齿轮齿根过渡圆角的计算方法及控制的研究

齿根过渡曲线的曲率半径大小,影响渐开线起始圆直径和齿根强度。本文定量分析了齿轮齿根部最大过渡圆角的设计计算方法,采用欧拉一萨瓦里共轭齿面曲率的关系,从理论上建立了齿条型刀具的刀尖圆角与被切齿轮齿根圆角的对应关系,为齿轮设计和加工提供了理论依据。从工艺的角度,研究了粗切滚刀的刀尖圆角的设计及选用原则,以及磨削齿条的刀尖圆角与渐开线起始圆的相互关系。本文的研究对合理设计齿根圆角、合理设计和选用齿轮滚刀、精确修整齿轮磨削砂轮、保证渐开线起始圆直径,都具有实际应用价值。

齿轮齿根部最佳过渡圆角的计算

研究齿轮齿根部过渡曲线的确定方法 ,给出了最佳过渡圆角的计算方法 ,为齿轮设计和加工时过渡圆角的确定提供了依据。

小模数塑料齿轮齿根过渡圆角算法优化

针对塑料齿轮经常出现齿轮齿根断裂的现象,再结合塑料齿轮注塑成型时会收缩的特性,提出了一种对塑料齿轮过渡曲线圆角半径进行精确设计的新方法。通过ANSYS Workbench(AWE)软件进行静力学分析、验证,最终解决了塑料齿轮齿根应力集中的现象,为小模数塑料齿轮参数化设计提供一定参考。

基于空间接触的齿根过渡曲线对齿轮弯曲强度影响分析

在齿轮基本尺寸不变的情况下提高渐开线齿轮强度是一个重要课题。提出一种基于实际物理力学模型的渐开线斜齿轮三维模型空间多齿对同时接触的分析方法,应用Pro/E软件,以齿根过渡曲线分别为典型的双圆弧和单圆弧的两对变位斜齿轮模型为研究对象,按照一定的啮合角度变化,得到全方位接触分析结果,确保齿根弯曲强度结果的较高可靠性。通过对两种齿轮齿根应力的比较得出结论:算例中过渡曲线为双圆弧的齿轮齿根应力约为单圆弧齿轮齿根应力的1.3～1.5倍。最后通过VB(Visual basic)语言对Catia软件进行二次开发的方式仿真加工出上述两种齿轮模型,并在相同条件下进行有限元分析。在仿真加工出齿轮模型的齿根过渡圆弧曲率半径不完全一致的情况下,其齿根应力也满足1.3～1.5倍的结论。该分析方法可为齿根单圆弧齿轮的推广与应用提供基础支持。

插制齿轮的直角坐标齿廓方程

应用齿廓法线法,推导出插齿加工的直齿内、外齿轮的直角坐标齿廓方程,给出了齿廓各段曲线起点与终点的确定方法。

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。

基于齿根圆角圆心所在位置的时变啮合刚度修正模型

因接触齿对数的变化以及接触位置变化,将导致作为齿轮系统动力学的最重要的内部激励-时变啮合刚度发生变化。然而,目前的研究不能精确的采用解析模型来计算齿根圆与基圆之间的势能,将导致时变啮合刚度的计算误差。针对这个问题,基于势能法,提出了一个精确考虑齿根圆与基圆之间的势能的计算时变啮合刚度的解析模型,根据齿根圆角圆心所在位置,研究了不同参数条件下轮齿时变啮合刚度的算法,与有限元仿真结果的对比表明:提出的修正算法能更为精确地计算轮齿的时变啮合刚度,可减小解析法计算刚度的误差,为齿轮振动分析提供了一个新的途径。

油泵锥齿轮断裂故障研究

某型油泵从动锥齿轮在产品寿命试验过程中,出现齿根断裂故障,为定位故障原因,为后续齿轮设计、生产和加工提供理论依据,开展齿轮振动特性及齿根过渡圆角对应力分布影响分析。建立齿轮有限元模型,进行振动固有特性计算;采用Campbell共振图法,获得工作转速状态下各共振点频率安全裕度。建立不同齿根过渡圆角模型,分析弯曲应力分布随过渡圆角变化趋势,得到工作转速状态下的应力安全裕度。齿根过渡圆角减小,加剧齿根应力集中,降低疲劳寿命,导致齿轮断裂故障。通过油泵锥齿轮断裂故障研究,给出齿根过渡圆角范围,严格控制加工参数,提高油泵锥齿轮工作寿命。

强化汽车齿轮的有效途径——计算顶隙与齿轮弯曲强度

文章提出了计算顶隙的概念及计算方法，全面分析后指出计算顶隙可以极大地提高齿轮的承载能力，为产品设计人员设计高强度齿轮提供了一种行之有效的设计方法。

滚齿渐开线起始点计算方法研究

主要介绍了滚齿工序在加工渐开线齿廓时生成齿根过渡曲线的几种形式,简单描述了设计齿根圆角与生产中齿根圆角的关系,并给出了过渡齿根圆弧和渐开线曲线坐标表达式,通过拟合出两条曲线的交点,即是滚刀加工有效渐开线起始点。为了解齿根过渡曲线生成过程、掌握渐开线全齿形曲线规律及加工制造提供一定方法和思路。

双圆弧齿轮齿腰应力的研究

本文用回归分析法求得了ＧＢ１２７５９—９１型双圆弧齿轮的齿腰应力的计算公式。研究表明，大螺旋角或小载荷时，齿腰应力大于齿根应力。因此，齿腰是一个薄弱环节，应受到重视。

强化汽车齿轮的有效途径——计算顶隙与齿轮弯曲强度(二)

文章提出了计算顶隙的概念及计算方法，全面分析后指出计算顶隙可以极大地提高齿轮的承载能力，为产品设计人员设计高强度齿轮提供了一种行之有效的设计方法。

基于应力释放提高齿轮弯曲强度方法的研究

齿轮齿根圆角部位的应力集中是影响齿轮弯曲疲劳的重要因素,为了提高齿轮的弯曲疲劳强度,在齿面开应力释放圆孔使齿根应力重新分布来减小齿根最大弯曲拉应力。采用二维有限元计算圆孔的半径及最佳位置,通过三维有限元模型进行验证及接触应力计算,并进行弯曲疲劳极限分析。结果表明:对于选定参数的齿轮,齿面开圆孔可以使齿根应力重新分布来减小齿根最大弯曲拉应力,大大提高齿轮的弯曲疲劳寿命并减小齿轮质量;但应力的减小与开孔的位置及圆孔的大小有很大关系,存在最佳的圆孔大小和圆孔位置;齿轮参数不同也会引起最佳圆孔位置和大小的改变,并且齿根应力的微量减少都会使弯曲疲劳寿命大幅度提高。

渐开线齿轮滚刀刀顶圆角的设计研究

采用对称圆角和非对称圆角来设计滚刀刀顶,推导了滚刀非对称圆角半径的计算公式,通过ANSYS的APDL语言建立了滚刀范成加工渐开线齿轮的参数化有限元模型。结果表明,选择最佳对称圆角滚刀可使齿根弯曲应力降低8.3%,而采用非对称圆角滚刀可以使齿根弯曲应力降低12.4%。

渐开线圆柱齿轮齿根圆角的加工探索

以航空领域应用最多的渐开线圆柱齿轮为对象,提出渐开线圆柱齿轮齿根圆角的几种加工方法并加以验证,为从事机加工艺技术人员提供一些技术支持。