Effects of Prestressing of the Ring Gear in Interference Fit on Flexural Fatigue Strength of Tooth Root

When the gearbox body interference is connected to the ring gear, prestressing occurs in the ring gear, which has a significant impact on the strength and life of the gear. Research on the prestressing of the inner ring gear is in the preliminary stage, and the distribution rule of the prestressing and the influence of each parameter on the interference prestressing have not been derived. In this paper, based on the method of calculating the prestressing of the thick cylinder in interference fit, the ring gear is found to be equivalent to a thick cylinder, and the distribution rule of prestressing of the ring gear in the interference fit is inferred. Then, by modeling and analyzing the gearbox body and ring gear in the interference fit using ABAQUS, the distribution rule of prestressing the ring gear in the interference fit is obtained through a numerical simulation. Finally, the prestressing of the ring gear in the interference fit is measured using X-ray di raction, and the distribution rule of prestressing of the ring gear in the interference fit is obtained through analysis. Compared with the distribution rule of prestressing in theory, numerical simulation, and experiment, the theoretical distribution rule of prestressing is amended through a statistical method, and a more accurate formula of prestressing is obtained. Through the calculation of the stress and bending moment in the dangerous section of the ring gear through prestressing, the formula for checking the tooth root flexural fatigue strength in the interference fit prestressing is inferred. This research proposes a tooth root bending strength conditional formula for the inner ring gear of the interference fit, which serves as a guide for the design and production of the actual interference joint inner ring gear.

压裂泵组合式人字齿结构轮齿修形研究

组合式人字齿轮的变形及误差会降低齿轮传动啮合性能,针对这一问题,以某型号压裂泵动力传动系统组合式人字齿轮副为例,对组合式人字齿的传动啮合特性进行了理论强度计算、误差分析、仿真修形及实验研究。首先,分析了该齿轮副的结构形式,计算了该传动系统人字齿轮副的接触及弯曲疲劳强度,并分析了影响齿轮接触及弯曲疲劳强度的因素;然后,对该齿轮结构的误差形式及补偿措施进行了分析讨论,并对齿轮轴的变形及齿部修形特性进行了理论分析;最后,基于KISS soft软件计算出了齿廓的修形量,通过对比不同修形量对齿轮副的传动误差、接触应力及啮合斑点的影响,得出了最优的修形参量,并进行了实验验证。研究结果表明:轮齿修形补偿了变形及误差对齿轮传动特性的影响,同时其传动误差峰值降低了38%,齿面线载荷降低了41.3%,齿面接触区沿齿向分布均匀化,传动啮合性能得到了较大的改善。

齿根等效应力的对比计算

目前设计一般的齿轮传动时,通常只按保证齿根弯曲疲劳强度以及保证齿面接触疲劳强度两准则进行计算。由实践得知,对于齿面硬度很高,齿芯强度又低的齿轮或材质较脆的齿轮,通常则以保证齿根弯曲疲劳强度为主。本文针对一对齿轮副的齿根等效应力先后采用仿真分析计算方法;第四强度理论计算方法;齿根弯曲疲劳强度的经典计算方法来计算齿根等效应力。发现在本文所设置的载荷条件下,仿真分析计算的结果和齿根弯曲疲劳强度的经典计算方法所得的结果相近。

减速器弧齿锥齿轮动态啮合疲劳强度研究

以某型直升机尾减速器的弧齿锥齿轮副为研究对象,基于其非线性有限元接触分析模型,在一个啮合周期内,对该齿轮副进行了连续动态啮合过程的仿真,研究了该型轮齿的动态啮合齿面接触和齿根弯曲疲劳性能.啮合过程仿真得到的齿面接触和齿根弯曲应力的变化规律符合轮齿实际动态啮合规律.疲劳过程仿真得到了疲劳寿命分布云图并判断出轮齿疲劳破坏主要发生在齿根受压侧的倒角区域,进而得到了经渗碳处理前后齿根疲劳破坏节点位置的疲劳寿命值.

齿轮弯曲疲劳实验齿根应力的数值解析

针对齿轮弯曲疲劳强度实验,在双齿加载的齿轮轮齿脉动加载试验条件下,进行了齿根应力集的理论计算。对齿轮及夹具进行了建模,使用有限元分析软件ABAQUS,分析了直齿圆柱齿轮在加载作用下的的齿根应力。数值解析结果与理论计算结果基本相近,从而相互验证了经验公式和数值解析都能够用来预测齿轮弯曲疲劳实验齿根应力级。

风力发电机齿轮箱齿根弯曲疲劳寿命仿真技术与方法研究

为了正确评估齿轮传动系统齿根弯曲疲劳寿命,以风力发电机齿轮箱为研究对象,以轮齿的线性强度退化表征疲劳效应,建立系统寿命蒙特卡洛仿真模型。模型全面考虑轮齿强度的随机特性,由轮齿转动带来的系统结构时变特性,轮齿的强度退化引起的系统抗力时变特性,齿轮传动系统失效相关特性以及各特性之间的耦合作用。在模拟载荷谱下,分析750 kW风力发电机齿轮箱传动系统疲劳寿命的分布,得到各齿轮和齿轮传动系统的寿命分布参数。

点线啮合齿轮齿根弯曲应力研究

提出点线啮合齿轮齿根弯曲应力计算方法,修正了大齿轮的齿根弯曲应力计算公式,在公式中增加大齿轮弯曲强度提高倍数。通过有限元仿真和试验验证了点线啮合齿轮齿根弯曲应力计算方法,并得出点线啮合齿轮弯曲疲劳强度比渐开线圆柱齿轮至少要提高15%的结论。

基于ANSYS的减速机齿轮有限元分析

采用有限元法研究齿轮轮齿在受到不同载荷的情况下,其齿根弯曲应力和应变的变化情况。结果表明,在静载荷的作用下,齿轮齿根处的最大弯曲应力和最大应变都在许可的范围之内;而当齿轮受到冲击,在动载荷作用下,齿根处的应力大于齿轮材料的屈服极限。结合对断齿形貌的分析,可推断出轮齿的断裂是在出现疲劳裂纹后受冲击载荷作用而产生的过载断裂。

少齿差内齿轮副多齿啮合弯曲强度的计算方法

针对渐开线少齿差内齿轮副多齿啮合弯曲强度计算问题,建立了啮合齿对的间隙、数量、载荷分配和齿根拉伸应力的计算方法,通过内齿轮副实体模型和有限元分析,对计算方法的正确性和准确性进行了验证。

船用高速齿轮齿根弯曲疲劳强度的计算

当船舶劈波斩浪时,因受水浮力、船舶重力等作用,船体将产生中拱或中垂弯曲变形,该变形影响到沿船体纵向布置的齿轮的强度和寿命。针对传统的船用高速齿轮在强度计算中不计齿间摩擦、离心力和船体变形的缺陷和不足,以沿船体纵向布置的渐开线增速齿轮机构中主动轮为研究对象,推导出综合考虑齿间摩擦、离心力和船体变形的齿根弯曲疲劳强度计算公式。算例表明,齿间摩擦使齿根弯曲应力增加9.98%,离心应力占齿根弯曲许用应力的11.18%,船体变形使齿根弯曲应力增加7.25%。

船用重载斜齿轮啮合过程接触有限元仿真分析

应用3-D建模软件UG和有限元分析软件ANSYS建立某大型船用减速器斜齿轮多齿啮合的三维有限元非线性接触分析模型。通过接触仿真分析轮齿的变形、综合应力、齿根弯曲应力和齿面接触应力等参数。仿真结果与赫兹理论计算结果相比,说明有限元接触法具有较高的计算精度以及处理复杂边界条件的特点,可为斜齿轮的设计提供可靠的分析手段。

变齿厚渐开线齿轮齿根弯曲应力研究

对变齿厚渐开线齿轮在交变载荷作用下齿根弯曲交变应力进行有限元瞬态响应分析。同时使用不同的截面参数利用传统的一般渐开线圆柱齿轮强度计算方法计算变齿厚齿轮齿根弯曲应力,通过将有限元解与传统方法计算的结果进行比较,得出对变齿厚齿轮进行齿根弯曲疲劳强度计算时应以中间端截面参数为依据的结论。为提高变齿厚齿轮的齿根弯曲强度设计齿轮两侧压力角不等的非对称齿廓,并分析工作齿侧压力角的变化对齿轮承载能力的影响。

关于GB/T3480-1997渐开线圆柱齿轮轮缘系数Y_B的探讨

行星齿轮传动中,薄轮缘齿根弯曲强度常用库氏(В.Н.КУДРЯВЦЕВ)算法进行计算,通过实例计算表明,新国标GB/T3480-1997计算结果与库氏算法计算结果基本一致。

基于齿根弯曲疲劳强度的渐开线涡旋齿载荷模型

分析渐开线动涡旋齿的作用压力和应力特点,确定了涡旋齿根弯曲疲劳强度计算准则,得到基于齿根弯曲疲劳强度的载荷模型。研究表明,涡旋齿内外壁面的压力分布规律不同,涡旋齿上任意点的应力近似于脉动循环的弯曲应力,可用安全系数法计算涡旋齿根弯曲疲劳强度。涡旋齿工作中相当于受到展角间隔为π的π展角区域内压作用,内压载荷的大小等于涡旋齿内外壁面的压力差,内压作用载荷变化不连续;当曲柄转角为开始排气角时,不但载荷值最大,而且作用区域离涡旋齿中央区域最远,涡旋齿安全系数最小;选择合理的开始排气角是提高涡旋齿强度和稳定性的重要途径。

摩擦力作用下的齿轮齿根弯曲疲劳强度的计算

在考虑摩擦力的情况下 ,通过建立直齿圆柱齿轮的力学模型 ,研究了齿根的应力分布规律 ;推导出摩擦力作用下的齿轮齿根弯曲疲劳强度的计算公式 。

基于Pro/E与ANSYS仿真软件的低速重载齿轮齿宽优化

利用Pro/E与ANSYS仿真软件对低速重载齿轮的轮齿进行了齿根抗弯强度和齿根弯曲疲劳强度的分析,分析结果表明使用传统的齿轮设计方法设计出的齿轮整体强度过于富足。根据分析结果对低速重载齿轮的齿宽进行了优化,在满足强度要求的同时减轻了低速重载齿轮的质量,降低了制造成本,结构更加紧凑。

球磨机大齿轮磨损后的变位修复

主要对水泥厂球磨机主传动系统中的标准直齿圆柱齿轮磨损后进行变位修复进行论述。提出了修复方案,确定了变位系数,并对齿轮的根切、齿顶变尖、重合度、齿根弯曲疲劳强度和齿面接触疲劳强度、相对滑动率、过渡曲线有无干涉现象做出了详细的检验。对水泥和矿山机械中大齿轮的变位修复具有一定的指导意义。

齿轮轮缘厚度对齿根弯曲强度的影响

分别采用KISSsoft和有限元软件计算一对渐开线直齿轮副在不同轮缘厚度情况下的齿根应力并进行对比,两者计算结果相差较大,且后者计算的轮缘内侧应力随轮缘厚度的减小而增大。但前者不考虑轮缘厚度系数、齿间载荷分配系数和齿向载荷分布系数换算后的齿根应力与后者计算结果接近。计算结果表明,KISSsoft中轮缘厚度系数就是有限元计算轮缘内侧应力的等效反应,将后者轮缘的失效通过前者齿根应力过大反应出来。该研究提醒设计者优化齿轮轮缘设计,达到提高齿轮强度、寿命的目的。

短齿齿根应力分析与有限元计算

在渐开线少齿差行星传动中通常使用短齿,其齿根高与正常齿相同,而齿顶高小于正常齿。应用有限元方法对这种短齿齿根应力进行了大量计算,分析了各参数对齿根应力的影响,并与正常齿进行了比较,建立了短齿弯曲强度折算系数,从而为短齿弯曲强度计算提供了依据。

变半径齿根圆角锥齿轮几何建模与疲劳强度仿真分析

针对直齿锥齿轮的齿根大多采用0.3倍模数的定半径圆角过渡,容易造成齿根弯曲应力偏大、锥齿轮使用寿命降低等问题,提出了一种变半径齿根圆角锥齿轮的设计方法。建立了标准齿根圆锥下的变半径齿根圆角一般方程;基于某电动汽车差速器定半径非标行星齿轮,推导出不同齿根圆锥下的齿根变半径圆角的一般方程,对非标行星齿轮进行了优化设计。通过有限元动力学和疲劳寿命仿真分析得知,变半径齿根圆角相较于半径最大的定半径圆角,锥齿轮平均齿根弯曲应力减小了10.8%、疲劳损伤降低了6.6%。所提出的设计方法提升了锥齿轮力学性能和疲劳寿命。