斜齿偏置非正交面齿轮的齿面建模及插齿仿真

为了促进面齿轮适用于多种空间布局的传动场合,扩大面齿轮在传动领域的应用优势,推导了斜齿偏置非正交面齿轮齿面方程,并使用VERICUT软件完成了斜齿偏置非正交面齿轮插齿仿真加工。由齿轮啮合原理,推导斜齿偏置非正交面齿轮方程,计算出面齿轮齿面点坐标;在三维软件中构建机床模型、刀具和加工毛坯,导入VERICUT中,编写相应的数控加工程序,完成插齿加工仿真;在加工模型上提取坐标点,与计算得到相对应的坐标点进行齿面偏差分析。结果显示:插齿仿真加工齿面没有产生过切,插齿仿真加工齿面最大残留为7.4μm,最小残留为3.3μm,验证了数控插齿加工斜齿偏置非正交面齿轮的正确性。

非正交斜齿面齿轮弯曲强度计算方法研究

关于面齿轮弯曲强度计算尚未见到解析计算方法与公式的相关文献。为此,基于齿面接触分析原理,推导弯曲力臂长度计算公式,参考锥齿轮弯曲强度计算标准(ISO 10300(3):2014),提出非正交斜齿面齿轮齿根弯曲强度解析计算方法。以某一参数面齿轮传动副为例,利用Abaqus有限元软件进行齿根弯曲强度计算,提取非正交斜齿面齿轮齿根弯曲应力值,将有限元结果与解析计算的结果进行对比,两者误差为8.5%左右,表明提出的非正交斜齿面齿轮齿根弯曲应力计算方法正确可行。研究工作解决了面齿轮弯曲强度计算尚无解析计算公式问题,在进一步细化完善后,有望形成基础的面齿轮弯曲强度设计计算公式。

非正交修形斜齿面齿轮传动接触应力计算研究

非正交修形斜齿面齿轮是一种具有普适性的交叉轴齿轮传动方式,目前还没有接触应力解析计算公式,只能依靠有限元软件进行接触应力计算。给出了其接触应力计算方法和相应的计算公式。首先,基于曲面啮合传动原理,推导了非正交修形斜齿面齿轮齿面方程;其次,建立含安装误差的接触分析坐标系,由齿面接触分析原理得到接触点及其曲率计算方程;最后,按赫兹接触理论推导出一般形式的接触应力解析计算公式,该接触应力计算公式可以计算正交与非正交、修形与非修形、直齿与斜齿等各种不同形式的面齿轮传动接触应力,通过编制程序快速计算出相应的接触应力。以某一设计参数的面齿轮副为例,应用提出的接触应力计算方法计算出接触应力,同时利用Abaqus有限元软件进行齿面接触应力计算,提取有限元计算的面齿轮齿面接触应力值,与解析计算公式的结果进行对比,两者误差为5.23%左右。对比结果表明,给出的非正交修形斜齿面齿轮齿面接触应力计算方法与计算公式正确可行。

变位非正交面齿轮副小轮齿向修形轮齿接触分析

建立了变位非正交面齿轮的加工坐标系和啮合坐标系,推导了变位小轮及变位非正交面齿轮的齿面方程,计算得到了面齿轮数值齿面,分析了变位对非正交面齿轮齿宽的影响。在变位的基础上研究了对小轮进行齿向鼓形修形,而面齿轮不修形的修形方式。分别对未变位、变位、变位加小轮齿向修形的三种非正交面齿轮传动形式进行考虑安装误差的轮齿接触分析。研究表明:随着变位系数增大,非正交面齿轮最小内半径、最大外半径及极限齿宽均减小;变位不影响非正交面齿轮副的接触规律;小轮齿向修形能降低接触轨迹对安装误差的敏感性,会引起幅值较小的直线型传动误差。

非正交弧线齿面齿轮齿面设计及可视化

设计了一种新型非正交弧线齿面齿轮,其以弧线齿圆柱齿轮为假想刀具,包络展成面齿轮工作齿面及过渡曲面,并在Matlab中得到面齿轮的数学模型,推导出非正交弧线齿面齿轮全齿面齿面方程,并通过Matlab编程实现了齿面可视化,为后续对非正交弧线齿面齿轮的研究奠定了理论基础。

非正交面齿轮齿面方程及仿真

面齿轮的齿面几何形状已不是常见的渐开线齿面或其他常见的齿面,其齿面形状相当复杂。以非正交面齿轮为研究对象,对其齿面方程进行研究并用Matlab仿真程序及Pro/E等计算机辅助分析工具分别进行真实齿面仿真和非正交面齿轮模型绘制。

偏置正交弧线齿面齿轮的齿面设计及实体建模

提出了一种新型的偏置正交面齿轮。以弧线齿圆柱齿轮作为假想刀具,并对其施加一定偏置距离,用包络法展成偏置正交弧线齿面齿轮。根据微分几何和齿轮啮合原理,推导了偏置面齿轮的齿面方程,并在Matlab中建立了工作齿面及过渡曲面的数学模型。以此模型为基础,施加了两种不同的偏置距离,通过分析方程组与对比齿面模型可知,偏置距离对齿形的影响主要体现在齿高上,而齿宽和齿厚上的改变则不明显。最后,通过导出齿面点集,在Catia零件设计平台实现了偏置正交弧线齿面齿轮的实体建模,为后续对该类齿形的啮合分析、弯曲强度等研究奠定了基础。

安装误差对正交斜齿面齿轮副接触印痕的影响规律研究

文章建立了考虑安装误差的正交斜齿面齿轮副的齿面接触模型,以一对正交斜齿面齿轮副为例,研究了面齿轮的轴向安装误差和偏置误差对面齿轮副接触印痕的影响规律。结果表明:当面齿轮的轴向安装误差大于零时,面齿轮副接触迹线均会向面齿轮外端移动,面齿轮齿顶边缘接触区域缩短,而小齿轮齿顶边缘接触区域则会相应增加;当面齿轮轴偏置误差大于零时,面齿轮副接触迹线会向面齿轮内端移动,这使得面齿轮齿顶边缘接触区域增加,小齿轮齿顶边缘接触区域缩短。

非正交弧线齿面齿轮齿面设计及根切研究

非正交弧线齿面齿轮是以端面渐开线弧线齿圆柱齿轮为假想刀具包络展成的面齿轮。根据面齿轮啮合原理推导了非正交弧线齿面齿轮齿面方程,结合Matlab数学模型和根切理论研究了该种面齿轮的根切现象,计算出面齿轮不产生根切的最大内径,并通过Catia仿真滚齿来验证计算的准确性。该研究旨在提出一种新型非正交面齿轮,通过理论推导及仿真模拟来研究该种面齿轮的根切现象,在此基础上探究非正交弧线齿面齿轮的内径影响因素。研究结果表明:在同等参数下,当位置参数增大时,刀具渐开线截面高度和内径逐渐减小,当刀具圆弧半径增大时,内径逐渐减小,刀具渐开线截面高度逐渐增大。

非正交弧线齿面齿轮齿宽设计

以弧线齿圆柱齿轮为假想刀具,基于齿轮啮合原理提出一种非正交弧线齿面齿轮,并对该种面齿轮单齿全齿面进行数学建模,计算出有效齿宽,通过Catia二次开发对计算得出的齿宽数值进行验证,通过改变轴交角及压力角的大小来讨论该种面齿轮齿宽的变化规律,结果表明:当轴交角不断增加时,内径与外径逐渐增大,且外径变化的曲线上升幅度要比内径更加明显,从而有效齿宽不断增大。随着压力角的不断增加,内径与外径逐渐减小,内径变化曲线下降的幅度比外径大,故有效齿宽逐渐增大。

偏置正交弧线齿面齿轮齿面设计及根切研究

为拓宽面齿轮的应用空间,结合面齿轮与弧线齿的特点,提出了偏置正交弧线齿面齿轮。根据坐标变换规律及啮合原理推导了全齿面的方程,并在Matlab软件中建立了全齿面模型。结合齿面模型及根切原理,利用Matlab软件编程计算了齿面根切的位置。借助CATIA软件二次开发进行仿真切齿试验,验证了计算的正确性。探究了各参数对最小内半径的影响,结果表明:坐标系距离与最小内半径呈负相关,刀具圆弧半径、偏置距离及模数都与最小内半径呈正相关,其中模数对根切位置影响最大。最后计算了顶尖位置,通过最大外半径与最小内半径之差确定了面齿轮的最大齿宽。

直升机主减弧齿锥齿轮优化设计

弧齿锥齿轮承载传动时,轮齿交替啮合与轮齿间齿侧间隙的耦合作用使得传动系统不可避免地产生振动。针对某民用直升机主减速器弧齿锥齿轮传动系统,基于集中参数法建立非正交弧齿锥齿轮弯-扭-轴耦合动力学模型,并采用Runge-Kutta法求解动力学方程得到传动系统的动力学特性;以局部综合法的三个二阶参数:接触迹线与齿高方向的夹角、传动比一阶导数和接触椭圆半长轴与齿宽的比值为设计变量,传动系统的振动位移均方根值为优化目标函数,基于遗传算法进行齿面优化以减振。结果表明,采用从动轮接触迹线与齿高方向的夹角71°、传动比一阶导数-0.0195、接触椭圆半长轴与齿宽比值0.1512的微观参数设计方案,传动系统的振动幅值降低了9.43%。

一般性直齿面齿轮双分支传动系统静态均载特性

为系统研究面齿轮分支传动系统的静态均载特性,分析了非正交偏置的一般性直齿面齿轮双分支布置形式、系统啮合相位差,考虑安装误差和弹性变形推导了系统的变形协调条件,并与扭矩平衡条件和静力平衡条件联立,建立了非正交偏置的一般性直齿面齿轮双分支传动系统的静力学扭矩分配模型,给出了静态均载系数的计算方法,分析了安装误差、输入载荷、支撑刚度、扭转刚度及啮合刚度波动幅值对静态均载特性的影响.结果表明:分流级轴错角误差对均载性能影响最大,且当存在安装误差时,输入载荷和扭转刚度对均载性能有重要影响;为获得系统的均载,应消除啮合相位差影响,并采用偏置分流传动形式,同时减小输入小轮支撑刚度及各齿轮副啮合刚度波动幅值.