齿轮齿面接触分析TCA技术及发展动态

通过对齿轮齿面接触分析TCA技术(利用电子计算机进行齿面接触区域的分析和修正)的研究,介绍了齿面接触分析TCA技术的基本原理、发展现状以及发展动态,阐明了TCA技术在现代工业生产中重要意义。

磨齿五轴运动多项式系数敏感性分析

成形磨齿时,优化五轴(X,Y,Z,C,A)附加运动的高次多项式系数可以修正齿面误差,但迭代计算量大,优化结果不稳定,很难应用于实际加工。为简化附加运动模型,并为后续设计高效高精度的齿面误差修正策略提供理论依据,对磨齿五轴运动多项式系数进行了敏感性分析。首先,建立了五轴磨齿系统的数学模型;将各轴运动表示为6次多项式曲线,并推导出五轴磨削运动时砂轮与工件的动态接触条件;其次,根据砂轮基本信息与动态接触条件,得出实际加工包络面,进而获得齿面偏差信息,并给出齿面精度评价方法;最后,采用SOBOL全局敏感性分析法进行了五轴运动多项式各项系数对齿面误差影响的敏感性分析。实例中绘制了一阶敏感性系数S i和总体敏感性系数S Ti的柱状图,并根据各系数对各精度指标的影响大小进行了排序。结果表明,对齿面误差影响的主要系数为二次及以下项系数;对于齿形倾斜误差fhα和齿向倾斜误差fhβ,各系数的影响相互独立,利于修正;修正fhα和fhβ的关键运动轴分别为Y、C、X轴和Y、C、Z轴。

螺旋锥齿轮基于离散点描述齿面接触分析研究

详细讨论了用 B样条函数拟合表示的螺旋锥齿轮轮齿齿面接触分析方法 :1建立了螺旋锥齿轮拟合齿面的接触点求解模型 ,并给出了该模型的求解方法 ;2给出了拟合齿面接触区及传动误差曲线的绘制方法 ,最后给出了一个实例。该方法经适当变化后也可用于其它种类齿轮的齿面接触分析。

锥面二次包络环面蜗杆传动齿面接触及运动精度的研究

对存在加工及装配误差的锥面二次包络环面蜗杆传动进行了接触分析,探讨了各种制造误差对齿面接触质量和运动精度的影响规律和影响程度,提出了矫正由加工误差引起的齿面接触偏倚,减小运动误差的装配调整作业法。

CNC机床运动误差对弧齿锥齿轮齿面接触质量的影响研究

为研究CNC机床各轴运动误差对螺旋锥齿轮齿面接触分析的影响,以多体系统误差建模理论和齿轮啮合原理为基础,引入机床各轴运动误差到螺旋锥齿轮齿面接触分析中,得到机床各轴运动误差对螺旋锥齿轮的齿面加工质量影响的定量分析方法。以SGM法加工的弧齿锥齿轮为例,给出ETCA(error tooth contact analysis)的计算过程,对ETCA和齿面接触分析的结果进行了对比分析,从数量上阐述了误差对齿面接触质量的影响。分析结果表明,机床各轴运动误差对螺旋锥齿轮的齿面接触质量有一定的影响,机床运动轴的运动误差中y轴、x轴的误差对齿面接触质量的影响最大。研究工作为机床各轴运动误差补偿及高精度齿轮制造提供了理论依据。

直齿锥齿轮精确数学建模及其齿面接触分析

建立直齿锥齿轮齿面方程,通过MATLAB导出直齿锥齿轮齿面点族数据,在UG中生成齿面片模型。以直齿锥齿轮几何原理为基础,研究了基于在轮齿分度圆上齿面片镜像的方法。基于此,建立精确的齿轮副模型并进行虚拟运动仿真。编写直齿锥齿轮齿面接触分析程序(TCA),得到轮齿齿面接触印痕区域,与虚拟滚检结果相对比基本一致,验证了TCA程序的正确性和此种直齿锥齿轮建模方法的可行性。

考虑齿向修形与安装误差的圆柱齿轮接触分析

提出一种齿向修形的等半径圆弧鼓形齿面新结构,根据齿向修形原理推导出等半径圆弧鼓形齿面方程,构建含安装误差的主动轮鼓形齿与未修形从动轮渐开线齿的接触分析(TCA)模型,给出TCA算法和算例。TCA计算结果表明:齿轮轴线的中心距误差对这种鼓形齿传动的接触轨迹影响很小,鼓形修形量、鼓形中心与齿宽中点的偏差及齿轮轴线的平行度误差都将对齿轮接触轨迹产生较大影响;通过调整修形参数和安装误差可以精确的预控接触轨迹的位置,这对高性能齿轮传动设计制造有较大参考价值。

有误差的螺旋锥齿轮传动接触分析

以多体系统误差建模理论和齿轮啮合原理为基础,提出含有机床运动几何误差以及齿轮副安装误差的螺旋锥齿轮齿面接触分析(Error tooth contact analysis,ETCA)方法。以SGM法(大轮展成法加工,小轮变形法加工)加工的弧齿锥齿轮为例,通过ETCA分析,得到机床运动误差和安装误差对螺旋锥齿轮齿面加工质量影响的定量关系,对ETCA和TCA的结果进行对比分析,结果表明机床运动误差和安装误差对螺旋锥齿轮的齿面接触质量有较大的影响,为了通过齿面接触分析达到更准确的反调加工参数的目的,采用ETCA的分析结果指导加工参数反调更为合理。

新型齿轮传动副建模及接触分析

在分析曲线齿圆柱齿轮加工原理基础上,提出一种面向制造的曲线齿圆柱齿轮建模新方法,基于UG的二次开发,采用齿坯滚动进给、刀具旋转切削的方法,实现面向制造的曲线齿圆柱齿轮的三维造型,并根据Hertz公式建立了曲线齿圆柱齿轮的接触应力计算公式。有限元分析结果表明,同等条件下曲线齿圆柱齿轮的接触强度较直齿轮、斜齿轮有显著提高,其最大应力仅为直齿圆柱齿轮的73.8%,斜齿轮的76.57%,为曲线齿圆柱齿轮在高速重载等工况下的工业应用提供理论依据和工程应用价值。

基于精密铸造技术的螺旋齿面齿轮拓扑齿面计算机辅助设计

为了获得高啮合稳定性的面齿轮传动机构,提出了一种螺旋齿面齿轮计算机辅助三维拓扑修形设计,获得点接触面齿轮啮合副以避免发生边缘接触的方法。首先建立接触路径修形设计的数学模型,采用虚拟插齿面齿轮原理,通过预先设计的传动误差函数实现了沿期望接触路径的齿面齿廓修形;然后利用计算机辅助设计技术构建沿接触线修形的数学模型,进行了沿接触线方向修形设计;通过修形量的叠加,重构了三维拓扑修形齿面,最终获得点接触双凸型面齿轮传动。最后以两种不同修形参数的螺旋齿面齿轮为例进行了轮齿接触分析(tooth contact analysis,TCA)。结果表明:设计参数与仿真结果高度一致,验证了计算机辅助修形设计方法的合理性。

等基圆曲线齿锥齿轮齿面拓扑修形

以等基圆锥齿轮的加工展成原理为基础,对等基圆锥齿轮齿面几何结构进行系统研究。建立了锥齿轮副的啮合坐标系,编写了齿面接触分析程序(TCA),分析了等基圆锥齿轮在不同修形方式下的几何传动误差曲线以及齿面接触印痕变化情况,探讨了修形参数对TCA结果的影响。通过TCA对齿面几何拓扑结构进行修正,达到齿面鼓形修正的目的。同时在UG中对齿轮副建模,齿轮副进行虚拟滚检后得到齿面的接触区和TCA结果对比一致,为分析齿面啮合特性提供了理论基础。

装配误差对空间曲线啮合齿轮传动精度的影响

为了提高空间曲线啮合齿轮的传动精度,研究了装配误差对其产生的影响.首先,基于空间曲线啮合齿轮的传动原理,得到了正交轴空间曲线啮合齿轮的曲面方程.然后,应用齿面接触分析方法,求解出装配误差存在下的实际接触线参数,以及相应的传动误差和重合度.最后,通过一个具体算例的实验仿真,分析了各装配误差因素对传动误差以及重合度的影响.数值分析结果表明,绕Yo轴的角装配误差和Xo方向上的位移装配误差是装配误差中影响传动精度的主要因素.本研究为控制并减小正交轴空间曲线啮合齿轮装配误差对传动误差和重合度的不良影响提供了理论依据和具体操作方法.

齿轮TCA技术及发展

通过对齿轮齿面接触分析TCA技术的研究,介绍了传统齿面接触分析TCA技术、承载齿面接触分析LTCA、真实齿面接触分析RTCA及边缘接触分析ETCA技术的基本原理、发展现状以及发展动态。

基于等切共轭的弧齿锥齿轮差曲面建立与解析

对弧齿锥齿轮提出了一种新的共轭求解方法,来更方便地求解共轭小轮的齿面方程,在此基础上进行了齿面接触分析。在分析过程中提出了一种新的ease-off差曲面计算方法,即用对应点的转角误差替代直线误差进行差曲面求解,使得传动误差解析、齿面修形量的确定更为直观和准确。提取了ease-off曲面上的差曲线,以方便地确定出接触路径和边缘接触点。根据全程差曲线得到了齿面接触印痕分布情况。

弧齿锥齿轮的接触特性研究

根据弧齿锥齿轮的加工原理,建立了弧齿锥齿轮的切齿共轭方程,在考虑误差和支承刚性的条件下,对锥齿轮的接触特性进行了研究,并分析计算了误差及支承刚性对齿轮副的接触印痕和运动曲线的影响。

等基圆齿锥齿轮啮合性能分析

为了分析和改善等基圆齿锥齿轮在实际工况下的承载能力、传动性能,对其进行齿面接触分析(TCA)模拟锥齿轮齿面接触印痕和传动误差。在不考虑安装误差的情况下对锥齿轮同时进行齿线和齿廓修形,分析齿线和齿廓修形参数的改变对锥齿轮传动误差以及齿面接触区域变化的影响,通过调整修形参数改善齿轮的啮合特性,实现较好润滑性能和传动平稳性的目的。通过一对修形后的等基圆锥齿轮的加工和滚检,验证了TCA修形程序的正确性,为该型齿轮的啮合性能分析提供了理论依据和实验基础。

曲线齿锥齿轮装配干涉研究

深入地研究分析了曲线齿锥齿轮的装配干涉现象及产生装配干涉的原因，提出了一套实用、可靠的装配干涉检验计算方法及避免装配干涉应采取的措施．

基于齿轮振动和非线性接触的动态响应理论建模

针对常见的齿轮传动系统动态响应特性分析模型往往忽略了单齿本征振动及齿间非线性接触的问题,文中建立了一个充分考虑单齿本征振动及齿间非线性接触的简化动态响应分析模型。建模过程中,首先基于接触特性、接触位置、惯性特性、啮合刚度和阻尼的理论计算分析,分别建立了全要素计算模型a和简化计算模型b;然后创新性的分别针对多齿传动系统A与少齿传动系统B,运用基于理论计算二次开发的Matlab和Simulink代码,并根据a和b分别进行了线性和非线性分析;最后得到6种典型的动态响应类型及其振动特性的示意图,并进行分布分析。分析结果表明:在低齿数、中低转速或高负载时,齿的本征振动对传动系统的动态响应影响不可忽略。齿的本征振动引起了非线性接触损耗和混沌运动,对齿轮传动系统的动态响应建模尤为重要。通过对a和b的响应分布和有限元分析结果进行对比,间接证明了b的正确性,同时在计算中证明b在保证分析精度的基础上,使分析效率提高了6.8%,即计算成本下降6.8%。

螺旋锥齿轮的接触区及切齿机床的选用问题

螺旋锥齿轮副的接触区和齿面接触分析运动曲线是螺旋锥齿轮副重要的质量指标，影响螺旋锥齿轮的强度、寿命和啮合噪声。如何选用切齿机床和大、小轮的切齿方法以获得理想的接触区和齿面接触分析运动曲线是值得我们螺旋锥齿轮制造者关注的问题。

弧齿锥齿轮和准双曲面齿轮模型设计的方法及展望(英文)

Accurate modeling of spiral bevel and hypoid gear is the foundation of the tooth contact analysis(TCA) technology and error correction technology of the tooth surface,which is the key technology in digitized manufacturing. This paper summarized the related achievements and divided the methods of modeling spiral bevel and hypoid gear into three categories,including modeling by discrete points on the tooth surface,curve fitting,and simulation machining,and generalized the main steps and the key ideas of each method. At the same time,this paper analyzed the problems and inadequacies existing in the process of model design. Three directions were proposed for modeling of spiral bevel and hypoid gear in the future,that are more accuracy,more efficiency and more flexibility. The paper provides some methods that make the design and machining of spiral bevel and hypoid gear faster and more accurately.在弧齿锥齿轮和准双曲面齿轮的数字化制造中,精确模型是其关键技术—齿面接触分析技术(TCA)和齿面误差修正技术的基础。总结和归纳了近些年来国内外相关研究成果,将弧齿锥齿轮和准双曲面齿轮的模型设计方法分成离散点、曲线拟合、仿真加工模型设计3种类型,并概括了其关键思想与步骤。同时,分析了模型设计过程中存在的一些问题与不足,整合先进方法和思想,对未来弧齿锥齿轮和准双曲面齿轮模型设计研究提出了高精度、高效率、高柔性3个发展方向,为弧齿锥齿轮和准双曲面齿轮更加快捷精确地设计和加工提供了参考。