基于ANSYSWorkbench等基圆锥齿轮静力学分析

使用有限元前处理软件Hyper Mesh对锥齿轮进行网格划分;通过ANSYSWorkbench有限元软件对齿轮进行静力学分析,得到了在载荷作用之下齿轮副啮合时的静态力学特性,以及齿轮副啮合过程中的齿面接触应力分布以及改变情况。通过进行齿轮副虚拟滚检对齿轮的接触效果进行分析得到齿轮副的接触情况,与静力学分析得到的齿面接触应力分布图区域基本一致,进一步验证了静力学分析的正确性。

几何传动误差对弧齿锥齿轮承载及振动特性的影响

通过齿面方程精确计算齿面网格节点坐标,根据网格节点密度要求,均匀划分网格节点,对齿根过渡曲线网格进行加密处理,直接导入有限元软件生成精确的弧齿锥齿轮啮合传动的有限元模型。设计了具有不同几何传动误差的齿面,利用有限元软件进行轮齿承载接触分析,分析了不同几何传动误差的齿轮副的接触应力、承载传动误差;基于模态叠加法对弧齿锥齿轮进行振动响应分析,得到振动位移、速度、加速度。对比结果表明,在载荷200 N·m的工况下,随着几何传动误差的增大,边缘接触程度减小,承载传动误差上下幅值波动减小44%,且对应的振动位移、速度和加速度减小,有效减小了变形和振动。

等基圆曲线齿锥齿轮齿面拓扑修形

以等基圆锥齿轮的加工展成原理为基础,对等基圆锥齿轮齿面几何结构进行系统研究。建立了锥齿轮副的啮合坐标系,编写了齿面接触分析程序(TCA),分析了等基圆锥齿轮在不同修形方式下的几何传动误差曲线以及齿面接触印痕变化情况,探讨了修形参数对TCA结果的影响。通过TCA对齿面几何拓扑结构进行修正,达到齿面鼓形修正的目的。同时在UG中对齿轮副建模,齿轮副进行虚拟滚检后得到齿面的接触区和TCA结果对比一致,为分析齿面啮合特性提供了理论基础。

等基圆锥齿轮齿面接触分析

从等基圆锥齿轮成形原理出发,对齿面几何结构进行全面分析,研究齿轮齿线特性,建立等基圆锥的齿轮齿线方程.通过空间啮合原理,分析等基圆锥齿轮副啮合的过程,编写齿面接触分析程序(TCA);通过刀具设计和齿向俢形,改善齿面几何拓扑结构,实现齿面鼓形修正;以齿向和齿廓修形方式为基础,变换不同修形参数,分析对齿面几何传动误差和齿面接触印痕的影响,从而完善等基圆锥齿轮齿面接触分析的理论基础.

轮齿接触分析的分解算法与试验验证

目前广泛采用的轮齿接触分析算法需要分别建立齿面接触和边缘接触分析数学模型;确定瞬时啮合点需要求解含5个非线性方程的方程组,计算量大、求解性差。基于此,提出了轮齿接触分析新算法——分解算法,建立了统一的齿面接触和边缘接触分析数学模型,求解非线性方程的个数减少为2个,算法简单、有效,适用于各种齿轮副的性能分析。以弧齿锥齿轮副为例,分解算法与Gleason软件的齿面接触、传统算法的边缘接触分析结果对比表明:齿面印痕一致,传动误差在啮合转换点处幅值仅相差0.29″;边缘接触印痕有少许差异。磨削加工的弧齿锥齿轮副在滚检机上滚检,滚检印痕验证了新算法的正确性。

齿轮轮齿接触分析的分解算法

提出了齿轮轮齿接触分析算法——分解算法。传统的轮齿接触分析方法求啮合点时需要求解含5个非线性方程的方程组,求解性差;齿面接触和边缘接触的数学模型不同,需要分别进行求解,求解过程复杂。轮齿接触分析算法——分解算法,提出了瞬时共轭啮合线的概念,可有效分离传动误差,得到啮合点、瞬时接触线,求啮合点时非线性方程的个数由5个减少为2个。分解算法建立的数学模型也适用于边缘接触分析,算法简单、有效、适应性强。以一对弧齿锥齿轮为例,对比分析了传统方法和分解算法,结果表明:齿面部分的印痕是一致的,传动误差幅值相差0.3″;边缘接触部分的印痕存在少许差异。