渐开线变齿厚齿轮啮合冲击分析

基于弹性接触动力学理论和齿轮传动物理模型,对渐开线变齿厚齿轮啮合冲击问题进行了分析,建立了变齿厚齿轮全齿啮合接触冲击模型.通过模拟轮齿啮合接触状态,对轮齿啮合区域展开了讨论,利用LS-DYNA软件进行接触碰撞分析,分别研究了冲击合力和冲击应力随转速和冲击位置的变化规律.结果表明:转速和冲击位置对冲击合力和冲击应力影响显著,且冲击最大应力主要集中在齿顶和轮齿的大小端附近;转速越大,轮齿受载面与非受载面之间的冲击应力相差越大.

渐开线圆柱齿轮接触分析计算与仿真研究

为方便实现渐开线圆柱齿轮接触分析,开发出渐开线圆柱齿轮啮合接触分析和齿廓修形算法程序.采用渐开线直齿轮参数方程精准建模,获得齿廓接触点的曲率半径,在考虑实际载荷的情况下,改进了赫兹接触公式来求解齿轮啮合接触应力.为减缓齿轮啮合冲击,在算法程序中提供了5种齿廓修形方式及其修形后的接触应力分析方法.与行业公认的齿轮设计仿真软件MASTA计算结果进行对比.结果表明,该算法程序接触应力求解精度较高,相对MASTA平均误差约为5.04%,齿廓修形后的接触应力分布一致,验证了该算法程序的合理性.

点接触共轭渐开线蜗杆副啮合理论及性能分析

点接触共轭渐开线蜗杆传动可以降低蜗杆副对制造、装配等误差的敏感性,并能保证传动精度。基于微分几何和齿轮啮合原理,构建了含有制造和安装误差的点接触共轭渐开线蜗杆传动数学模型,研究了螺旋角、模数、压力角等主要设计参数对啮合性能的影响规律,并进行了传动副对制造和安装误差敏感性的研究。通过仿真实验验证了接触区的分布情况。研究结果表明,含有制造和安装误差时,传动副的瞬时传动比恒定;选取适中的螺旋角、较小的模数及较小的压力角会增大接触区的面积,提高传动副的重合度;传动副对制造和安装误差均不敏感,但应尽量减小或避免制造和安装轴交角造成的误差。通过仿真分析得到接触区和重合度与理论计算结果一致,验证了所提理论的正确性。

罗茨真空泵新型偏心渐开线型不对称转子的构建与性能研究

罗茨转子作为罗茨真空泵的重要组成部件,对罗茨真空泵性能影响极大。为了解决传统渐开线型转子在渐开线与圆弧连接处存在不光滑连接点,导致泄漏加剧,运行效率下降的问题,文章采用偏心渐开线与齿顶、齿根圆弧平滑相连,提出了一种偏心渐开线型不对称转子。建立了偏心渐开线型不对称转子的几何模型,分析了转子的几何参数对面积利用率等性能的影响。结果表明:随着圆心角增大及节圆半径减小,所提出的偏心渐开线型不对称转子的面积利用率提高;与传统渐开线型转子相比,所提出的偏心渐开线型不对称转子每转排量提升了17.2%,出口流量脉动降低9.8%,出口压力脉动降低7.9%。研究内容对罗茨真空泵的发展具有重要的意义。

考虑弹性误差的渐开线圆柱齿轮半解析接触模型与传动精度分析

在弹性和误差作用下,齿轮接触的高效、精准建模是研究齿轮传动精度的重要基础。为准确分析渐开线圆柱齿轮的弹性和误差对传动精度的影响,提出了一种考虑弹性误差的齿轮半解析接触模型。以渐开线斜齿圆柱齿轮为例,首先,结合齿轮的齿面方程与齿廓误差建立误差齿面模型,得到了误差齿面方程。然后,将解析法和有限元法相结合,建立了弹性误差作用下的齿轮半解析接触模型,并推导了其变形协调方程和力平衡方程。最后,建立齿轮的完整和局部有限元模型,通过提取接触齿面的柔度矩阵来计算齿轮的传动误差。应用所构建的半解析模型分析了齿廓误差和弹性变形对齿轮传动精度的影响规律,并与有限元仿真结果进行对比,验证了该半解析模型的高效性和精准性。研究结果可为渐开线圆柱齿轮在工程中的应用提供理论指导。

圆柱直齿渐开线外花键跨棒距坐标测量方法

花键是工程领域中传递转矩的重要联结零件,对外花键的齿厚关键参数跨棒距进行测量较为重要。针对圆柱直齿渐开线外花键的坐标测量,建立了外花键坐标测量方法,基于花键齿面模型获取其跨棒距测量的接触点坐标,分析得到花键的跨棒距数值。在花键测量中心上开展渐开线外花键跨棒距坐标测量试验,得到的跨棒距测量结果表明,建立的外花键跨棒距坐标测量方法可用于花键快速自动测量。

基于最小势能原理的双渐开线齿轮载荷分布研究

双渐开线齿轮接触线上的载荷非均匀分布,使得载荷计算困难。采用现有的方法或过于简化导致精度不足,或过于复杂使得计算量大、耗时长,并不适用于双渐开线齿轮载荷分布研究。为此,将双渐开线齿轮接触线等分为若干段,建立了双渐开线齿轮载荷分布模型,综合有限元法对轮齿载荷分布进行了研究。首先,根据双渐开线齿轮的啮合特点,求解了时变接触线,将每一啮合时刻下的齿轮接触线“分段”;然后,基于最小势能原理,建立了双渐开线齿轮的载荷分布模型,综合有限元法对齿轮轮齿载荷分布进行了研究;最后,对双渐开线齿轮与普通渐开线齿轮的载荷分布进行了对比分析,并研究了输入扭矩、齿宽对双渐开线齿轮轮齿载荷分布的影响。研究结果表明:载荷分布模型与有限元仿真结果之间的误差在10%之内,载荷分布模型合理可靠;双渐开线齿轮沿接触线方向载荷分布不均匀,节线附近载荷值最大;同参数、同工况下的双渐开线齿轮载荷波动幅度小于普通渐开线齿轮;输入扭矩增加,双渐开线齿轮节线附近载荷分布发生突变;齿宽增加,双渐开线齿轮沿接触线载荷分布不均匀程度增加。

基于NURBS曲线拟合的渐开线圆柱齿轮齿形偏差计算

为了提高现有齿轮齿廓曲线的拟合精度,针对现有的齿形偏差计算方法,提出了一种基于非均匀有理B样条(NURBS)曲线拟合的渐开线圆柱齿轮齿形偏差计算方法。首先,建立渐开线圆柱齿轮齿形误差的理论数学模型,然后根据NURBS曲线拟合原理和三坐标测量机测量的齿廓坐标点,用Matlab编程实现了NURBS曲线对实际齿廓曲线的拟合,结合渐开线等效拟合法,计算出了齿轮的齿形偏差。拟合结果表明,与最小二乘法(LS)的拟合结果对比,NURBS曲线拟合齿廓曲线精度更高,误差小,具有良好的拟合效果。齿形偏差计算结果表明,采用的基于NURBS曲线拟合的齿形偏差与实测值一致,表明该方法准确、有效。

考虑磨损故障的双渐开线齿轮传动系统动态特性研究

针对目前双渐开线齿轮(DIG)研究过程中齿廓磨损对双渐开线齿轮动态特性的影响问题,对考虑磨损故障的双渐开线齿轮传动系统动态特性进行了研究。首先,进行了双渐开线齿轮接触线长度与齿面载荷计算,考虑相对滑移距离,建立了等效接触模型;然后,进行了双渐开线齿轮齿面累积磨损量、齿轮齿面累积磨损深度的计算,建立了双渐开线齿轮啮合刚度计算模型,进行了磨损故障的双渐开线齿轮刚度的计算;最后,以一对双渐开线齿轮为研究对象,采用集中质量法建立了6自由度动力学模型,研究了齿面磨损对双渐开线齿轮动力学特性的影响。研究结果表明:在运行1×104次载荷循环后,混合弹流润滑状态下,双渐开线齿轮与普通渐开线齿轮(CIG)在节线附近齿根位置的最大累计磨损量差值为0.00207μm,且双渐开线齿轮节线靠近齿顶位置的磨损小于普通渐开线齿轮的磨损;双渐开线齿轮系统在磨损后振动加速度幅值小于普通渐开线斜齿轮的幅值。通过对不同磨损情况下的时域响应进行研究,发现磨损导致双渐开线齿轮传动系统的振动幅值增大。

渐开线花键齿侧定心建模及载荷分析

花键具有传输转矩大、自动定心等诸多优点,在传动系统中有着广泛的应用。花键在理想情况下各齿均匀承载,然而,制造误差和安装误差导致各齿间隙存在差异,花键齿间不再均载,从而降低了花键的寿命。在振动环境下,内外花键之间的相对径向运动使各齿的相对间隙不断变化,花键齿间载荷分配更加复杂。为了进一步了解花键齿间载荷分配规律,建立了齿侧定心花键副的动力学模型,并使用Newmark-β法求解了系统动力学方程。计算结果显示,花键各齿啮合力对齿侧间隙很敏感,容易出现偏载现象。此外,探讨了接触长度和精度等级对花键齿间载荷分配的影响,发现接触长度越大、精度等级越低的花键偏载越严重。最后,进行了齿侧配合花键副的接触分析,并对比了两种方法计算的花键各齿啮合力,验证了本文模型的正确性。

基于锥形铣刀的渐开线齿轮两轴仿形倒角计算与加工

圆柱齿轮的加工毛刺与运输磕碰会对齿轮副的传动性能产生重要影响。对圆柱齿轮齿廓倒角加工技术进行研究,构建齿廓倒角加工的数学模型,基于仿真软件构建机床模型,编写加工程序完成齿廓倒角的仿真与分析。以此为基础,在铣齿机上完成了倒角加工实验,验证了齿廓倒角加工技术的可行性,为工业生产中渐开线齿轮齿廓倒角加工提供了新的解决方案。

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。

齿轮箱传动系统渐开线花键的优化研究

随着风电机组齿轮箱扭矩密度的提升,行星传动装置中渐开线平齿根花键已经满足不了目前齿轮箱轻量化设计的需求。针对这一问题,提出了一种将齿轮箱内部传统的渐开线平齿根花键优化为渐开线齿形花键的方法。首先,优化了渐开线齿形花键的齿廓变位系数、齿根高及齿顶高变位系数等,提高了花键的传扭能力;然后,研究了渐开线齿形花键结构,调整了其齿厚公差,使太阳轮可以正常浮动,以补偿齿轮啮合的对中偏差,降低了不均载系数,提高了齿轮箱内部齿轮的承载能力;分析了花键齿面载荷分布,对花键进行了齿向修鼓和螺旋角修形,改善了花键齿宽载荷分布,避免了花键轮齿端部受载过高,延长了花键联接的使用寿命;最后,使用工程算法,校核了花键抗剪切、抗磨损及花键连接本体强度等;通过齿轮箱相关试验,分析了齿轮箱拆检后花键齿面啮合情况,验证了渐开线齿形花键的扭矩传递能力。研究结果表明:采用渐开线齿形花键,通过优化其参数,可以提高花键的齿面接触强度,花键的扭矩传递能力提高了约10%,齿形花键的扭矩传递能力得到了实例验证。

渐开线圆柱齿轮的通用型滚插刀设计方法

针对渐开线圆柱齿轮的滚插加工,基于交错轴渐开螺旋面线接触啮合,提出一种通用型滚插刀设计方法,适用于任意结构前刀面。简述滚插加工原理,分析计算交错轴渐开螺旋面线接触啮合的条件;从渐开螺旋面出发,给出切削刃的计算方法,以重磨后刃形精度不变为要求,构建后刀面模型;分析并给出了滚插加工参数的计算方法;基于滚插刀设计实例和VERICUT软件对不同参数的工件进行仿真加工,验证了所设计滚插刀的通用性与可行性,为通用型滚插刀设计提供了一种简单、无刃形误差的方法。

渐开线可用齿根圆不足原因分析

介绍了渗碳淬火圆柱齿轮渐开线可用齿根圆不足的常见原因,通过对磨齿余量分配结果进行分析,采用试验件粗切齿直接磨齿的方法,验证了本零件渐开线可用齿根圆不足的原因是粗切刀具设计与制造精度不满足要求。

渐开线轮齿啮合相对滑动速度与接触力分析

在研究某些特定问题时,需要将齿轮啮合点的速度和受力这两个时变矢量建立联系。通过共轭曲线原理和齿轮啮合原理,从几何解析的角度对齿轮啮合点的速度和受力进行分析,逐步推导出这两个矢量的数学模型。

高精度齿轮渐开线样板与测量仪器研究进展

渐开线圆柱齿轮是量大面广的关键机械基础件,为了实现渐开线量值的统一,通常需要将渐开线样板作为渐开线的实体标准器进行渐开线齿廓偏差的量值溯源、量值传递与量值比对。本文回顾了各国高精度单基圆参数、多基圆参数渐开线样板、集成其他几何参数的齿轮样板、非渐开线式样板及高精度渐开线测量仪器的研究进展,并对渐开线样板的使用展开长度提出了建议,对高精度渐开线样板的发展做出了展望。

渐开线花键环规棒间距的测量与判定

本文利用测长机及“T型”测球,对渐开线花键环规棒间距的检测方法进行研究。通过分析“T型”测球与其间距之间的几何关系,推导非理论最佳直径测球测量的棒间距与理论最佳棒径对应棒间距的换算关系,并结合实例,对该环规棒间距的测量与判定进行验证。

基于SolidWorks的渐开线斜齿轮的三维建模

文章基于SolidWorks软件提出一种渐开线斜齿圆柱齿轮(斜齿轮)三维建模的通用参数化设计方法。该方法利用SolidWorks软件的基本功能,先设置19个全局变量,然后用方程式驱动的曲线分别创建扫描的路径和轮廓,再通过扫描切除和圆周阵列,最终得到渐开线斜齿轮的三维精确模型;该方法在得到渐开线部分精确曲面的同时,得到了齿根过渡部分的精确曲面,由此推导出了渐开线斜齿轮的基圆槽宽半角、基圆半径、导程和渐开线起始圆压力角的表达式。此方法具有简单、快捷、精度高、方便修改等优点,为机械产品的快速设计奠定了基础。

汽轮发电机定子线圈变基圆渐开线的参数化绘制与应用

对发电机定子线圈变基圆渐开线的理论公式进行了详细推导,借助计算机的强大计算能力和Auto-CA D的二次开发功能,开发了变基圆渐开线的参数化绘制程序。基于变基圆渐开线的参数化绘制的优异特性,已将其运用到发电机定子线圈的设计和制造中。