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。

高重合度直齿圆柱齿轮温度场分析及试验验证

直升机传动系统中的高重合度直齿圆柱齿轮多采用喷油方式进行润滑冷却,其温度特性关系到齿轮的使用寿命。基于计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD),建立了高重合度直齿圆柱齿轮喷油润滑温度场数值计算模型;采用气液两相流(Volume of Fluid,VOF)、多重参考系(Multiple Reference Frame,MRF)法获得了齿轮表面的温度和对流换热系数大小及分布;使用控制变量法分析了润滑油参数、工况参数、齿轮参数对齿面温度及对流换热的影响规律;在CL-100型齿轮试验机上开展了齿轮温度试验。结果表明,齿轮温度随载荷增加而升高的趋势与CFD仿真计算结果一致,高重合度齿轮温度高于普通重合度齿轮,而且随着载荷的增大,这种现象越明显。

不同重合度下系统参数对人字齿传动非线性动态特性的影响

重合度是反映齿轮副同时参与啮合轮齿对数多少的重要参数。合理选择适当的重合度可以改善传动承载能力并保证传动平稳性,从而提高齿轮传动系统的性能和可靠性。而分析不同重合度下系统参数对系统振动特性的影响,对优化传动系统性能、提高工作效率和降低故障风险具有重要意义。本文将轮齿啮合性能和动态特性相结合,首先,确定人字齿轮系统刚度激励和啮合冲击激励,采用集中参数法建立复杂激励源下的人字齿轮副弯-扭-轴耦合非线性动力学模型;然后,对非线性动力学方程进行消除刚体位移和无量纲化处理;最后,研究了不同重合度下系统参数对系统动态特性的影响。研究表明,当重合度由2.72变为3.08时,齿轮副综合相对振动加速度均方根值均降低达40%左右。可见,增大齿轮副重合度能提高系统的稳定性。此外,随着系统参数变化,增大齿轮重合度能消除系统存在的跳跃现象,并降低跳跃和共振峰的幅值。

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。

铁磁性构件内外侧缺陷重合度与漏磁场信号的关系

基于漏磁检测原理,利用COMSOL有限元仿真软件模拟了含缺陷小管径薄壁管道的漏磁检测信号特征,研究了管壁内外侧都存在缺陷时漏磁场信号的变化情况;同时,采用局部直流磁化及控制变量的方法研究了管壁内外侧缺陷的漏磁场信号分布。结果表明,管道壁厚在超过6 mm时得到的漏磁场信号切向分量的双波峰间峰值差较小,内外侧缺陷的重合度在小于40%时已不易于判定;当缺陷宽度小于2mm时,漏磁场切向分量分布图中的双波峰间峰值差变化较小,从而无法对内侧缺陷参数进行判定。该结果为研究内外侧缺陷的重合度与漏磁信号之间的关系以及薄壁管道的安全评定提供了一定依据。

弧齿锥齿轮的高重合度设计

针对航空和汽车弧齿锥齿轮对强度、动态性能和可靠性的特殊要求 ,提出了高重合度弧齿锥齿轮的设计方法。这种设计是通过增加工作齿高和调整齿面啮合路径方向以及优化加工参数实现的。结合弧齿锥齿轮的实际工况 ,提出了在不同载荷和安装误差下 ,实际重合度的综合分析方法 。

高重合度弧齿锥齿轮的性能分析与实验研究

从提高弧齿锥齿轮的强度和降低噪声出发,借助于TCA和LTCA等计算机仿真方法,通过增大接触路径的倾斜度,提出了高重合度弧齿锥齿轮的设计方法。这种齿轮传动误差波动小,齿面载荷分布合理,啮合性能优良。通过切齿、齿根应力测试、噪声测量等对比实验,验证了高重合度弧齿锥齿轮设计方法的可行性,证明了这种齿轮在动态性能与强度性能方面均有优越之处。

高重合度弧齿锥齿轮的强度分析

本文采用有限元应力影响矩阵法研究了高重合度弧齿锥齿轮在多种误差和载荷条件下的弯曲应力状态 ,证明了经过优化设计的高重合度弧齿锥齿轮不仅有良好的动态性能 。

高重合度与低重合度齿轮系统动力学分岔特性对比分析

针对高重合度齿轮和低重合度齿轮,采用有限元方法计算其啮合刚度;建立含齿侧间隙和时变刚度的齿轮系统的扭转振动模型,对模型啮合线位移解的分岔特性和跳跃性进行研究。研究结果表明：当忽略误差,仅考虑齿侧间隙的影响时,高重合度齿轮系统啮合线位移的解,连续平稳,不存在跳跃现象,低重合度齿轮系统啮合线的位移解,多处发生了跳跃现象;齿频误差激励在高速区域（无量纲转速？为1.1~2.1区域）其对低重合度齿轮的动力学影响要大于对高重合度齿轮的影响;随着偏心误差的增加,啮合线位移增加,系统的周期稳定性逐渐降低,偏心误差对普通齿轮的影响比高重合度齿轮的影响要大;在误差作用下,高重合度齿轮的周期稳定性要高于普通齿轮的周期稳定性,运行更加平稳,采用高重合度齿轮可以降低齿轮的振动和噪声。

高重合度弧齿锥齿轮加工参数设计与重合度测定

给出了高重合度弧齿锥齿轮的加工参数设计方法。利用局部综合法、轮齿接触分析(TCA)、轮齿承载接触分析(LTCA)和啮合仿真技术,通过齿面接触路径倾斜,达到了高重合度的设计目的。该设计方法不改变轮坯的几何参数,不改变大轮的加工调整参数,可在现有的机床上使用标准系列刀具加工,实用性强。给出了三种齿面接触路径倾斜度不同的设计方案,进行了啮合仿真分析与重合度测定,结果证明,用该方法可设计出重合度达2.0～3.0的高重合度弧齿锥齿轮。

齿轮接触线长度和重合度系数

改进了斜齿轮接触线长度的计算公式,并总结了接触线长度随εα、εβ的变化规律及啮合过程的动态统计规律。认为接触强度重合度系数公式及斜齿轮有限元计算均应以动态统计平均接触线长度为依据。同时对ISO6336及AGMA2001 B88中接触强度重合度系数公式提出了商榷,并提出了新的公式。

螺旋锥齿轮的重合度与承载量的关系

为研究不同载荷下螺旋锥齿轮的重合度 ,运用弹性力学的方法 ,推导了任意载荷下螺旋锥齿轮重合度的计算式 ;通过在齿根贴电阻应变计 ,测量了在不同载荷下螺旋锥齿轮的重合度。理论分析和实验结果指出 ,螺旋锥齿轮的重合度是随着载荷而增大的 ,空载时为 1 ;非满载时 ,与提出的公式相吻合 ;满载时 ,可用传统的公式计算。

多间隙高重合度齿轮传动系统动力学分岔与稳定性分析

建立了多间隙、时变啮合刚度的高重合度直齿圆柱齿轮传动系统的动力学模型,基于功能原理建立了模型的能量方程,采用有限元法计算了高重合度齿轮的啮合刚度,采用Runge-Kutta法获得了高重合度齿轮传动系统的动力学分岔和跳跃特性.结果表明:在间隙等因素影响下,高重合度齿轮传动系统具有丰富的分岔特性,随着转速的增大,出现了单周期、多周期和混沌等运动状态,系统通过激变途径在混沌运动和周期运动间跳跃;在混沌区域,系统有严重的跳跃现象;齿侧间隙对系统影响较大,较小间隙参数(<3.85×10-5m)下齿轮传动系统做周期运动,较大间隙参数下齿轮系统以混沌运动为主;小阻尼参数下,齿轮传动系统处于混沌和周期运动的激变区域,在较高阻尼参数下齿轮传动系统经多次倒分岔进入稳定的单周期运动;从动齿轮的支撑间隙对系统的运动状态影响较大,主动齿轮的支撑间隙则影响较小.

重合度对人字齿轮非线性系统振动特性的影响分析

由轮齿接触分析以及轮齿承载接触分析计算出考虑安装误差的轮齿综合啮合刚度和单齿啮合刚度,提出了考虑齿轮啮合重合度的啮合冲击计算模型,建立了考虑时变啮合刚度、啮入冲击、齿侧间隙的人字齿轮十二自由度啮合型弯-扭-轴耦合非线性振动模型。以某船用单级人字齿轮副为实例,通过改变轮齿高度变位系数调整重合度进行验证计算,将所提出的线外啮合冲击模型冲击力计算结果与文献[8]中模型计算结果进行比较,验证了该模型的有效性。通过实例计算,结果表明在负载一定的情况下,轮齿啮合周向及小轮轴向振动随着重合度的增大而减小;而当轮齿啮合重合度增大到4.07时,系统振动呈增大趋势。

弧齿锥齿轮的传动误差、重合度和噪声的关系

分析了弧齿锥齿轮噪声产生的机理、影响振动噪声的主要因素以及传动误差与重合度、噪声的关系。随着重合度增大 ,传动误差曲线幅值波动减小 ,振动和噪声降低。在此基础上 ,概述了通过提高重合度来降低振动和噪声的几种设计方法。

结构参数对凸轮激波滚动活齿传动重合度及齿形特性的影响

推导了凸轮激波滚动活齿传动的重合度公式,分析了结构参数对重合度、中心内齿轮工作齿形及齿顶曲率的影响.分析表明,重合度及齿顶曲率均随传动比的增大而增大;激波凸轮长短半轴相差越大,重合度越大,齿顶曲率越小;长短半轴越接近,中心内齿轮工作齿形越平缓,改变长短半轴之差的大小较改变长短半轴尺寸对中心内齿轮工作齿形及齿顶曲率的影响更为显著.

泵用齿轮副根切重合度的公式创建

为满足外啮合齿轮泵根切齿轮副的设计需要,基于滚齿加工原理,由创建根切半径的计算公式起,推导出一套完整的根切重合度计算公式,据此分析了基本参数对该根切重合度的影响,所得结果由根切齿轮副的三维虚拟模型加以验证。结果表明,根切会使主动齿轮的齿顶点可能进入不了啮合,目前常用齿顶重合度代替根切重合度的计算方法不可靠;除模数外的其它齿形基本参数对根切重合度均有影响,其中变位系数的影响最大;采用齿条刀具的最佳齿顶圆角半径,可以保证根切重合度等于齿顶重合度;当实际的根切重合度过大时,通过降低齿条刀具齿顶圆角半径,可以改善齿轮副的传动质量等。所得根切重合度公式也能为其他常规的根切齿轮副设计,提供一种新的方法。

重合度对齿轮传动啮合效率的影响研究

文章针对齿轮瞬时啮合效率的求解和考虑重合度因素的齿轮啮合效率公式等问题进行了研究,通过反渐开线方程建立瞬时啮合效率的迭代公式;利用Tikhonov正则化方法处理关于齿轮啮合效率的不适定问题,进而研究多项式函数拟合周期函数的估计误差,验证效率目标函数的精确度;最后通过效率试验,并考虑齿轮重合度的影响因素,提出齿轮啮合效率公式,进行误差分析加以验证。通过齿轮效率试验结果验证了齿轮啮合效率公式的准确性,从理论上量化了重合度对齿轮啮合效率的影响。

高重合度行星齿轮传动系统动态特性分析

针对行星齿轮传动系统,采用集中质量法建立太阳轮浮动的动力学模型,考虑时变啮合刚度和综合啮合误差的影响,推导得出系统的动力学微分方程。采用变步长Runge-Kutta数值积分方法求解动力学微分方程。对比研究了高重合度行星齿轮传动系统和普通行星齿轮传动系统的动态时域响应,动载特性和均载特性。分析结果表明:高重合度行星齿轮传动振动幅值较低,动载荷较小,均载特性较好,因此传动更加平稳,噪声减小,传动性能更好。

高重合度螺旋锥齿轮的设计与仿真

齿轮传动的重合度与传动误差是影响其动态性能和振动噪音的主要因素。本文提出了高重合度螺旋锥齿轮的设计思想和设计方法,结合局部综合的切齿参数设计、TCA(Tooth ContactAnalysis)技术和 LTCA(Loaded Tooth Contact Analysis)技术,构成了迭代设计和仿真软件,获得了重合度接近2．0或3．0的高重合度螺旋锥齿轮传动。计算机数值仿真证明,高重合度螺放锥齿轮(尤其是重合度接近3．0)传动在很宽的载荷范围内,都具有良好的动态性能。