双曲型法向圆弧齿轮传动的动力学分析

为探究啮合刚度、传动误差及侧隙对双曲型法向圆弧齿轮传动动态响应的影响,建立齿轮副的动力学方程,并在数值计算的基础上进行仿真分析。运用有限元方法,计算接触位置处的载荷及变形,并对时变啮合刚度、静态传动误差和侧隙进行量化分析。仿真结果表明:对振动位移响应影响最大的是侧隙,其次是时变啮合刚度;对动态啮合力影响最大的则是时变啮合刚度和侧隙。

某车型启动异响的分析及改善优化

随着汽车行业不断的创新发展,新技术不断的应用,乘用车驾乘感受及行驶品质都有了质的提升,消费者对乘用车的驾乘舒适性及整体NVH性能要求不断提高。传统乘用车起动机受制于结构及功率限制,往往会出现启动时异响、拖尾音、振动等问题,影响乘用车的NVH感受。针对某新车型启动异响问题,对其产生机理及影响因素进行分析,通过对起动机硬件的结构优化,标定数据的更新,结合起动过程中的NVH噪声测试、主观试驾评审,研究了起动机齿形参数、电磁开关弹簧力的优化调整对起动噪声的改善效果。最终通过优化电磁开关弹簧力、齿轮侧隙及碳刷圆弧结构解决了起动机起动异响问题。

谐波齿轮传动双圆弧齿形双向共轭设计方法

针对目前广泛采用的双圆弧齿形单向共轭设计方法存在的刚轮凸圆弧段共轭齿廓不确定问题,提出了一种基于柔轮和刚轮齿形联合共轭计算的双圆弧齿形双向共轭设计方法。该方法通过预设柔轮凸圆弧参数来进行共轭计算和拟合得到刚轮的双圆弧齿廓;增加了刚轮凸圆弧齿廓反向共轭计算得到柔轮凹圆弧齿廓的计算过程;将柔轮的拟合凹圆弧和预设凸圆弧相结合得到柔轮整体齿形;保证了刚轮凸圆弧段与柔轮两段圆弧均能共轭啮合。双圆弧齿形的啮合侧隙分析与有限元接触分析结果表明:与单向共轭法的设计结果相比,双向共轭法所设计的双圆弧齿形在整个齿廓段都能参与啮合,存在多点啮合现象,具有更大的齿廓接触面积和更小的齿面接触应力,提升了谐波齿轮传动的啮合性能。

增速传动系统齿轮拍击振动特性研究

齿轮的拍击振动效应是增速传动系统复杂动力学特性的重要表征,研究内外部激励对拍击振动的影响,对进一步阐述拍击振动规律具有重要意义。通过搭建一级增速齿轮传动试验台,采用光电编码器和NI数据采集系统对主动轮和从动轮转速脉冲进行测量和采集,分析主动轮与从动轮的弧长差曲线和转速差曲线,验证了增速传动下的齿轮拍击效应。然后针对不同齿侧间隙与不同转速等试验条件,开展系列化的拍击振动特性研究。分析发现:不同试验条件下的弧长差包络线均呈正弦波动趋势,且其变化幅值随着转速升高而出现缩小的趋势,而弧长差中心线位置的规律性不明显,与齿侧间隙、主动轮转速无关,仅与齿轮副初始位置相关;当拍击效应发生时,随着转速升高,拍击位置具有从齿向往齿背靠近的趋势;随着啮合轮齿间的侧隙增大,相应的拍击门槛转速降低,更易出现拍击振动现象。

圆弧齿廓谐波齿轮侧隙及干涉检查仿真

为保证齿廓形状数学描述的唯一性、几何不变性和连续性,提出基于弧长坐标的圆弧齿廓表示方法,用分段函数表达公切线型双圆弧齿廓。建立了不同波发生器作用下圆弧齿廓谐波齿轮的装配模型,装配模型中柔轮的轮齿能够反映装配变形后柔轮的真实工作状态。利用坐标变换,通过求解啮合齿对间的相对位置进行啮合仿真,获得装配状态下啮合齿对间的侧隙分布,并依据侧隙进行干涉检查。实例研究表明,公切线型双圆弧齿廓谐波齿轮的啮合区间大,齿间侧隙分布均匀;但柔轮的最大径向变形量的变化对侧隙分布影响很大,甚至会引起齿廓干涉。

内啮合齿轮传动法向齿侧间隙的几何求法

通过几何分析得出了内啮合渐开线齿轮传动中心距略变小时,非工作齿面法向齿侧间隙的计算公式,利用几何关系导出了此种公式的几种表达形式,供设计者在齿轮传动设计时选用。

圆弧齿廓谐波齿轮齿廓设计和啮合侧隙优化

以圆弧齿廓谐波齿轮为研究对象,建立柔轮节曲线上任意点的切向方程和法向方程,并将柔轮节曲线上各点的切向位移与法向位移拟合,计算出装入椭圆凸轮波发生器时的柔轮齿廓曲线。根据柔轮坐标系到刚轮坐标系的变换矩阵及所求出的柔轮齿廓曲线,得到刚轮齿廓上离散点的坐标,从而拟合出与柔轮齿廓共轭的刚轮齿廓。建立了柔轮和刚轮间的侧隙模型,并以啮合侧隙为目标函数,选取柔轮齿面与刚轮齿面接触点的压力角、柔轮齿廓的全齿高、柔轮轮齿的法向转角及柔轮齿面接触线的弧长增量,这4个变量作为侧隙优化的设计变量,使侧隙量在满足约束方程的条件下最小。针对椭圆波发生器的谐波齿轮,通过其圆弧齿廓设计和啮合侧隙优化的实例,验证了理论模型的正确性。

高温工况下齿轮的传动设计研究

针对齿轮由于高温工况引起的热变形问题,利用ANSYS Workbench有限元软件,获得齿轮啮合处的最大热变形量,研究了热变形对双圆弧修正摆线齿轮和修正摆线齿轮啮合侧隙的影响,并分析了齿轮传动发生干涉的可能性。结果表明,设计的齿轮传动系统能够在设定工况下正常进行传动,对高温工况下的齿轮传动设计具有一定参考价值。

基于谐波齿轮空间侧隙均匀化的三圆弧齿廓柔轮的径向修形设计

为改善径向变位加工的柔轮空间齿廓与平面齿廓刚轮的啮合状态,建立柔轮齿廓径向修形设计方法。利用柔轮装配变形的精确算法确定椭圆凸轮波发生器作用下的轮齿位置,再利用圆弧齿廓间的周向侧隙算法获得侧隙。按照直母线假定确定出轴向多个截面内的轮齿定位,进而获得侧隙,以揭示柔轮锥度变形后的空间侧隙分布。未修形的侧隙显示:按照共轭啮合理论设计的刚轮齿廓只在设计截面实现了小而均匀的侧隙分布,前端和后端出现严重干涉。利用前端和后端向内的刀具变位可消除干涉。经迭代设计的径向修形可实现所有截面侧隙趋于零的最佳状态,获得从前到后的线啮合状态。啮合轨迹线仿真表明:合理的径向修形可实现更好地齿面啮合状态。

具有磁滞类间隙系统的鲁棒自适应控制

针对具有未知磁滞类间隙的非线性系统,提出一种鲁棒自适应控制(ARC)算法。采用连续时间动态微分方程描述此非线性特性,利用投影算子对参数进行估计。鲁棒自适应控制律由3部分组成,即模型补偿项、鲁棒控制项和鲁棒反馈项。仿真结果验证了该方法的可行性。

船舶斜齿轮动态特性和修形研究

针对斜齿轮啮合过程引起齿面疲劳破坏和冲击的问题,对斜齿轮动态特性和修形进行了分析研究。首先,考虑侧隙对齿轮啮合冲击的影响,建立了轮齿啮合动力学模型;利用Adams软件建立了刚柔耦合模型,得到了齿轮的角速度和负载转矩;其次,建立了斜齿轮的有限元模型,得到了最大接触应力的位置和曲线;最后,采用圆弧修形的方法,得到了修形后从动轮的角加速度、负载转矩、应力变化曲线。研究结果表明,短修形有效改善了齿面接触强度,为齿轮的疲劳寿命和传动效率分析提供了依据。

双圆弧谐波齿轮传动柔轮齿廓参数对侧隙的影响

在谐波齿轮传动中,空载啮合侧隙对其传动性能有显著影响。基于谐波传动共轭精确求解方法,研究了谐波齿轮传动共轭区间、刚轮理论共轭齿廓和侧隙随柔轮齿廓参数的变化规律。研究结果表明,柔轮齿廓参数对啮合共轭区间、刚轮理论共轭齿廓和侧隙具有决定性作用。减少凸齿廓圆弧半径有利于增加啮合共轭区间,但不利于减小侧隙;凹齿廓圆弧半径对共轭区间影响不明显,对侧隙影响较大;减小公切线倾角有利于增加共轭区间,也有利于减小侧隙值和改善侧隙分布;凸齿廓、凹齿廓圆弧半径对刚轮齿廓参数影响明显,公切线倾角对刚轮齿廓参数几乎无影响。合理选择柔轮齿廓参数能够获得更大的共轭区和更均匀的侧隙分布,从而提高承载能力和传动性能。

三圆弧谐波齿轮传动啮合性能分析

运用谐波齿轮共轭齿廓的精确求解方法,得出柔轮理论共轭齿廓模型,结合圆弧拟合和几何计算,建立了三圆弧谐波齿轮的刚轮齿廓方程。对三圆弧谐波齿轮的啮合深度、重合度、柔轮共轭齿廓偏差和侧隙等进行分析,结果表明:三圆弧谐波齿轮刚轮齿廓和各柔轮理论共轭齿廓基本重合,证明柔轮和刚轮齿廓有很好的共轭啮合接触特性;柔轮齿廓的理论共轭啮合点皆在刚轮齿廓内侧,避免传动过程中发生齿廓干涉;三圆弧谐波齿轮具有大的重合度和啮合深度,侧隙较小且分布均匀,因此三圆弧谐波齿轮具有大的承载能力、扭转刚度和传动精度以及传动平稳等特性。

结构参数驱动的谐波传动齿廓设计及参数优化

基于改进运动学法,提出结构参数驱动的谐波传动齿廓设计方法.该方法由结构参数决定柔轮凸齿廓,然后用柔轮凸齿廓来共轭求刚轮齿廓,最后用刚轮凸齿廓共轭求柔轮凹齿廓.该方法减少了输入参数,消除了刚轮凸齿廓的差异问题,增加了双共轭区域.为进一步提高谐波传动的传动性能,以增加共轭区域Ⅰ和减少空白区域为目标,进行了单变量和多变量分析.结果表明:共轭区域Ⅰ的最大值和空白区域的最小值都存在于存在共轭齿廓与不存在共轭齿廓的交界面上;采取合理的柔轮分度圆到中性层的距离、径向变形量系数及柔轮弧倾角,可以增加双共轭区域,提高谐波传动的传动性能.