刀具形貌对交错轴变厚齿轮传动接触特性影响分析

从刀具修形角度出发,将抛物线型齿条刀具引入到变厚齿轮传动中,通过建立抛物线型齿条刀具的法向截面数学模型,以滚削加工理论为基础,推导了抛物线刀具加工变厚齿轮的齿面方程;采用轮齿接触分析方法,研究不同几何设计参数下,抛物线刀具对齿轮副TCA(轮齿接触分析)和LTCA(承载接触分析)的影响;建立交错轴变厚齿轮副啮合模型,研究抛物线修形前后不同FPD角(第一主方向角)对齿轮副的接触特性的影响规律,并分别对比抛物线修形前后的接触迹线、齿面接触力、传递误差、齿根应力和啮合印痕的数据.结果表明,抛物线型齿条刀具对加工变厚齿轮具有一定的优越性,本文研究可为变厚齿轮传动的修形方法提供新的思路.

精密、超精密圆柱渐开线齿轮的加工方法

研究了精密、超精密圆柱渐开线齿轮的加工方法。分析比较了锥形砂轮磨齿、蝶形砂轮磨齿、大平面砂轮磨齿、蜗杆砂轮磨齿和成形砂轮磨齿的工作原理及当前国内外精密、超精密圆柱渐开线齿轮的加工现状。探讨了ISO1328:1997标准中2级以上精度超精密齿轮的加工。最后,指出大平面砂轮磨齿机Y7125有着结构简单、传动链刚度高、磨齿精度高等优点,具有较大的改装空间。通过一系列的研究工作,有可能将其改装精化成磨削超精密圆柱渐开线齿轮的加工母机,实现2级到1级精度超精密齿轮的加工。1级精度超精密齿轮的研制成功,可提高齿轮的传递基准,从而可提高齿轮制造的技术水平。

超精密渐开线齿形的测量方法

分析了双基圆盘式渐开线测量仪的测量原理,其具有结构简单、测量过程中无测头位置引起的阿贝误差等特点。该仪器采用交叉弹簧片的铰链结构作为误差传递杠杆,其灵敏度高、无间隙。经过对仪器的主要测量误差源进行补偿后,其系统的测量不确定度(U95)<±0.5μm,测量精度可以满足1级渐开线齿形的测量要求。通过与其它渐开线齿形测量方法的比较,双基圆盘式渐开线测量仪仅在测量自动化和多功能性等方面不如CNC齿形量仪,其在测量精度与制造经济性等方面更具优势,是超精密渐开线齿形测量的理想方法。

非对称齿廓齿轮弯曲疲劳强度理论分析与试验

为提高齿轮承载能力设计齿轮两侧压力角不等的非对称渐开线新齿形,推导双压力角非对称齿廓齿轮工作齿侧与非工作齿侧的渐开线齿廓方程和齿根过渡曲线方程,通过迭代计算和优化策略提出非对称齿廓齿轮疲劳强度解析法计算公式。编制生成非对称齿轮齿廓的参数化程序,在此基础上建立非对称齿廓齿轮有限元分析模型。通过解析法对不同压力角组合的非对称齿廓齿轮弯曲应力和危险截面位置计算得出,随着工作齿侧压力角的增大齿根最大弯曲应力逐渐降低,单齿啮合区向齿顶偏移;通过对有限元模型进行计算得出的结果与解析法一致,应用最小二乘法拟合出非对称齿廓齿轮齿根弯曲应力随工作齿侧压力角变化的计算公式。采用数控电火花线切割方法加工制造非对称与标准齿廓齿轮,在高频疲劳试验机上采用双齿脉动加载方法对其进行疲劳强度试验。试验结果表明,非对称齿廓齿轮在相同寿命下比对称齿轮极限载荷提高了50%,非对称齿廓齿轮的应力值变化趋势与前两种方法是一致的。

渐开线齿轮动态啮合力计算机仿真

为了获得渐开线齿轮啮合传动过程中的动态啮合力,提出了一种在MSC-ADAMS平台上的计算机仿真方 法．考虑了齿轮高速、大转矩啮合传动以及渐开线齿轮工作过程中齿廓啮合点位置不断变化的实际情况,基于 Hertz弹性接触理论,建立了仿真用齿轮刚度系数的计算公式及渐开线齿轮啮合传动的仿真模型,并以某车用变速 器的一对渐开线齿轮为研究对象,应用机构动力学仿真分析软件,计算得到了在3种不同工况下的齿轮动态啮合 力．研究结果表明:渐开线齿轮在啮合传动过程中含有明显的动载荷,动载荷的波动并非对称循环,其均值大于静 载荷;随着传动速度的增大,动载荷及其作用时间所占比例均增大．

双涡圈涡旋机械修正齿型的基元面积计算

对双涡圈涡旋机械的一种修正齿型进行了细致的分析和研究 ,得到了具有这种齿型的双涡圈涡旋机械的工作特点及齿型动态啮合特性和啮合规律 ,详细总结出了具有这种齿型的双涡圈涡旋机械在从吸气开始到排气结束的一个完整工作过程中 ,任意转角时刻工作腔容积完全解析的精确计算方法 .通过实例计算和验证 ,结果证明了计算公式的正确性和通用性 .

齿面摩擦力对齿轮接触应力的影响

渐开线齿轮接触疲劳强度设计中忽略了齿面摩擦力的影响。对此 ,众多学者看法不一 ,有的认为齿面摩擦力影响甚微 ,可以忽略 ;而另一些人则指出其影响明显 ,不可不计。文中通过 6组滚子疲劳试验得出 ,齿面摩擦力的影响能否被忽略与齿轮的转速、功率、材质、齿数、模数及润滑剂的黏度等因素有关 ,而这些因素可用一个无量纲参数S来表示。S存在两个临界点S1 和S2 。当S <S1 时 ,齿面摩擦力可使齿面接触应力增大 10 %左右 ;当S >S2 时 ,摩擦力影响较小 ,可以忽略不计 ;当S1 <S <S2 时 ,其影响幅度随S的递增急剧减小 ,并在S =S2 附近达到最低。文末对上述试验结论的合理性进行了分析。

齿轮箱浸油润滑流场及温度场仿真分析

为了研究浸油润滑齿轮箱的内部流场和温度场,采用RNGk-ε湍流模型、流体体积(VOF)模型和动网格模型,对齿轮箱内部流场进行动态数值模拟;应用多重参考系(MRF)模型对齿轮箱进行稳态温度场仿真,分析齿轮转速、浸油深度及滑油黏度等对齿轮温度场的影响。研究结果表明:运用动网格法可以较好地对齿轮箱中的油液分布、速度场和压力场进行仿真;MRF模型可以用于对齿轮箱稳态温度场进行分析,且齿轮转速、浸油深度和滑油黏度对齿轮啮合面的温度影响较大。

齿轮实体参数化造型系统的开发

介绍了应用 Visual Basic(VB)程序语言 ,基于三维机械 CAD软件 Solid Works97平台 ,开发齿轮三维实体参数化造型设计系统的方法。解决了工业生产中齿轮三维实体造型设计的难题 ,并且提供了一种对三维 CAD软件开发的方法 ,使设计者掌握运用该方法进行实际开发 ,提高开发

双压力角非对称齿轮传动接触分析

推导出双压力角非对称齿轮在单、双齿啮合上、下界点和节点的综合曲率半径和齿面接触应力的计算公式,并用解析法对给定参数进行计算.用Autolisp语言开发了非对称与对称齿轮全齿模型的参数化设计程序,将生成的全齿模型导入ANSYS进行有限元分析.两种方法均得出非对称齿轮能有效提高轮齿齿面接触强度的结论.揭示了由于时变啮合刚度以及啮合点曲率半径的影响,齿面接触应力在一个啮合周期的变化规律,同时对两种方法的结果进行比较.

渐开线齿轮动力接触有限元分析及修形影响

在ANSYS软件中建立了标准渐开线齿轮与修形齿轮的动力接触有限元模型。利用ANSYS/LS-DYNA的显式动力学计算方法,对不同转速下的齿轮副进行了动力接触分析,得出标准渐开线齿轮由于弹性变形导致较大的啮入冲击,齿轮修形后啮入冲击得到明显改善。齿轮啮合动力接触有限元仿真方法对合理确定齿轮修形量,减小齿轮动载荷具有重要理论意义。

渐开线内啮合圆柱齿轮副的回差控制与补偿

为控制渐开线内啮合圆柱齿轮副的回差,对设计及制造过程中影响齿侧间隙的各误差因素进行分析、归类并量化。在认识各相关误差的形成机理与周期变化规律的基础上,考虑对各误差因素进行控制、补偿的可行性与最低成本控制,提出了齿侧间隙控制与补偿方法。包括基于等效变位齿轮的齿厚偏差补偿方法,齿轮变形协调设计,以及考虑各误差因素的最小侧隙啮合中心距设计计算公式。最后采用模数为1,内外齿轮齿数为45、40,精度等级为7级和6级的两对齿轮进行实验验证,试验结果表明采用该方法可将齿轮副的空程回差控制在3′以内。

平行轴内啮合渐开线变厚齿轮的设计与计算

为满足精密机器人及伺服传动等的广泛需求 ,给出了内啮合变厚齿轮的几何尺寸设计与计算公式。

基于ANSYS的渐开线圆柱齿轮参数化几何造型技术研究

为了满足利用FEA技术对齿轮强度进行系列分析所需参数化实体模型的需要,笔者曾经重点研究了基于ANSYS软件的渐开线圆柱齿轮参数化生成原理及技术实现方法,获得了良好的实际应用效果。为了推进技术交流,同时为了改变当前国内许多人对FEA软件难以进行造型建模的错误认识,笔者在本文中对相应研究结果作出细介绍了,同时给出了一个齿轮实体造型实例对其实现过程加以说明。

齿面摩擦下非对称齿轮接触疲劳强度的计算

以非对称齿轮为研究对象,分析齿面摩擦和压力角对齿轮接触强度的影响。在考虑齿面摩擦的条件下,通过建立轮齿受力模型,推导出齿面接触强度的计算式。文中给出了表征工作侧压力角及齿面滑动摩擦因数的综合影响因子。研究表明:非对称齿轮强度计算中不可忽视齿面摩擦的作用,适当增大工作侧压力角将有助于提高齿面接触强度。该文所建模型较接近工程实践,研究结果能更真实地反映齿面接触应力的变化规律。