基于势能法的微线段齿轮啮合刚度模型研究

基于势能法建立了微线段齿轮啮合刚度计算模型。通过与有限元分析(FEA)方法的对比,证明了势能法与有限元方法趋势吻合,验证了此模型的正确性;且结果表明,势能法计算可精确到微线段齿轮的设计精度,避免了有限元方法计算中各类网格参数设置的繁琐过程及其引起的精度误差。本文利用该模型对微线段齿轮单齿和一对齿轮啮合刚度进行了计算,研究了微线段齿轮的单齿及综合啮合刚度。结果表明:微线段齿轮由于其压力角从齿顶到齿根先增大后减小,单齿刚度在轮齿节圆处出现最小值;靠近齿根处的刚度值增大较快;综合啮合刚度分析结果与有限元分析结果趋势吻合,证明了该方法的正确性。该模型为微线段齿轮刚度计算提供了一种更简便的理论计算方法,也为微线段齿轮动力学方面的研究提供了一定条件。

非对称齿轮泵的刚度分析

分析了非对称齿轮泵的齿轮基本参数,图示表达了渐开线非对称齿廓的形成原理,推导出了驱动侧和滑行侧的轨迹方程。非对称齿轮泵在啮合传动过程中,存在单齿啮合区和双齿啮合区,利用有限元法对20°/20°、25°/20°、30°/20°三种压力角组合的齿轮副单齿刚度、啮合刚度进行对比分析,分析结果表明,随着驱动侧压力角的增大,非对称齿轮的刚度增大,有限元法与公式法结果一致。

一种改进的非线性接触齿廓修形直齿轮啮合刚度分析方法

时变啮合刚度是齿轮副的周期性内部激励,是齿轮传动系统振动和噪声问题的主要来源。针对齿廓修形的直齿轮啮合刚度计算问题,从能量等效思想出发,结合悬臂梁模型,考虑接触对间的非线性接触,提出了一种改进的非线性接触齿廓修形直齿轮啮合刚度解析模型。首先,在已有文献的基础上,将轮齿简化为齿根圆上的悬臂梁,三维的齿轮副传动模型转换为二维的平面齿廓,进行了接触分析,考虑齿对间的非线性接触,通过能量法构建了齿廓修形直齿轮单齿啮合刚度半解析模型;然后,补充了变形协调与力平衡方程,导出了齿廓修形直齿轮副综合啮合刚度模型;最后,将采用该方法所得结果与有限元计算结果进行了对比,完成了对该计算方法的验证,并分析了不同摩擦系数与齿轮参数对齿轮啮合刚度的影响规律。研究结果表明:相较于传统的有限元计算结果,采用该解析模型得到的计算误差在3%以内,计算速度提高150倍,在精度损失较小的情况下,能够实现对非线性接触齿廓修形圆柱齿轮啮合刚度的快速求解。

直齿锥齿轮啮合刚度计算方法研究

针对直齿锥齿轮啮合刚度的计算问题,将其齿形转换成齿宽中点处的当量直齿圆柱齿形,再把当量齿轮的轮齿简化为齿根圆上的悬臂梁,通过能量法计算分析了单齿啮合刚度;基于位移容差的原理,进一步提出了齿轮时变啮合刚度计算模型;将其与有限元计算结果对比,并分析误差来源,完成了计算方法的验证。文中提出的计算方法不仅进一步丰富和发展了齿轮刚度的计算理论,对齿轮动力学的研究也具有重要意义。

直齿圆柱齿轮啮合刚度计算方法研究

针对直齿圆柱齿轮啮合刚度的计算问题,将轮齿简化为齿根圆上的悬臂梁,通过能量法计算分析了单齿啮合刚度,基于位移容差的原理进一步提出了齿轮时变啮合刚度计算模型,与有限元计算结果对比,并分析误差来源,完成了计算方法的验证。提出的计算方法能在精度损失较小的情况下实现圆柱齿轮啮合刚度快速求解,有助于进一步丰富和发展齿轮刚度的计算理论,为齿轮动力学研究提供理论工具。

渐开线齿轮传动的扭转刚度研究

齿轮传动刚度的计算对于动力传动系统的振动噪声研究具有重要意义,基于Abaqus软件的有限元计算研究了渐开线齿形的直齿轮啮合扭转刚度。研究中,采用了接触模型处理了齿与齿之间的啮合关系,得出单齿模型整个啮合周期内多个状态下的扭转刚度结果,分析了齿轮刚度计算的石川公式,并与有限元计算结果进行了比较,分析了精度和误差来源。还采用接触有限元模型计算了全齿轮模型啮合刚度,得出直齿轮啮合刚度的变化规律。根据直齿轮有限元计算结果,给出了斜齿轮啮合扭转刚度的快速计算方法。

基于能量等效的直齿锥齿轮时变啮合刚度计算

针对直齿圆锥齿轮啮合刚度的计算问题,从微元思想出发,将变截面齿廓划分为若干等截面微段齿段,基于能量等效建立微段齿段啮合刚度计算模型,并利用积分方法获得单齿啮合刚度。此外,基于力平衡和变形协调条件进一步提出了齿轮时变啮合刚度计算模型,同时根据几何关系导出了相应传动误差计算式。利用有限元分析对解析计算模型进行了验证,并分析了误差来源。结果表明:利用该模型不仅能够将直齿锥齿轮啮合刚度计算精度保证在2%以内,还达到了快速求解的目的。