不对称齿距偏差人字齿轮大周期的三维振动特性分析

为了揭示不对称齿距偏差对人字齿轮传动的影响,提出了一种不对称齿距偏差人字齿轮大周期的承载接触分析方法,得到人字齿轮副大周期的综合啮合刚度、轴向窜动量、综合啮合误差和左右侧斜齿轮副大周期的啮入冲击力。建立了不对称齿距偏差人字齿轮的动力学模型,对比了不同负载、不同转速下人字齿轮副的动态响应,分析了不对称的啮入冲击对左右侧斜齿轮副动态响应的影响。结果表明:不对称齿距偏差人字齿轮三维振动位移的频谱中,轴频成分最为明显,啮合频率及其倍频相对较小。端面振动加速度频谱中啮合频率及其倍频较为明显,且在啮合频率及其倍频两侧分布着一系列边频带。随着负载的增大,三维振动位移和三维振动加速度的频谱中,啮合频率及其倍频的幅值逐渐增大,而边频带成分的幅值逐渐减小。随着小轮转速超过共振转速,不对称的啮入冲击力对人字齿轮传动系统的三维振动加速度逐渐起主导作用,此时左右侧斜齿轮副的三维振动特性差别较明显。

蜗杆砂轮位置变化对展成磨齿齿面偏差的影响

圆柱齿轮展成磨齿过程中,不同的蜗杆砂轮位置误差对齿面磨削精度的影响不同。应用双参数包络理论建立了蜗杆砂轮展成磨削的数学模型,分析了齿面的啮合迹线分布规律。通过含蜗杆砂轮位置误差的齿面偏差计算模型计算齿轮的端面廓形误差。通过对比分析得到齿廓偏差、齿厚偏差与砂轮位置变化规律,为分析展成磨齿误差来源和提高蜗杆砂轮展成磨齿精度提供了理论依据。

大齿轮齿距偏差测量仪弹性测杆机构仿真及优化

为了实现大齿轮齿距偏差测量难的问题,研制出一种大齿轮齿距偏差测量仪.针对测量仪中的弹性测杆机构的弹性变形影响测量精度的问题,对其组成及工作原理进行介绍并使用ANSYS Workbench进行仿真计算.根据计算结果对其误差进行分析并优化,以提高该仪器测量精度.经过仿真分析,改变铰链厚度可以减小其测量误差,为测量仪今后的误差分析提供了一定的理论基础.

润滑作用下含齿距偏差齿轮副内激励及动态特性分析

针对含齿距偏差齿轮副粗糙啮合界面内激励机理及动力学演变规律不清问题,本文建立了考虑齿轮表面微观形貌的混合弹流润滑接触模型。该模型厘清了齿距偏差和弹流润滑接触状态对时变啮合刚度、载荷分布等的耦合作用规律及其迭代关系,得到了粗糙啮合界面膜厚、压强分布规律;随后建立了6自由度齿轮动力学模型,究明了齿轮系统的动力学演变规律,获取了轮齿润滑对齿轮副动力学特性的影响规律。结果表明:轮齿润滑能够显著抑制由于齿距偏差引起的啮合刚度冲击现象,减小齿轮副啮合冲击力。与此同时,齿轮副的随机振动冲击现象削弱,有效提升了齿距偏差齿轮副的传动稳定性。该方法可以有效预测与齿距偏差大小相关的不同精度齿轮副的振动特性,为齿轮传动系统的服役性能动态调控提供一定的理论指导。

夹紧变形条件下齿轮齿廓偏差和齿距偏差的评定

在对齿轮进行精度等级评定时,齿廓偏差和齿距偏差是两个重要的评定参数,为了精确计算齿轮磨削加工获得的实际齿廓偏差和齿距偏差,文中提出了齿轮齿廓偏差和齿距偏差的评定方法,综合考虑夹紧变形的影响,利用齐次坐标变换矩阵建立了齿面参数方程,并系统分析了各种位姿误差对齿廓偏差、齿距偏差的影响规律,为齿廓偏差和齿距偏差的计算提供了依据。

砂轮位置对成形磨齿齿廓偏差的补偿

为提高成形磨齿加工的精度,提出一种通过调整砂轮位置实现齿廓偏差补偿的方法。应用包络理论,建立已知砂轮轴向廓形和砂轮位置误差计算齿轮端面廓形的数学模型。通过数值研究发现,齿廓倾斜偏差与砂轮径向位置误差和切向位置误差成正比例关系而且满足叠加原理。应用这些规律,依据测量的齿廓偏差可以方便地计算出砂轮位置调整量。试验结果表明,该方法可以将齿廓倾斜偏差由7级精度(ISO1328-1:1997)提高到2级精度。

渐开线齿轮不同形式齿廓偏差对齿轮噪声的影响

在高速传动系统中,齿廓总偏差作为影响齿轮系统振动和噪声的重要因素已经引起设计者的重视。对齿轮传动系统中常见的轮齿不同形式的齿廓(正确渐开线、中凸、中凹、正压力角和负压力角)偏差对齿轮啮合噪声的影响进行系统的试验研究。试验结果表明,负压力角齿廓偏差的齿轮作被动轮时,噪声最大;正压力角齿廓偏差的齿轮噪声较小:中凹齿廓齿轮噪声较大;正确渐开线和中凸齿廓齿轮噪声较低。对5种不同齿廓偏差齿轮的噪声试验结果进行分析比较,建议在不影响重迭系数和传动精度的前提下,可以对齿轮采取'顶刃修缘'措施。

未知参数小模数齿轮齿距和齿廓偏差视觉测量

小模数齿轮齿槽间隙小,接触式测量难度高,且易损坏测头,本文主要研究基于视觉的未知参数小模数齿轮的齿距偏差和齿廓偏差测量。基于亚像素数字图像处理技术定位齿轮测量基准,即齿轮几何中心,并测量得到齿数、模数、齿顶圆直径和齿根圆直径;依据齿轮精度标准ISO1328-1:2013中偏差项目定义,给出了基于视觉测量的齿轮齿距偏差和齿廓偏差评定方法,开发了小模数齿轮视觉测量数据处理软件。对模数为0.5 mm的渐开线圆柱直齿轮进行了齿距和齿廓偏差视觉测量试验,并与齿轮测量中心的测量结果对比,左右齿面测量结果的绝对误差最大为4μm,最小为1μm,评定齿轮精度等级均为8级。本文给出的未知参数小模数齿轮视觉测量系统和偏差评定方法可在一定范围内用于小模数齿轮测量。

基于NURBS曲面拟合的特大型齿轮齿廓偏差评定

在中等尺寸齿轮测量中,通常以轴线作为测量的基准,但对特大型齿轮来说,要精确获取其轴线存在较大困难。为了特大型齿轮特征线测量问题,本文提出并采用了三维测量与评定的方法。首先利用激光跟踪仪进行被测齿轮的粗定位,获取被测齿轮与三维平台的相对位置关系;然后利用所设计的三维平台在被测齿面获取大量的数据点,对这些数据点进行NURBS曲面拟合,建立真实齿面的三维参数化模型;最后将所建立的参数化模型与理论模型相比较得到齿廓等偏差。实验结果表明,该方法在解决特大型齿轮特征线测量方面具有较好的可行性。

降低齿轮齿距累积偏差的方法

为了减小齿轮磨削加工中的磨床系统分度误差,提高齿轮加工精度,分析了齿轮磨床分度误差、齿轮安装偏心和齿轮齿距偏差之间的关系,获得了分度误差的计算方法,并计算出了齿轮磨床的分度误差。依据计算得到的分度误差值调整磨床,降低磨床分度误差,减小齿轮齿距累积偏差,提高了齿轮加工精度。以Y7125大平面砂轮磨齿机床为例验证了提出方法的可行性。建立了齿轮安装偏心和齿廓偏差的数学模型,求出了齿轮安装偏心的幅值和相位角,然后由齿轮安装偏心、磨床分度误差和齿轮齿距偏差的关系得到磨床的分度误差值。根据计算得到的分度误差值调整磨床分度盘,使磨床的分度误差从17.7μm减少为3.3μm,被加工齿轮的齿距累积总偏差由46.9μm降低到11.5μm,齿距精度达到三级。验证结果表明,按照这种方法调整磨床可以快速有效地降低磨床的系统分度误差,从而降低齿轮的齿距累积偏差。

正交面齿轮齿面偏差的坐标测量

提出了基于坐标测量获得面齿轮齿面法向偏差的方法,为面齿轮精度评定提供依据。根据面齿轮的加工原理和方法,分析了刀具和工件的相对位置关系,建立了切齿加工坐标系。运用微分几何和啮合理论,推导出理论齿面方程。在此基础上,规划测量网格,计算节点处的理论坐标和法矢量。在齿轮测量中心上进行实际测量试验,将实际测量数据与理论数据进行比较,获得实际齿面法向偏差,最终试验结果验证了该方法的可行性。

齿距偏差测量中系统误差的分离方法

德国联邦物理技术研究院(PTB)与日本计量院(NMIJ)提出了将闭环技术应用于齿距偏差的测量,用于消除测量过程中的系统误差,达到高精度测量齿距偏差的目的.通过借鉴闭环测量技术,提出了齿距偏差两步测量法用于消除齿距偏差测量中的系统误差.首先将被测齿轮安装于齿距偏差测量仪中,对齿距偏差进行初次测量;测量结束后,将齿轮在测量仪中绕轴线改变一个齿距角的位置,再次对齿距偏差进行测量.根据齿距偏差与测量系统误差的关系及两次测量数据,可以建立数学模型对齿距偏差与系统误差进行求解,达到分离系统误差的目的.分别采用闭环技术与两步法对模数为6,齿数为20与模数为4,齿数为30的两个齿轮齿距偏差进行测量,并对测量结果进行比对,单个齿距偏差值分别相差0.10μm与0.15μm.测量结果说明,两步法可以应用于齿距偏差的高精度测量,同时,其测量过程相对于闭环技术更加简单,更易于广泛应用.

超精密齿距偏差测量中测点位置的误差补偿

为实现测点位置难于布置到被测齿轮分度圆上超精密齿轮齿距偏差的测量,对测头直径及测点位置参数对齿轮齿距累积偏差测量的影响进行了理论分析与实验研究。首先建立了测头直径和测头位置参数与齿距累积偏差的映射关系;然后推导出齿距累积偏差测量中的测点位置误差补偿系数;最后通过一组精密测试实验,证实了不同测量圆上获取的齿距偏差示值之间的存在差异,然而通过引入测点位置误差补偿系数将其折算到被测齿轮分度圆上,得到的齿距累积偏差值基本一致。本例中,不同测量圆上两次获取的齿距累积总偏差测量结果的最大差值仅为0.09μm,平均差值仅为0.04μm。实验结果表明了所建测点位置补偿模型的正确性与超精密齿距偏差测量中测点位置误差补偿方法的可行性。

基于齿面Ease off拓扑的弧齿锥齿轮齿面偏差等效修正方法

为提高弧齿锥齿轮齿面修正的效率,提出了一种仅修正小轮齿面偏差的等效修正方法。通过比较实测齿面与设计齿面Ease off之间的失配值,计算出小轮齿面等效偏差。通过建立齿面等效偏差与加工参数之间的修正数学模型,反求出满足理论失配要求的小轮加工参数。实验结果表明:通过对小轮齿面偏差进行等效修正,小轮实际齿面与大轮实际齿面之间的失配值与设计值误差在5μm以内,传动误差幅值与理论值相差0.5″,实际齿面啮合结果满足理论设计要求。

基于一维测头准双曲面齿轮齿面偏差的测量

提出了基于一维测头准双曲面齿轮齿面偏差的测量及误差补偿方法。规划了齿面测量网格区域,并计算得到网格节点的坐标值和单位法矢。运用复杂曲面测量原理及误差补偿理论,建立了偏差数据补偿修正的计算式,得到了真实齿面在法线方向的偏差。在国产测量中心上使用一维测头对实际产品进行了齿面偏差测量,其结果与使用三维测头的M&M3525测量中心的测量结果基本一致,从而验证了该测量方法的可行性和正确性。

不同形式齿廓偏差对直齿轮副振动的影响规律

通过建立齿轮承载接触分析模型,计算了考虑齿面误差分布时齿轮的啮合刚度和综合啮合误差。综合考虑时变啮合刚度激励、误差激励和啮合冲击激励的影响,建立了直齿轮副弯扭耦合动力学模型,分析了不同形式齿廓(中凸、中凹、正压力角、负压力角)偏差对系统振动的影响规律。结果表明,中凹齿廓齿轮的振动最大;负压力角偏差齿轮作从动轮时振动仅次于中凹齿廓;在多数载荷条件下,正压力角偏差齿轮的振动要小于负压力角偏差齿轮,中凸齿廓齿轮具有比理想齿廓齿轮更小的振动。研究结果为进一步提出齿轮误差控制原则提供了有效参考。

锥齿轮齿距及齿形偏差测量与分析方法

研究了基于齿轮测量中心的锥齿轮齿距偏差和齿形偏差测量与分析方法及其实现技术。该方法应用齿轮啮合理论,根据锥齿轮齿面成形方法,建立了齿面几何参数计算模型;在齿面上建立测量网格,控制齿轮测量中心四轴运动使齿面和测头于测量网格点接触,采集实际坐标轴及测头读数;应用B样条法构造实际齿面,计算其齿形偏差。在此基础上,开发了基于哈量集团公司制造的390X系列齿轮测量中心的实现软件系统。30家锥齿轮制造企业实际应用表明,该软件系统为提高锥齿轮精度、减小齿形偏差提供了先进的测量与分析手段。

基于全齿廓信息的齿距偏差快速测量方法

齿距偏差直接影响齿轮传动的性能,一直是最受重视的齿轮精度指标之一。如何快速、准确地获取中等精度齿轮的齿距偏差是汽车齿轮行业亟待解决的关键问题,但传统方法存在测量效率低、重复性差等不足。所提方法采用齿廓偏差曲线的全部信息作为齿距偏差的评价依据,采用统计分析方法定义和计算齿距评价新指标,克服了传统方法使用小样本和极值法进行齿距偏差评价的不足。所提方法可充分利用齿轮测量数据,具有评价指标值对随机误差不敏感、重复测量结果一致性好、评价结果与齿轮实际使用性能之间相关性更加紧密的特点。在汽车齿轮快速测量机上通过实际测量实验验证了新方法的使用效果,齿距测量速度高达0.3 s/齿面时仍具有很高的重复测量精度。

非圆齿轮齿廓特性分析及偏差测量方法研究

针对现有啮合检测法不能快速准确地测量非圆齿轮单项偏差的问题,提出了一种非圆齿轮齿廓偏差测量方法。对非圆齿轮齿廓的展成特性进行了分析,求解出齿廓特征突变时所对应的偏心率临界值,以判断齿轮是否满足渐开线齿廓偏差测量条件。对于满足测量条件的非圆齿轮,首先求解出其齿廓起测点,然后采用自主开发的仿真加工与齿廓点提取插件,快速获取理论齿廓点,并利用NURBS插值法得到理论齿廓曲线,最后通过测头半径补偿得到测头运动轨迹。实验结果表明,所提出的方法能够快速准确地测量非圆齿轮齿廓偏差,是完全可行的。

考虑齿距偏差的直齿轮转子系统振动特性分析

针对工程实际中的齿轮存在齿距偏差,主要研究齿距偏差对齿轮系统振动特性的影响。考虑齿距偏差,建立了齿轮啮合刚度和传递误差模型,在此基础上,建立了通用齿轮啮合动力学模型,将该模型与转子系统有限元模型进行耦合,得到了齿轮转子系统有限元模型,分析了齿距偏差对系统振动响应的影响。研究结果表明:由于齿距偏差的存在,齿轮双齿啮合区刚度降低,无载荷传递误差增大,齿轮系统振动增大,频谱图中出现啮合频率及其高次谐波的边频带成分,这些边频带主要由主动和从动齿轮的转频及其倍频组成。减小齿距偏差和增大作用扭矩均能降低齿距偏差引起的边频带幅值。研究结果可为含齿距偏差的齿轮振动分析提供理论依据。