高接触比螺旋锥齿面修形方法及动态特性研究

为抑制高接触比螺旋锥齿轮传动的振动,提出一种新的高阶齿面修形方法。根据高接触比螺旋锥齿轮的啮合特点,提出一种新的修形曲线,采用辅助齿面修形方法生成高阶修形螺旋锥齿轮。在考虑齿变形的情况下,计算了高阶修正弧齿锥齿轮传动的载荷传递误差和啮合冲击,在此基础上建立了降低高接触比螺旋锥齿轮传动的载荷传递误差和啮合冲击的优化模型。仿真结果表明:与二阶修形弧齿锥齿轮相比,高阶齿面修形方法不仅可以有效降低高接触比螺旋锥齿的载荷传递误差、啮合冲击和动态负载系数,而且可以提高其在全速范围内的动态性能。

大重合度直齿轮动载特性分析

针对大重合度直齿轮啮合齿数与普通直齿轮间的差异性变化,以一对大重合度直齿轮和普通直齿轮为研究对象,通过有限元法求解齿轮时变啮合刚度,建立大重合度直齿轮啮合耦合型动力学模型,利用Newmark-β时域积分求解齿轮系统动态响应,对其进行时频域分析并与普通直齿轮进行对比,获得了大重合度直齿轮在不同转速、误差影响下的动载系数变化规律。结果表明,大重合度直齿轮啮合刚度与普通齿轮有较大差异,其动态响应结果波动幅值较普通直齿轮有明显降低,提升了系统稳定性;大重合度直齿轮动载系数与普通直齿轮相比有明显下降,并且随着转速的升高和误差的增大出现不同程度的增加,其中在共振转速区域范围内增幅明显。

裂纹故障下细高齿齿轮齿根动应变研究

为探究裂纹故障对细高齿齿轮齿根动应变的影响规律,采用集中质量法建立齿轮系统动力学模型,将故障下的时变啮合刚度作为输入,对系统动力学方程进行求解得到不同裂纹深度下的齿轮副动态啮合力。利用有限元法建立含裂纹故障齿轮结构动力学分析模型,结合轮齿承载接触分析确定裂纹故障下的齿间载荷分配关系,采用瞬态分析得到齿根应变时域历程,并对不同裂纹深度下的齿根动应变进行分析。仿真结果表明,当从动轮发生裂纹故障后,其齿根动应变故障特征主要表现为啮合区内齿根应变数值的变化,主动轮齿根动应变故障特征主要表现为齿根应变时域历程中出现周期性冲击及幅值衰减,在1.5 mm裂纹深度下主动轮齿根应变峰值因子相对变化量达到12.72%。

大重合度组合齿廓非圆齿轮设计方法试验研究

为了解决组合齿廓非圆齿轮增大重合度问题,对组合齿廓非圆齿轮设计方法进行了研究。首先,提出了增大齿高系数,减小节曲线压力角、负变位的组合齿廓非圆齿轮设计方法,对变渐开线-不完全变摆线齿廓展开了大重合度组合齿廓设计,并对大重合度的非圆圆柱齿轮进行了设计;然后,分析了齿高系数、变位系数、节曲线压力角与非圆齿轮渐开线齿廓和变渐开线-不完全变摆线组合齿廓的重合度变化规律,制造了2种增大重合度的组合齿廓非圆齿轮;最后,测量了增大齿高系数和减小节曲线压力角的非齿轮齿侧间隙,并与标准的渐开线齿廓齿侧间隙进行了对比,开展了大重合度组合齿廓非圆齿轮传动比的测量试验,以及承载能力仿真对比分析(主动轮固定,从动轮添加15 N·m扭矩)。研究结果表明:组合齿廓非圆齿轮的齿侧间隙(减小节曲线压力角0.106 mm,增大齿高系数0.107 mm)明显小于渐开线齿廓非圆齿轮的齿侧间隙(0.173 mm);大重合度组合齿廓非圆齿轮的试验传动比与理论仿真传动比一致;减小节曲线压力角的大重合度齿廓设计方法承载能力(应力最大值157.5 MPa)最优,增大齿高系数的大重合度齿廓设计方法承载能力(应力最大值213.2 MPa)最差。采用增大齿高系数,减小节曲线压力角的组合齿廓非圆齿轮设计方法来实现非圆齿轮的大重合度设计是可行的。

高重合度与低重合度齿轮系统动力学分岔特性对比分析

针对高重合度齿轮和低重合度齿轮,采用有限元方法计算其啮合刚度;建立含齿侧间隙和时变刚度的齿轮系统的扭转振动模型,对模型啮合线位移解的分岔特性和跳跃性进行研究。研究结果表明：当忽略误差,仅考虑齿侧间隙的影响时,高重合度齿轮系统啮合线位移的解,连续平稳,不存在跳跃现象,低重合度齿轮系统啮合线的位移解,多处发生了跳跃现象;齿频误差激励在高速区域（无量纲转速？为1.1~2.1区域）其对低重合度齿轮的动力学影响要大于对高重合度齿轮的影响;随着偏心误差的增加,啮合线位移增加,系统的周期稳定性逐渐降低,偏心误差对普通齿轮的影响比高重合度齿轮的影响要大;在误差作用下,高重合度齿轮的周期稳定性要高于普通齿轮的周期稳定性,运行更加平稳,采用高重合度齿轮可以降低齿轮的振动和噪声。

多间隙高重合度齿轮传动系统动力学分岔与稳定性分析

建立了多间隙、时变啮合刚度的高重合度直齿圆柱齿轮传动系统的动力学模型,基于功能原理建立了模型的能量方程,采用有限元法计算了高重合度齿轮的啮合刚度,采用Runge-Kutta法获得了高重合度齿轮传动系统的动力学分岔和跳跃特性.结果表明:在间隙等因素影响下,高重合度齿轮传动系统具有丰富的分岔特性,随着转速的增大,出现了单周期、多周期和混沌等运动状态,系统通过激变途径在混沌运动和周期运动间跳跃;在混沌区域,系统有严重的跳跃现象;齿侧间隙对系统影响较大,较小间隙参数(<3.85×10-5m)下齿轮传动系统做周期运动,较大间隙参数下齿轮系统以混沌运动为主;小阻尼参数下,齿轮传动系统处于混沌和周期运动的激变区域,在较高阻尼参数下齿轮传动系统经多次倒分岔进入稳定的单周期运动;从动齿轮的支撑间隙对系统的运动状态影响较大,主动齿轮的支撑间隙则影响较小.

高重合度行星齿轮传动系统动态特性分析

针对行星齿轮传动系统,采用集中质量法建立太阳轮浮动的动力学模型,考虑时变啮合刚度和综合啮合误差的影响,推导得出系统的动力学微分方程。采用变步长Runge-Kutta数值积分方法求解动力学微分方程。对比研究了高重合度行星齿轮传动系统和普通行星齿轮传动系统的动态时域响应,动载特性和均载特性。分析结果表明:高重合度行星齿轮传动振动幅值较低,动载荷较小,均载特性较好,因此传动更加平稳,噪声减小,传动性能更好。

大重合度汽车变速器齿轮的接触应力与噪声分析

根据齿轮重合度计算公式提出了增加齿顶高系数和减小压力角的齿轮降噪设计方案,建立了相应的大重合度齿轮接触有限元模型。通过对大重合度齿轮接触应力和运转噪声的研究发现,大重合度齿轮不仅性能可靠,而且传动平稳、噪声更低,宜在汽车变速器齿轮设计中推广应用。

高重合度行星齿轮系参数优化设计

高重合度齿轮设计参数较多,各参数的取值相互制约且均受各种约束条件的限制。研究了高重合度齿轮的实现方法,通过减小压力角、增大齿顶高系数、增加齿数和改变变位系数等方法可获得高重合度。采用优化设计的方法,建立以体积最小和重合度最大的多目标优化模型,设计了高重合度行星齿轮传动系统。设计的高重合度行星齿轮传动系统结构紧凑,承载能力较强,传动较平稳。

高重合度人字齿轮传动动态性能优化设计

对人字齿轮传动进行高重合度设计的分析,基于人字齿轮副承载接触分析技术,针对人字齿轮传动中主动小齿轮轴向浮动安装的特点,综合考虑齿轮时变啮合刚度、啮合冲击激励及误差激励等因素的影响,采用集中质量法建立了考虑修形的人字齿轮副弯-扭-轴耦合非线性振动模型,推导了系统无量纲运动微分方程,求解得到齿轮传动系统的振动加速度。以齿轮的振动加速度均方根值为优化的目标函数,针对该类复杂实际工程优化设计中适应值计算费时的缺点,提出了一种改进的具有适应值预测机制的遗传算法,优化得到了人字齿轮的基本设计参数及修形参数,提高了计算效率,通过实例分析验证了该优化方法的有效性。对加工的人字齿轮在减振降噪试验台上进行带载试验,对比优化前后的噪音分贝值,进一步验证了该优化方法对齿轮副减振降噪具有一定作用。

基于压力角的高重合度齿轮主动设计及特性分析

为了满足航空和车辆领域中齿轮传动的高平稳性和高重合度需求,提出一种基于压力角的高重合度齿轮主动设计方法。建立基于压力角的齿廓方程的数学描述方法,推导以压力角描述的齿轮啮合特性的定量表达式,包括曲率、滑动系数和重合度等,建立当压力角为一次函数时齿廓方程的数学模型;通过具体实例,建立重合度为3.0的特殊齿轮传动机构,分析其啮合特性,利用ADAMS软件对其进行动力学仿真,并与相同参数的渐开线齿轮传动进行对比。研究结果表明:利用本文提出的主动设计方法可以方便快捷地设计出满足不同重合度需求、具有多种优良性能的特殊齿轮。

一种新型齿轮齿形设计方法及啮合性能研究

针对齿轮传动装置小体积、轻量化、高效率的发展要求,提出了一种新型大重合度齿轮齿形设计方法,基于齿轮啮合原理,建立了新型大重合度齿轮齿形的数学模型,在此基础上,研究了新型大重合度齿轮齿形的啮合特性,并与渐开线齿轮进行对比分析。结果表明:新型大重合度齿轮齿形具有重合度大、滑动系数小、齿面磨损均匀、不存在根切现象等优点,是一种较为理想的高性能重载传动齿轮。

高重合度圆柱齿轮传动多目标优化设计

以重合度最大、体积最小、弯曲强度相等为目标函数,建立了圆柱齿轮传动多目标优化设计数学模型,采用带精英策略的快速非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)进行优化求解。对高速重载斜齿圆柱齿轮传动进行了高重合度优化设计,得到了Parteto最优解,并从中选择了一个优化方案与原始方案进行对比,结果显示高重合度圆柱齿轮传动的强度有明显提高,体积也有一定的减小。

大重合度内啮合新型齿形齿轮性能研究

针对双态逻辑传动技术的发展要求,提出了一种具有大重合度特性的新型齿廓齿轮。利用齿轮啮合原理,建立了新型齿轮的齿廓方程;基于能量积分法,建立了齿轮的扭转刚度模型,并揭示了齿间载荷分配特性;根据赫兹接触理论和弹性力学,推导了齿面接触应力和齿根弯曲应力的解析表达式,并利用显式动力学进行有限元分析。结果表明:新型齿形齿轮具有重合度大、受力小、承载能力高等优点,是一种理想的高性能重载传动齿轮。

高重合度直齿圆柱齿轮在直升机传动系统中的应用

针对国外高重合度直齿圆柱齿轮传动技术已逐步在航空传动系统中进行工程应用,而在国内该技术存在一定的差距,尚未形成成熟的设计理论和方法的现状,对高重合度直齿圆柱齿轮在直升机传动系统中的应用进行总结,包括国内外高重合度直齿圆柱齿轮在直升机传动系统中的应用以及国内外研究现状,探索国内外的研究差距,并指明我国高重合度直齿圆柱齿轮传动技术的工程应用亟待解决的4项问题,即强度计算标准问题、齿面修形方法问题、轮齿加工和热处理问题,以及润滑散热问题。

基于圆弧啮合线内啮合齿轮设计与特性分析

针对内啮合齿轮传动,提出1种基于圆弧啮合线的大重合度内啮合齿轮构造方法。选取连接外齿轮和内齿圈节圆交点和齿顶圆交点的圆弧为啮合线,构造在该啮合线上共轭的外齿轮和内齿圈齿顶齿廓;根据共轭原理设计与齿顶齿廓共轭的齿根齿廓,完成内齿圈齿根齿廓修形;对新齿形进行根切检验,分析新齿形啮合几何特性及加载接触;利用数控加工方法完成内啮合齿轮样件的加工并进行啮合试验。研究结果表明:新齿形不产生根切和齿顶干涉;与渐开线内啮合齿轮相比,新齿形重合度大大提高,相对滑动率减小,相对法曲率增大;齿面接触和齿根弯曲应力显著降低,承载能力大大提高;齿数比为38/53的新齿形存在7对齿接触,验证了新齿形的大重合度啮合。

基于动力学分析的大重合度直齿圆柱齿轮强度计算

为了探索大重合度直齿圆柱齿轮的承载能力,以2排交错布置、具有纵向重合度的直齿圆柱齿轮为研究对象,基于由动力学分析得到的轮齿间动态法向力的变化规律和齿轮的啮合点位置,采用有限元分析法计算其齿根弯曲应力,利用Hertz公式计算其齿面接触应力。通过计算可知:与静态工况相比,考虑齿轮传动系统动力学效应时,大重合度直齿圆柱齿轮的最大齿根弯曲应力增大了22.49%,最大齿面接触应力增大了10.94%;与渐开线标准直齿圆柱齿轮相比,大重合度直齿圆柱齿轮的最大齿根弯曲应力减小了17.08%,最大齿面接触应力减小了43.79%。结果表明,大重合度直齿圆柱齿轮的强度大幅提升,应用潜力巨大。

催化裂化低温接触大剂/油比理论与工艺开发

提出了催化裂化"低温接触、大剂/油比"的理论,论述了实施这一理论的两种具体方式,即系统与环境之间进行物质或能量交换和系统与环境间无物质或能量交换。基于这一理论,成功开发了FDFCC-Ⅲ工艺、FDFCC-Ⅳ工艺和ECC工艺。中试和工业应用的实践表明,采用"低温接触、大剂/油比"技术理念和操作条件的这些工艺技术,改善了原料油和催化剂的初始接触混合状况,抑制了热裂化反应,促进了催化裂化反应,提高了原料转化率,并能显著改善产品分布和产品性质。

催化裂化低温接触大剂/油比技术理念与实践

在分析国内外先进催化裂化技术的基础上,提出了"低温接触、大剂/油比"的技术理念,并对基于此技术理念的催化裂化技术进行了系统化分析、归类。中试试验和工业应用的实践表明,采用"低温接触、大剂/油比"技术理念和操作条件,改善了原料油和催化剂的初始接触混合状况,抑制了热裂化反应,促进了催化裂化反应,提高了原料转化率,并能显著改善产品分布和产品性质。与常规催化裂化工艺相比,采用这一技术理念的工艺过程,转化率提高3百分点左右,干气产率降低25%左右,总液收率提高1百分点以上。

低温接触/大剂油比的催化裂化技术

对以"低温接触、大剂油比"理念为基础的催化裂化技术的可实施方式进行系统分析,论述实施这一技术的两种形式:即系统与环境间存在物质或能量交换,以及系统与环境间无物质或能量交换。讨论实施这一理念的各种具体工艺技术,这些技术在改善产品分布、生产清洁燃料及实现生产过程清洁化以及增强重油裂化能力方面发挥了重要作用。