弧面凸轮机构诱导曲率与强度设计的研究

为了提高弧面凸轮机构的强度和可靠性,基于啮合原理和微分几何的理论推导了弧面凸轮廓面方程,进而推导了弧面凸轮诱导曲率的表达式,提出了弧面凸轮与滚子接触应力计算力学模型,给出了弧面凸轮静接触强度与疲劳接触强度的设计校核方法,为弧面凸轮机构的强度与可靠性设计提供了精确化定量手段。通过设计实例验证了所提出的设计理论。

共轭曲面的诱导曲率与润滑角

突破了啮合传动类型的界限，建立了统一的研究方法，对各种不同类型的平面及空间啮合传动作出了全面深入的理论分析．

弧面凸轮诱导主曲率与接触应力

推导了弧面凸轮诱导主曲率的计算公式 ,给出了弧面凸轮接触应力计算力学模型 ,并探讨了接触应力的计算方法。为复杂弧面凸轮设计分析提供了精确化手段 ,有利于凸轮机构CAD/CAE/CAM系统的建立。

平行轴斜齿轮诱导法曲率计算

基于微分几何理论,采用解析方法推导出渐开线平行轴斜齿圆柱齿轮的诱导法曲率公式,并利用M atlab编制程序对诱导法曲率进行仿真分析,研究了渐开线平行轴斜齿圆柱齿轮诱导法曲率与螺旋角、模数以及大、小齿轮齿数的关系,为科学地选择齿轮最佳参数提供了一种研究方法,具有一定的实用价值。

共轭齿面鼓形齿联轴器诱导法曲率和相对滑动系数分析

根据齿轮啮合原理，建立了共轭齿面鼓形齿联轴器的内、外齿轮齿面方程，进而导出了诱导法曲率和相对滑动系数的表达式，得出“共轭齿面鼓形齿联轴器内、外齿轮齿面无曲率干涉”的结论．

基于诱导法曲率的非对称弧齿锥齿轮多目标优化

为提高非对称弧齿锥齿轮的设计效率及质量,依据微分几何、弹性流体动力润滑理论、弧齿锥齿轮设计理论与方法及可靠性设计理论,建立以齿间最小油膜厚度、可靠性及大小齿轮等强度原则为约束,以齿面诱导法曲率主值最小和锥齿轮传动总体积最小为目标函数的约束多目标优化设计数学模型;借助于粒子群多目标优化算法,利用Matlab编制优化程序,通过范例进行优化设计。根据齿轮啮合原理和现代磨擦学原理分析诱导法曲率主值对齿面接触强度和抗胶合承载能力的影响。研究结果表明,利用粒子群多目标优化算法和得到的设计参数,能有效地提高弧齿锥齿轮传动系统的承载能力,保证传动系统的可靠度,明显降低重量和体积,获得性价比较佳的弧齿锥齿轮传动产品。

两共轭齿面沿接触线法向的诱导法曲率计算公式

两共轭齿面沿接触线法向的诱导法曲率是衡量机械传动性能的重要指标之一.目前有两种常用的计算公式,其中所包含的a式难以求得.本文给出了一个简捷、实用的新计算公式,其中所包含的b式易于求得,在实践应用中已取得良好的效果.

基于曲率诱导“伪激波”的高负荷吸附式压气机叶片设计

为了充分发挥吸附式压气机叶片的潜力,基于"曲率诱导‘伪激波’"理念的吸附式压气机叶片设计方法,设计了三种高负荷吸附式叶片;采用数值模拟方法探究了不同设计策略下叶片抽吸前、后的流动机理和抽吸对流动分离的控制机制;针对曲率诱导"伪激波"理念的吸附式叶片Blade-M("伪激波"位于53.1%轴向弦长处)开展了端壁/吸力面组合抽吸的研究。结果表明:曲率诱导"伪激波"可有效适应抽吸承担逆压梯度的本质特性,设计的三种吸附式叶片扩散因子高达0.73;采用吸力面单独抽吸可有效消除叶片Blade-M和Blade-L ("伪激波"位于34.8%轴向弦长处)的尾缘分离,损失系数分别降低66.7%和71.8%,但吸力面抽吸无法有效控制高负荷叶栅的角区分离;采用端壁/吸力面组合抽吸后,Blade-M叶栅通道内的尾缘分离和角区分离均被有效控制,在6.6%的抽吸系数下损失系数降低了87.3%;在大攻角条件下,基于曲率诱导"伪激波"的吸附式叶片依然可保持无分离的特性,显示了该种叶片对变工况抽吸的适应能力,为发展高稳定裕度、高负荷吸附式压气机提供了科学依据。

圆柱内齿轮和锥齿轮传动的诱导法曲率

本文导出了圆柱齿轮和锥形齿轮啮合时的诱导法曲率的计算公式 。

齿面相对滑动速度和诱导法曲率变化对剃齿精度的影响

本文分析了剃齿加工中齿面相对滑动速度的变化以及齿面诱导法曲率的变化对被剃齿轮齿形中凹的影响.在此基础上,提出了某些与提高剃齿精度有关的结论.

变型锥蜗杆诱导法曲率和卷吸速度的计算分析

根据齿轮啮合理论,应用衡量机械传动性能的诱导法曲率和卷吸速度来分析研究变型锥蜗杆。通过建立数学模型,对变型锥蜗杆蜗轮啮合时沿接触线法线方向的诱导法曲率和卷吸速度进行了推导,并赋值计算,与普通锥蜗杆传动进行了比较。通过对比计算结果,表明了变型锥蜗杆传动在接触点处的诱导法曲率稍小而卷吸速度较大,验证了变型锥蜗杆在此点传动性能略具优越性,对其进一步研究具有很好的参考价值。

诱导法曲率对圆弧齿线双圆弧齿轮接触强度的影响

根据齿轮啮合原理，分析并比较了圆弧齿线双圆弧齿轮与普通双圆弧齿轮啮合特性的差异。通过推导这种新型齿轮齿面诱导法曲率，分析了接触强度得以提高的原因。同时用切齿法进行研究后得出，该齿轮还具有较高弯曲强度。

章动式双圆弧螺旋锥齿轮齿面曲率与运动特性研究

为了准确评估章动式双圆弧锥齿轮副两处啮合区域之间的啮合特点和差异,对表征齿轮传动质量好坏的曲率和相对运动参数进行了理论计算研究。首先,基于齿轮空间啮合原理,推导了双圆弧内、外锥齿轮的齿面参数方程;接着,在此基础上建立了章动传动啮合坐标系,采用齿面接触分析(TCA)方法,得到了无装配误差情况下接触点的运动轨迹;然后,根据微分几何理论推导出了接触点处各类曲率和速度的数学表达式,并根据赫兹(Hertz)弹性接触理论确定了齿面接触区形态;最后,采用算例分析了接触点的主曲率、诱导法曲率、卷吸速度、相对滑动速度和滑滚比等变化趋势及其反映的特性。研究结果表明:椭圆长轴方向诱导法曲率接近0,短轴方向诱导法曲率绝对值较小,由齿面公法矢量方向可知,两啮合区域在传动过程中不发生曲率干涉现象,且具有良好的接触强度;相对滑动速度远小于卷吸速度,这有利于减小磨损;两区域的滑滚比均趋近0,表明传动接近纯滚动;瞬时接触点和齿面接触区均位于啮合齿面中部并沿整个齿宽方向分布,有限元结果与理论计算结果一致。该研究结果可为章动式双圆弧锥齿轮的弹流润滑和磨损分析提供理论基础。

面齿轮传动整个啮合过程相对法曲率干涉检验的方法

两齿面在接触点处无曲率干涉才能正确啮合,由此提出一种面齿轮传动整个啮合过程的相对法曲率极值曲线曲率干涉检验的方法.建立两实体曲面干涉检验的物理模型,通过欧拉(Eurler)公式和Bertrand公式,导出曲面相对法曲率的数学解析式,对相对法曲率极值进行求解,分析两曲面在接触点无曲率干涉时相对法曲率极值的范围;建立面齿轮副的齿面方程,根据啮合原理,由插齿刀齿面的主曲率、主方向导出被展成面齿轮齿面的主曲率、主方向.通过计算机仿真得到面齿轮齿面的啮合印痕及各啮合位置相对法曲率的极值曲线,并对面齿轮传动在啮合点的曲率干涉情况进行分析.

弧面凸轮机构的压力角和曲率分析

以微分几何理论作为数学工具 ,根据空间曲面啮合原理 ,给出了弧面凸轮机构压力角和曲率的计算公式 ,利用VC ++编制了弧面凸轮机构压力角和曲率分析程序。以弧面凸轮机械手中的提升凸轮为例 ,用计算机分析、绘出了凸轮副压力角和诱导主曲率在各种情况下的变化曲线 ,并据此对凸轮副压力角和曲率的变化规律进行了分析与总结。

复杂弧面凸轮曲率和应力分析及其CAD

以旋转矩阵算子和微分几何理论作为数学工具 ,根据空间曲面啮合原理 ,探讨了复杂弧面凸轮曲率和接触应力的计算方法 ,对有关计算公式进行了修正 ,利用VC ++编制了弧面凸轮曲率和接触应力分析的程序 ,用计算机分析、绘出了凸轮诱导主曲率的变化曲线 ,并给出了应用实例。

变双曲圆弧齿线圆柱齿轮齿面曲率特性研究

齿轮副共轭齿面间的曲率关系是表征齿轮传动质量好坏的重要参数,对齿面诱导法曲率、接触区形状、接触特性、润滑特性、磨损和齿面压应力都有直接的影响。作者基于变双曲圆弧齿线圆柱齿轮的齿面方程对其曲率表达式进行推导并研究了其变化规律。首先根据大刀盘加工原理,利用坐标变换得到了变双曲圆弧齿线圆柱齿轮的齿面方程。基于得到的齿面方程,利用微分几何和空间啮合原理对变双曲圆弧齿线圆柱齿轮的主曲率、高斯曲率、平均曲率和诱导法曲率的数学表达式进行了推导。根据所推导的数学方程利用计算机软件得到变双曲圆弧齿线圆柱齿轮副的齿面数据点,并对该齿轮副的主曲率、高斯曲率、平均曲率和诱导法曲率进行了仿真分析,得到了在啮合过程中齿轮曲率的变化规律。通过仿真结果可知齿轮副的凹、凸齿面在齿线方向的主曲率变化趋势是一致的,但略有差异;在齿廓方向主曲率都在逐渐增大,但增加幅度恰好相反,并且主曲率的变化趋势与齿形的凹凸性是一致的。齿轮副的高斯曲率和平均曲率都很小,在啮合过程中变化幅度很小,没有发生突变,这就证明了该齿轮副的光滑程度很高,齿面连续。诱导法曲率在齿线方向的主值很小,基本接近于0,在齿廓方向的主值为负值,从而证明了该齿轮副在啮合过程中没有干涉现象发生。通过曲率研究证明了该齿轮传动性能很好、传动平稳,同时也为该齿轮后续的研究、开发和设计提供了一定的研究基础。

活塞直驱发动机凸轮机构几何特性分析

随着机械系统不断向小型化、轻量化方向发展,围绕小体积、高能效及高功率密度发动机传动机构的构型研究一直是该领域的研究热点.本文以一种活塞直驱输出凸轮的反凸轮机构为对象,在系统分析机构的结构、工作原理及工况特点的基础上,探讨了适用于活塞-凸轮机构高能效转换的运动函数形式.在此基础上,建立了圆柱凸轮的曲面方程、凸轮曲面与活塞滚子间的诱导曲率及其啮合角的解析式.随后,分析了影响凸轮机构几何特性、力与运动的传递特性及凸轮曲面与滚子间滑动率的主要因素,进一步建立了凸轮曲面与滚子避免产生曲率干涉的参数设计条件.最后,根据任选的活塞行程等工况参数,设计出可行的反凸轮机构尺度参数算例,并在Adams环境下建立了样机的仿真模型,经样机仿真结果与所设计的运动规律理论曲线比较,验证了设计方法的有效性.研究结果为活塞直驱发动机的凸轮机构尺度设计提供了一种有效的方法.

共轭曲面的数字仿真原理

提出了以现代计算技术为依托，基于数学规划研究共轭曲面原理的新方法──数字仿真方法．建立了直接描述共轭过程的数学模型．这一模型既便于数字计算又便于理论研究．在连续可微的前提下，对模型中标杆函数的存在性及其最小条件与传统理论中啮合条件之间的联系进行了详细的探讨，并给出此框架下共轭曲面接触点处的几何特征、共轭的界限、诱导曲率以及确定接触域的直接方法．结果表明，数字仿真方法涵盖了传统共轭曲面理论的基本内容，又适于解决干涉、奇异、误差变形以及非连续可微等复杂条件下传统理论不易解决的问题，具有拓宽传统理论内涵的独特优越性．

曲面接触问题及其等距面接触特性研究

从微分几何学角度探讨了两曲面的接触问题,以及两曲面的接触状况与其等距面的接触状况之间的关系,这些内容对于讨论五坐标曲面数控加工中的刀位确定和几何残留误差的计算等将发挥重要的作用.研究发现:诱导曲率是描述两曲面间接触状况的重要几何不变量,对于点接触的两曲面,给出了二阶离差的计算公式;对于线接触的两曲面,证明了两曲面呈二阶接触的条件为两曲面在对应点处具有相同的主方向和主曲率;同时证明了两曲面若二阶密切,则其等距面也能保证二阶密切,而且原曲面的三阶离差与其等距面上的三阶离差大小也相同.