基于精确齿廓建模的内啮合齿轮参数化设计

针对当前内啮合齿轮参数化设计和开发过程中普遍存在的建模精度不足及设计校验计算效率低的问题,使用Matlab GUI开发了基于精确齿廓建模的内啮合齿轮参数化设计系统。依据齿轮展成原理,生成内啮合齿轮渐开线齿廓;应用齿廓法线法,建立内齿轮齿根过渡曲线方程,实现了内啮合齿轮的全齿廓精确建模;计算内啮合齿廓过渡点压力角α_(M)、α_(N),通过参数化设计程序完成内啮合齿轮设计参数的几何计算及干涉校验等工作,其中,过渡曲线干涉校验部分,利用齿廓过渡点压力角α_(M)、α_(N),在加工刀具任意齿顶圆角(或非特定圆角)情况下,计算出内啮合齿轮副过渡曲线干涉的校验公式。最后,将设计目标齿轮副全齿廓数据导入Catia界面中,建立了齿轮副三维实体模型,为后续齿轮系统的应力分析及动力学性能检测等研究奠定基础。

基于APDL的渐开线直齿圆柱齿轮参数化精确建模

分析了齿轮过渡曲线,建立了精确齿廓的参数化模型;运用ANSYS的APDL语言,编制齿轮建模的宏文件,并在ANSYS的菜单中添加了齿轮建模项,实现了渐开线直齿圆柱齿轮的参数化精确建模。

考虑齿圈柔性的内啮合齿轮时变啮合刚度计算分析

当前大多数内齿轮啮合刚度都是基于忽略齿圈基体变形的假设计算的,文中应用Weber能量法基于精确的齿廓曲线方程建立内齿轮悬臂梁等效模型,同时基于铁木辛柯(Timoshenko)曲梁理论计算齿圈基体的变形量,并将齿圈变形耦合到齿轮啮合刚度计算中。通过MATLAB GUI编程进行内啮合齿轮时变啮合刚度数值计算,分析了齿圈柔性对啮合变形的影响,研究了齿圈厚度、支撑数量及啮合力位置对啮合刚度的影响。结果表明:齿圈厚度和支撑数量的增加均有利于齿轮副啮合刚度的增大;啮合齿中线位于固定支撑点时,齿圈啮合刚度最大,在靠近支撑中间位置时,啮合刚度最小,齿圈啮合刚度对应于螺栓支撑呈周期性波动。

直齿轮轮齿双侧裂纹对其刚度影响的研究

齿轮副的时变啮合刚度(Time-varying meshing stiffness,TVMS)是机械动力学分析中一个极为重要的参数,其准确程度直接影响着动力学分析结果的准确性。首先,从理论角度推导了剪切刚度的计算公式,并在案例分析中应用,将求得结果与有限元分析结果进行对比,结果显示相差较小;然后,建立了一种新的裂纹故障模型——轮齿双侧非对称裂纹模型;在基于精确全齿廓的能量法基础上,推导了轮齿双侧裂纹模型的时变啮合刚度计算公式,分析了裂纹形状参数对时变刚度的影响;最后,通过有限元法(Finite element method,FEM)进行了分析验证。结果表明,有限元法和能量法计算的结果基本一致。