小模数齿轮传动的时变啮合刚度计算方法

小模数齿轮传动中心距较小,其动态性能对中心距误差非常敏感,且中间级齿轮常被设计在固定轴上高速旋转,齿轮中心孔与轴之间存在间隙,考虑这些特征,建立了中心距误差与轴孔配合间隙影响下的齿轮啮合特性参数与时变啮合刚度计算模型,研究了二者对啮合刚度的影响规律。研究结果表明:中心距误差会改变齿轮副的重合度与啮合刚度;轴孔配合间隙使实际中心距围绕理论中心距上下周期性波动,导致整个周期内啮合刚度强化区域与弱化区域共存;中心距误差与轴孔配合间隙的影响在不同的转角范围内存在既有相互叠加又有相互削弱的现象,这一现象使得各轮齿的啮合刚度有差异,存在诱发更大振动与不同噪声的风险。

ZC1蜗杆齿廓测量测头对准误差修正

测头对准误差对齿轮测量中心ZC蜗杆齿廓偏差测量结果的影响较大,需要建立测头对准误差修正方法。基于ZC1蜗杆齿面方程,建立了蜗杆轴向齿廓测量误差模型,修正得到轴截面上齿廓测量点的轴向坐标,再依据精度标准评定得到蜗杆齿廓偏差,并分析了蜗杆的不同头数、模数和分度圆直径对蜗杆轴向齿廓测量误差的影响规律。在齿轮测量中心上开展了蜗杆轴截面齿廓测量实验,测头对准误差对齿廓形状偏差的影响较小;测头对准误差修正前后齿廓测量总偏差的最大差异由1.2μm降为0.2μm;齿廓形状测量偏差的最大差异由0.5μm降为0.3μm;齿廓倾斜测量偏差的最大差异由2.5μm降为0.4μm。该方法可有效减小齿轮测量中心测头对准误差对蜗杆轴截面齿廓偏差测量的影响。

考虑中心距变化的齿轮接触应力计算方法

齿轮制造/安装误差和轴承径向间隙导致齿轮中心距变化,改变齿面的接触特征,影响齿面的磨损和疲劳寿命。本文基于考虑制造/安装误差和轴承径向间隙影响的2种齿轮中心距模型,结合赫兹接触理论和齿轮啮合原理,建立了考虑中心距变化的齿面接触应力计算模型,并通过将该模型所得结果与有限元接触模型结果对比,验证所提出模型的准确性。此外,进一步研究了齿轮中心距变化对齿面接触应力的影响。研究结果表明:随着实际中心距的增大,本文模型结果与有限元模型结果的误差减小。随着齿轮中心距的增大,单齿对啮合区沿啮合线方向左移,齿面接触应力减小,但齿轮重合度也减小。因此,合理控制齿轮中心距变化对齿面接触性能的提升具有重要意义。

中心距误差对小模数齿轮接触与弯曲强度的影响

为探究小模数齿轮中心距误差对轮齿强度的影响,以及标准GB/T 3480—2021对含中心距误差小模数齿轮强度设计的适用性,推导了含中心距误差的重合度系数、齿廓系数与应力修正系数计算公式,建立了含中心距误差的小模数齿轮有限元接触模型,提出有限元接触模型网格密度的验证方法.对2种计算方法得到的不同中心距误差下接触与弯曲应力进行了对比研究,结果表明,接触区域齿廓有限单元宽度不超过Hertz接触半宽的1/3时,齿轮有限元接触计算精度较高;采用标准GB/T 3480—2021校核含中心距误差的小模数齿轮强度,将产生冗余设计;当中心距误差达到1.33%时,接触应力幅值的最大变化为4.23%,而弯曲应力幅值的最大变化达到了16.25%,中心距误差对小模数齿轮弯曲应力的影响比接触应力更为显著.

考虑中心距安装误差下的齿面磨损特性分析

以重合度为1~2之间的定轴渐开线直齿轮为研究对象,基于Archard磨损模型数值仿真齿面磨损的分布规律,研究齿轮中心距安装误差对齿轮啮合过程的影响,揭示中心距安装误差对齿面磨损的影响机理。结果表明:在0.1%的中心距误差下,中心距的增大会使齿轮的重合度下降,啮合区域变小,啮入点的位置远离齿根,从而减小齿面磨损。

重心偏置下齿轨车辆系统的动态行为

针对大坡度下车辆动态特性受齿轨车辆重心偏置影响的问题,在解析齿轮齿轨啮合激扰产生机理的基础上,考虑齿轮齿轨啮合冲击与轮轨动态接触行为的扰动效应,建立齿轨系统车轨耦合动力学模型,并经过现场实验验证了模型的有效性;采用所建立的模型,探究平直段以及坡道段车体重心横纵偏置对驱动齿轮动态接触行为以及齿轨车辆运行安全平稳性的影响。结果表明:齿轨车辆存在重心偏置时,齿轮齿轨啮合激扰对车辆运行特性有显著影响;车体重心横向偏置对轮轨垂向力与轮重减载率呈线性影响,当重心横向偏置达到0.3 m时,轮轨垂向力达到75 kN,轮重减载率达到0.44;轮轨作用力除受车体重心偏置作用产生增减载外,亦受齿轮齿轨动态啮合影响产生剧烈振动;轮重减载率、车体垂向加速度与车体平稳性对车体重心纵向偏置较敏感,当车体重心后置0.2 m时,平直段的车体垂向加速度增大1.8倍,坡道段增大3.7倍,车体重心后置1 m时,车体平稳性达到最优。研究结论可为我国山地齿轨铁路设计及安全运维提供理论支撑。

TDS-1000A型顶驱的现场预防性维修实践与探讨

顶驱作为海洋石油钻井平台的关键钻井装备之一,已成为石油钻井行业的标准产品。顶驱可从井架上部空间直接旋转钻杆,沿专用导轨向下送进,完成钻杆旋转钻进、循环钻井液、接立柱、上卸扣和倒划眼等多种钻井操作,具有安全生产、提高作业效率、有效防止钻井事故等优点。在日常使用过程中,需要根据其投入使用的运行时间进行定期的预防性维护。由于钻井平台生产节奏紧凑,顶驱大修有时无法在车间进行,因此现场大修往往会成为其第二选择。为完善改进现场维修方法,提高维修质量,节约维修工期,根据工作实践,对TDS-1000A型顶驱现场预防性维修的步骤、方法及注意事项进行了探讨。

中心距误差对斜齿轮动态特性的影响研究

基于斜齿轮啮合接触线理论,分析中心距误差对斜齿轮动态特性的影响。以一对地铁斜齿轮为研究对象,首先,利用切片法和势能法计算存在中心距误差的斜齿轮时变啮合刚度和动态传递误差;然后,采用集中质量法建立弯-扭-轴8自由度斜齿轮动力学模型,分析斜齿轮系统的动态啮合特性;最后,研究不同中心距误差对斜齿轮时变啮合刚度、动态啮合力和振动特性的影响。实验结果表明:斜齿轮的时变啮合刚度随中心距误差增大而减小;动态啮合力随中心距误差变化波动较小;中心距误差会导致斜齿轮啮合稳定性降低,为斜齿轮传动系统的降振减噪提供参考。

基于智能算法的齿轮副传动优化设计

为对两级渐开线圆柱齿轮减速器的齿轮结构进行优化设计,根据齿轮强度计算标准和机械结构优化设计的相关理论,分析了对齿轮接触强度和弯曲强度较大有影响的参数,以最小中心距为目标函数,以齿轮强度、尺寸等为约束条件,建立了两级渐开线圆柱齿轮传动结构优化的数学模型。基于智能算法(遗传算法)对齿数、模数、螺旋角等参数进行多目标优化,优化后齿轮的最小中心距减少了28.99%,有效的提高了空间利用率。同时该文研究结果可为智能设计、智能制造提供参考。

Dynamics Analysis of Carrier-Based Aircraft with Off-Center Catapult Launch

In order to enhance the safety of the catapult launch of the carrier-based aircraft,the catapult launch multibody dynamic model is established aiming at the problem of off center catapult launch.The whole catapult process including four stages which are buffering,tensioning,releasing and taxiing is taken into consideration and the body dynamics of the off-center catapult during each stage is analyzed.The catapult launch dynamic differences between the conditions only considering taxiing and that considering four stages are compared,and the effects of the different initial off center distances considering four stages on the attitude,landing gear load and acceleration of the carrier based aircraft during catapult launch are discussed.The results show that only considering taxiing may underestimate the dynamics of the carrier-based aircraft substantially.When taking four stages into consideration,the initial off-center distance has small influence on the aircraft dynamic characteristics during buffering and tensioning but has larger influence on that during releasing and taxiing.The increase of the off-center distance will cause the enhancement of the aircraft rolling and yawing,which may lead to the load difference between the left and right landing gears and the increase of the aircraft lateral acceleration.The establishment and simulation of the catapult launch multi body dynamic model founded on buffering,tensioning,releasing and taxiing provide reference for the carrier-based aircraft design and analysis of the catapult launch dynamics.

振动筛激振器斜齿轮中心距对其动力学特性的影响分析——仿真实验与科研实践联动的案例设计

该文借助数值仿真技术设计了具有煤矿行业特色的仿真实验与科研实践联动的项目案例。该案例以矿用振动筛激振器的关键部件斜齿轮副为研究对象,建立了振动筛激振系统虚拟样机,确定了斜齿轮副的复杂工况点和危险工况点,计算了标准中心距和非标准中心距下的疲劳寿命。深入研究了非标中心距下斜齿轮副中心距的动态波动特征和动力学振动响应特性,得出非标中心距不仅可以消除“挤齿”现象,而且能使啮合传动更加平稳。经过仿真实验与科研实践联动的案例训练,促进了学生专业知识的内化吸收,以及学生综合实践能力和工程创新能力的培养。

考虑安装误差的ZC1蜗杆螺旋线偏差评定方法

安装误差对齿轮测量中心的测量结果影响较大。针对其中ZC1蜗杆螺旋线偏差评定问题,在齿轮测量中心ZC1蜗杆螺旋线测量原理基础上,分析了安装误差对蜗杆测量的影响机理,建立了安装误差修正模型,并依据螺旋线偏差定义建立了基于安装误差修正的ZC1蜗杆螺旋线偏差评定方法。在齿轮测量中心上对ZC1蜗杆开展了螺旋线偏差测量试验,得到初始安装状态和安装误差条件下的螺旋线偏差评定结果,对比初始安装状态,安装误差修正前后多次测量结果之间的最大差异由76.2μm降为4.2μm。提出的ZC1蜗杆螺旋线偏差评定方法可有效减小齿轮测量中心测量过程中安装误差对螺旋线偏差测量结果的影响。

空间站新型渐开弧面齿轮传动理论及试验研究

针对因空间站大型对日定向装置传动末端齿轮副尺寸大导致的中心距偏移及倾斜偏差问题,提出具有中心距可分性的新型渐开弧面齿轮,具备中心距补偿能力,有效解决末端齿轮传动中心距偏差问题;依据对末端传动指标要求及约束条件,采用渐开弧面齿轮传动技术对齿轮副进行设计、强度校核及仿真分析;设计并开展等比例方案下多套产品研制及多轮次齿轮副寿命试验研究工作,测试传动效率并观察齿轮齿面状态,以验证新型齿轮传动的中心距补偿能力及可行性。研究内容为大型传动机构齿轮副方案设计奠定基础,并为新型渐开弧面齿轮的研制提供参考。

基于虚拟中心距原理的鼓形蜗杆砂轮成形修整方法

为了在普通蜗杆砂轮磨齿机上磨削面齿轮,提出在普通蜗杆砂轮磨齿机上修整面齿轮磨削用鼓形蜗杆砂轮的方法。通过母线螺旋扫掠的方式将面齿轮插齿刀向蜗杆砂轮演变,给出面齿轮磨削用鼓形蜗杆砂轮的演变计算方法,建立鼓形蜗杆砂轮的型面方程;分析鼓形蜗杆砂轮型面特征和磨齿机修整机构的运动特性,提出基于虚拟中心距加工原理的鼓形蜗杆砂轮成形修整方法,将砂轮的偏心摆动作为修整冲程运动,通过四轴联动方式修整鼓形蜗杆砂轮螺旋面;最后采用VERICUT对所提修整方法进行仿真验证,表明采用该方法在普通蜗杆砂轮磨齿机上能够有效修整鼓形蜗杆砂轮。

人字齿行星传动精度半解析建模与分析研究

针对考虑误差的人字齿行星轮系传动精度求解的准确性与效率问题,提出一种人字齿行星轮系传动精度建模与分析的半解析方法,以便准确高效地分析制造误差对人字齿行星轮系传动精度的影响规律。基于切片法建立考虑齿距误差和双螺旋线对中误差的人字齿行星轮系准静态解析模型,人字齿轮内外齿轮副的柔度矩阵采用有限元子结构方法获得;通过迭代求解模型的非线性微分方程组分析行星传动在误差和负载作用下运动(位移/转角),形成半解析的人字齿行星轮系的传动精度分析方法;以3个行星轮的人字齿行星轮系为例,分析在负载工况下齿距偏差和双螺旋线对中误差对传动精度的影响,并在同等精度条件下与有限元对比提高计算效率300倍以上,说明本模型的有效性与准确性。

小模数编码器齿轮逆向设计方法研究

针对某款立式加工中心的电主轴配套编码器齿轮提出切实可行的逆向设计方法,对该逆向设计过程中的具体问题进行分析说明,并提出相应的解决方案。经现场多次实验验证,逆向设计所得编码器齿轮模型的齿型公差为0.007mm,单个齿距偏差为0.003mm,累积齿距偏差为0.0075mm,均符合《小模数渐开线圆柱齿轮精度》(GB2363-1990)中的6级精度要求。该设计方法可行有效,能够为后续其他型号编码器齿轮的逆向设计提供参考。

回转圆筒干燥机传动装置的设计改进

文章介绍了工业上常用的回转圆筒干燥机的传动结构,并对回转圆筒干燥机的缺点进行分析。通过对回转圆筒干燥机传动装置齿轮副受力分析得出,回转圆筒干燥机传动装置齿圈和小齿轮配置中心角的最佳选择。简化了传动装置使用零部件的配置,减少了制作费用,缩短了传动流程,提高了传动效率。同时,最佳的配置中心角还能减轻支撑筒体托轮所受压力,提高了干燥机设备的性能。

视觉检测中齿轮外轮廓分段方法研究

在基于机器视觉的齿轮测量过程中,由于齿轮外轮廓各部分的形状、精度以及测量要求均不相同,需要对齿顶、齿廓和齿根分别进行数据处理,因此齿轮外轮廓分段至关重要。针对机器视觉系统测量视野小,单幅图像只能包含齿轮部分轮齿的问题,提出一种齿轮外轮廓分段方法。通过八邻域边缘追踪法提取齿轮外轮廓边缘,对该边缘进行最小二乘法圆拟合确定半径,并进行直线拟合确定齿轮中心逼近方向,经多次拟合后,逐渐逼近齿轮中心。齿轮中心确定后,实现对齿轮齿顶、齿廓和齿根部分的分段。实验结果表明,该方法可以确定齿轮中心,实现对齿轮外轮廓分段,程序简单,可操作性强,有利于提高系统的测量精度。

一种用于模拟车辆冲击试验的铁路货车纵向连接模型

考虑车辆及其零部件的纵向力传递细节,提出一种新的用于模拟车辆冲击试验的铁路货车纵向连接模型;其中,在钩缓组成子模型中考虑缓冲器各摩擦部件之间的几何和力学关系,在车体与转向架连接子模型中考虑上、下心盘之间的黏着、滑动和碰撞行为,还通过在车体结构虚拟体之间加入虚拟弹簧以模拟车体自身的结构变形。基于所建立的模型,采用MATLAB软件编制车辆纵向冲击动力学计算程序,并以C80型运煤专用敞车为例仿真计算车辆的纵向冲击响应。与现场试验结果对比表明:仿真结果与现场试验结果基本一致,说明提出的货车纵向连接模型贴近车辆的实际运用状态;利用该模型不仅可以研究各车辆之间的纵向振动问题,还可以研究车体与转向架之间的纵向振动和车体结构纵向变形等问题,拓展了列车纵向动力学研究的应用领域。

重载货运内燃机车钩缓系统研究

根据线路运行试验和仿真计算的结果,分析钩缓系统对重载列车纵向力和横向力的影响,提出120km.h-1速度级重载货运内燃机车钩缓系统的基本要求,并提出相应的钩缓系统方案。通过仿真分析,研究该方案的车钩强度、缓冲器容量与机车联挂速度的关系;并通过受力分析,系统研究钩缓系统对中控制功能的原理。综合分析表明:所提出的钩缓系统方案能够满足120 km.h-1速度等级重载货运内燃机车车钩强度及连接可靠性、列车运行稳定性的要求。