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。

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。

考虑多齿廓偏差的大重合度齿轮动态特性研究

齿廓偏差是引起传动系统产生振动和噪声的主要因素之一,为了有效探究齿廓偏差对大重合度齿轮动态特性的影响,本文在充分考虑参与啮合轮齿齿廓偏差特点的基础上开展了大重合度齿轮动态特性研究。通过分析大重合度齿轮的啮合特点,构建了考虑不同轮齿啮合状态的大重合度齿轮多齿动力学模型。在考虑齿廓偏差构成特征的基础上,利用齿面接触分析(TCA)方法对产生的啮合误差进行了求解,并将其求解结果引入到大重合度齿轮多齿动力学模型,形成了考虑多齿廓偏差的大重合度齿轮动力学特性分析方法。在充分考虑每对轮齿齿廓偏差的基础上,分析了不同因素对大重合度齿轮动力学特性的影响。结果表明,本文的研究方法能够充分考虑到参与啮合轮齿不同齿廓偏差带来的影响,为进一步提高大重合度齿轮动态特性分析的有效性提供了参考。

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。

大重合度弧齿锥齿轮设计与分析

为改善弧齿锥齿轮啮合性能,提出一种接触路径沿齿长方向的大重合度设计方法。预置沿齿长的接触路径和对称抛物线传动误差,以大轮作为假想插齿刀,共轭展成小轮辅助齿面;先计算沿接触路径的齿面修形量,再根据轻载的弹性变形量和接触椭圆长半轴,计算出沿接触线齿面网格点的修形量,将两者叠加到小轮辅助齿面上获得小轮目标齿面;借助遗传算法求解目标齿面所对应的小轮加工参数。通过算例表明,将接触路径设计为沿齿长方向能够获得大重合度,且重合度仅与齿宽有关,沿齿宽中线的接触路径能够获得更好的啮合性能,避免过早发生边缘接触;齿面印痕沿齿向分布,避免内对角接触,减小齿面相对滑动速度,且在安装误差作用下,齿面印痕沿着齿高方向移动。

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。

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。

大重合度负传动弧齿锥齿轮的设计及承载性能分析

当前对于弧齿锥齿轮传动的振动、噪声的要求越来越高,迫切需要一种适宜于大重合度、平稳传动的弧齿锥齿轮设计方法。采用非零负变位设计可以提高弧齿锥齿轮的设计重合度,基于局部综合法进行大重合度加工参数设计,从几何设计与加工参数设计两个方面来提高弧齿锥齿轮的实际重合度,重合度的增加可以提高齿轮副的运转平稳性和承载能力。通过设计举例,将大重合度负变位设计与常规设计的结果进行对比:在相同的载荷下,新设计与常规设计的最大齿根弯曲应力相比,小轮减小40.5%,大轮减小27.5%,齿轮副的最大齿面接触应力减小3.2%。结果表明,采用所提出的设计方法使得小轮的齿根弯曲强度有了大幅度提高,齿轮副具有更高的寿命和可靠性。

弧齿锥齿轮大重合度设计及啮合性能对比

为了改善弧齿锥齿轮啮合性能,提出了一种接触路径沿齿长方向的大重合度设计新方法。预置弧齿锥齿轮副的设计重合度和传动误差幅值及对称性,通过迭代优化局部综合参数,获得内对角和沿齿长的大重合度齿面印痕。借助齿面接触分析和轮齿承载接触分析,进行了两种大重合度设计在轮齿强度和承载传动误差上的比较。算例表明,接触路径沿齿长方向的大重合度设计在小轮、大轮弯曲强度和齿面接触强度上,分别提高了13.67%、10.05%和5.77%,承载传动误差幅值下降了31.32%,并且能够改善齿面印痕对安装误差的敏感性。

新型大重合度齿廓齿轮时变啮合刚度研究

针对内啮合齿轮传动的发展需求,提出了一种可广泛应用于内啮合齿轮的大重合度共轭齿廓,基于能量法计算了新型齿廓齿轮的弹性变形量,在此基础上,对新型大重合度齿廓齿轮进行有限元分析,并与能量法的计算结果进行对比,验证了能量法的有效性.建立了齿轮的法向刚度模型及齿轮副扭转刚度模型,研究结果对新型内啮合齿轮传动的齿廓设计具有借鉴意义,同时为新型内啮合齿轮传动的动力学分析提供了理论基础.

基于加工模型的大重合度齿轮时变啮合刚度计算

针对大重合度齿轮实际加工齿廓的过渡曲线、齿顶修缘、齿厚均与理想齿廓有所不同,对其啮合时变刚度计算方法进行了研究,建立了凸角修缘类型滚刀参数方程,依据齿轮啮合原理,推导剃(磨)齿前滚刀参数方程以及剃(磨)齿后齿轮齿廓的参数方程,结合现有计算大重合度齿轮时变啮合刚度的能量法,设计了改进势能法模型.根据齿廓参数方程编制了大重合度齿轮模拟软件,基于有限元软件计算出齿轮时变啮合刚度.将改进势能法模型与有限元法模型求解出来的结果进行对比,得出改进势能法模型的计算结果与有限元分析结果有较好的一致性,证明了所提出的改进势能法模型具有有效性.利用改进势能法模型研究了齿厚、过渡曲线、齿顶修缘对单齿啮合刚度最大值以及时变啮合刚度均值的影响.结果表明:齿厚对单齿啮合刚度最大值以及时变啮合刚度均值影响较大;过渡曲线部分主要的影响参数--凸角凸出部分径向高度、凸角径向高度、滚刀齿顶圆弧的半径对单齿啮合刚度最大值以及时变啮合刚度均值影响较小;齿顶修缘参数中的加工滚刀的修缘高和修缘角对单齿啮合刚度最大值的影响较小,但是对齿轮啮合刚度均值影响较大.

大重合度齿轮刚度的测量研究与边界元法计算(英文)

High contact ratio (HCR) gear is a kind of high-strength and low-noise mechanical drive component. In the gear drive, there are more couples of teeth taking part in meshing, which reduces the load born by each couple of teeth and cuts down the varying range of meshing rigidity and the big flexibility drops the dynamic load in the drive, so its load-beating capacity is increased greatly. The thesis analyzed the rigidity, i. e. the relationship between the loads

大重合度少齿数新型齿轮研究

随着可靠性和运转速度要求的提高,对齿轮设计提出了更小、更轻、更好的接触特性等要求。具体到齿轮参数,大重合度、少齿数、小相对曲率和滑移率齿形就成为齿轮动力传动追求的目标。在建立啮合线方程和齿形坐标的基础上,通过理论分析,得到了轮齿齿形相互满足共轭条件、并由参数方程精确定义的新齿形和满足不同给定条件的设计方法。经计算和实际制造验证,新齿形的标准直齿轮的最小齿数可达4,重合度为2的最小齿数可达22,具有少齿数、大重合度且相对曲率小、相对滑移率小的优异特性。

大重合度齿轮副的齿廓修形研究

本文介绍大重合度齿轮副的齿廓修形。考察并比较了轮齿线性和抛物线性齿廓修形。为了减小动载荷和轮齿弯曲应力，系统地研究了修形量和修形长度的影响。

齿轮最大重合度的极限证明

根据极限理论给出了齿轮最大重合度的一个严谨证明，是对有关资料中该概念推导的完善与补充。

大重合度直齿轮刚度的测量研究与边界元计算

本文首先应用边界元法计算了 HCR 齿轮的刚度,并与标准齿轮进行了比较,且对边界元法在齿轮变形计算中的应用方法进行了研究。在此基础上用差动变压器式位移传感器(LVDT)对 HCR 齿轮和标准齿轮在封闭力流式齿轮试验台上分别进行了刚度测验试验(试件参数分别为 m=3.0,z=40,h_a=1.25和 m=4.0,z=30,h_a=1.0)。计算和试验结果表明,本文对边界元法的应用和计算方法的改进是成功的,具有工作量少、精度好、效率高等特点,本文所提供的试验方法简单实用,试验误差分析容易。本文的研究证明 a=20°的 HCR齿轮对于提高齿轮的承载能力,降低齿轮传动的噪音,在广大中小企业中推广其应用具有重要的意义。

大重合度内齿轮齿根齿廓修形及其齿轮啮合特性分析

为了提高渐开线齿轮的齿形重合度,提出一种大重合度内齿轮齿根齿廓修形设计方法,分析了大重合度齿形重合度、相对法曲率与共轭齿廓相对滑动率,利用有限元加载接触分析方法探讨了内啮合外齿轮的应力分布情况。研究结果表明:大重合度内齿轮和外齿轮形成了共轭齿廓。相对于渐开线齿形重合度,大重合度齿形重合度得到了明显的提升,约为渐开线齿形重合度的3倍。大重合度齿形具有恒定的相对滑动率,并且明显低于渐开线齿形对应的相对滑动率。对受450 N·m力矩作用的大重合度内啮合齿轮进行有限元仿真,结果表明该内啮合齿轮具有较高的齿面接触应力和齿根弯曲应力。

大重合度齿轮在履带车辆终传动设计中的应用

本文通过理论分析和台架对比实验阐明了大重合度齿轮传动是一种多对齿同时啮合、传动平稳、承载能力强的齿轮传动。具有高强度、低噪声的优越性能。把它用于承受重载荷、强冲击的履带车辆终传动中是非常适合和完全可行的。而且还能进一步提高履带车辆终传动的可靠性和耐久性。随着大重合度齿轮的设计与制造技术的发展完善 ,它的应用 ,特别是在履带车辆上的应用 ,必将会得到应有的重视和进展 !

具有轴向重合度的齿轮传动系统动力学行为研究

由错开半个齿距的双排外啮合渐开线直齿圆柱齿轮组成的传动系统具有重合度大于2的独特性质。以此大重合度齿轮传动系统为研究对象,求解大重合度齿轮传动系统啮合过程中综合时变啮合刚度。建立单自由度扭转振动动力学模型并用Runge-Kutta法求解,给出了大重合度齿轮传动系统法向振动相对位移、速度响应以及轮齿间法向力的动态变化规律。计算结果表明:与标准渐开线直齿圆柱齿轮相比,大重合度齿轮传动系统,其时变综合啮合刚度突变幅度降低了1倍,法向位移振动响应振幅减小了63.52%。研究的大重合度齿轮传动系统减振效果显著且几乎保留了标准渐开线直齿圆柱齿轮的全部优点,不仅具有渐开线直齿齿轮易于加工的特点,且重合度大于2,振动和噪声小,工程推广应用价值高。

蔬菜钵苗密植移栽机多行取苗机构设计与试验

为实现蔬菜钵苗密植自动移栽,提出一种能够降低因齿轮间的齿侧间隙引起的传动误差进而提高运动准确性的大重合度非圆齿轮传动机构,根据小青菜钵苗密植移栽农艺要求,设计了密植移栽取苗轨迹和一种基于该传动机构的非圆齿轮行星轮系八行同步取苗机构。开展了取苗机构的逆向设计,并对其进行了运动学分析,自主开发了密植移栽取苗机构反求设计软件。为降低传动误差,该行星轮系取苗机构一级齿轮传动采用大重合度非圆齿轮传动,二级齿轮传动采用斜齿轮传动,每级齿轮传动的重合度均接近2。基于虚拟样机技术和高速摄像技术对取苗机构进行轨迹测试试验,得到试验和仿真取苗轨迹,并对比理论计算轨迹,三者轨迹基本一致,验证了密植移栽取苗机构设计的可行性。对密植移栽取苗机构进行取苗试验,取苗机构的取苗成功率为95%左右,检验了机构样机性能。