斜齿轮及断齿故障下时变啮合刚度计算与齿间载荷分配研究

斜齿轮副啮合刚度计算和齿间载荷分配是其动力学分析和强度计算的基础。针对斜齿轮啮合刚度近似代替法的准确性问题,结合斜齿轮线长度接触变化规律、单齿单位长度啮合刚度抛物线模型和ISO6336-1标准,建立了斜齿轮啮合刚度计算准静态弹性模型,并与基于准静态刚性模型的近似代替法、ISO6336-1标准进行了对比研究。结果表明,单对齿最小刚度与最大刚度比值α_(k)=0.55时的准静态弹性模型计算结果与ISO标准结果一致性较好,准静态刚性模型计算结果与ISO标准结果误差较大。分析了几何参数对斜齿轮综合啮合刚度和载荷分配系数的影响规律,针对斜齿轮典型断齿故障,讨论了不同断齿形式和断齿尺寸对啮合刚度和载荷分配系数的影响变化,为其故障动力学研究提供基础。

齿轮重合度系数和齿间载荷分配系数的研究

(1) 根据边界元计算,对齿轮弯曲强度重合度系数的误差进行了全面分析,提出了更优的载荷作用高度系数公式。(2) 根据相似理论和边界元法对直齿轮轮齿刚度进行了全面计算,分析了ISO6336中刚度公式的误差,提出了更好的公式。(3) 提出了弯曲强度和接触强度齿间载荷分配系数的定义式及计算公式。分析了ISO公式中存在的问题及其根源。

平面二次包络环面蜗杆传动齿间载荷分配的简化计算

在分析平面二次包络环面蜗杆传动特点的基础上 ,提出一种齿间载荷分配的简化方法 ,据此能很快计算出蜗轮副的齿间载荷分配系数 。

蜗杆传动齿间载荷分配研究

在进行蜗杆传动强度和润滑精确计算中 ,必须要确定蜗轮齿间的载荷分配情况。本文利用平面二次包络环面蜗杆传动沿接触线上载荷分布的计算公式 。

用接触问题有限元法确定齿间载荷分布系数

齿间载荷分布系数的确定一直是齿轮强度计算中一个复杂的问题,实际工程计算采用经验数据常常不尽人意,本文在利用接触强度有限元的基础上,采用双齿模型,主动轮绕其轴心转动,固定被动齿轮,将主动轴上的扭矩处理成圆弧边界上的分布载荷,将制造安装误差考虑成初始间隙而得到符合轮齿啮合齿间载荷分布的有限元模型,通过计算并与传统公式比较得到符合实际的齿间载荷分配系数,从而解决了设计中的实际问题,为齿间载荷分配系数的确定开拓了新的思路。

直齿轮传动中各啮合点的齿间载荷和油膜厚度的分布规律

本文采用藤井贤治三梯形法得到的轮齿综合变形来计算直齿轮轮齿的综合啮合刚度和单齿啮合刚度，并考虑弹流润滑的中心油膜厚度产生的影响，得到了一种更完善更接近工程实际的直齿轮传动中各啮合点的齿间载荷分布关系并用这种新的齿间载荷分布关系计算得到标准和变位直齿轮在各啮合点处的中心油膜厚度分布关系，两者与传统值有较大差异这将有助于人们对齿轮传动的强度、润滑和失效机理更深入的认识．

直齿点线啮合齿轮传动齿间载荷分配研究

为提高点线啮合齿轮传动齿间载荷分配的计算效率和准确性,掌握点线啮合齿轮传动齿轮在啮合过程中齿间载荷分配对齿轮的传动性能和承载能力的影响,参考渐开线齿轮的齿间载荷分配计算公式,提出了直齿点线啮合齿轮传动齿间载荷分配计算公式。文中通过对直齿点线啮合齿轮传动的有限元仿真,分析齿间载荷分配仿真结果,发现采用渐开线齿轮的齿间载荷分配公式计算的结果和仿真分析结果有较大的差异。在仿真分析结果的基础上推导得到了直齿点线啮合齿轮传动齿间载荷分配计算公式,并根据公式和仿真结果分析了直齿点线啮合齿轮传动的齿间载荷分配特点。

用边界元法求解塑料齿轮双齿啮合时的齿间载荷分配

在齿轮的强度计算以及齿面温度计算时都要用到双齿啮合时的齿间载菏分配,作者利用边界元素法分析计算了塑料齿轮双齿啮合时的载荷分配,结果发现与ISO推荐值相差较大(约41％)、故在塑料齿轮的强度计算对不能再按ISO标准推荐值。

高重合度摆线内齿轮副时变啮合刚度计算与齿间载荷分配研究

高重合度摆线内齿轮副时变啮合刚度计算和齿间载荷分配是其动力学分析和强度设计的基础,由于是多齿啮合,齿间载荷分配非常复杂,属于静不定问题。结合现有文献,考虑了真实的过渡曲线和精确的轮齿建模,采用更为准确的齿面赫兹接触刚度计算方法,基于势能法建立了与摆线齿形相适应的单轮齿对啮合综合刚度模型,针对该齿轮副的传动特点,构建了其变形协调方程,提出了多齿啮合齿间载荷分配模型。为验证所建模型的正确性并提高仿真分析效率,在ABAQUS中利用Python脚本编程进行二次开发,实现了精确化建模、参数化分析和自动化操作,根据齿轮加载接触分析结果和基于有限元法的轮齿对受载啮合刚度计算方法,得到了不同负载转矩作用下单轮齿对、多轮齿对的啮合综合刚度和轮齿啮合力。对比表明,计算结果趋势吻合、数值接近,验证了建模分析的正确性,可为动力学分析和强度计算提供基础。

风力发电增速器齿轮齿廓修形有限元分析

简要介绍了齿廓修形的原理,详细介绍了齿廓修形参数的表达方式和选择原则。建立了多齿有限元接触分析模型,给出了计算齿廓修形量的方法,考察了修形前后齿间载荷分配和接触线上载荷分布情况。

行星风电齿轮增速箱的齿面修形研究

简要介绍了齿面修形原理,对修形参数确定的依据进行了研究,给出了常用齿面修形曲线表达式,利用自主编写的齿轮接触有限元分析软件,建立了行星风电齿轮增速器系统的有限元接触分析模型。为了分析齿轮修形对齿轮增速器系统的影响,将整个齿轮传动系统作为一个有机的整体进行齿面修形接触分析研究,分析了齿面修形前后齿间载荷分配与接触线上载荷分布情况。经过修形后的齿轮系统,齿轮间的啮合刚度变化趋于平稳,齿轮间的载荷波动减小,对齿轮系统的减振降噪具有重要意义。

平面二次包络环面蜗杆副应力及影响因素分析

基于弹塑性接触有限元理论,建立了多组适于蜗杆副静动态接触应力分析的模型,研究了载荷、齿形参数对齿间载荷分配系数和齿面应力分布的影响,计算了各级扭矩下不同包容齿数时的最大齿间载荷分配系数。研究结果表明:随着载荷的增大,齿间载荷分配趋于均匀;接触应力沿接触线从蜗轮齿根到齿顶呈"L"或"U"形分布;齿形参数对应力分布的影响不容忽略,以应力平均分布为目的的参数优化可通过对比有限元分析结果完成。得到了0.05～1.50倍额定扭矩下,包容齿数为3、5、7时的最大齿间载荷分配系数。

基于修形的摆线针轮啮合加载接触分析

利用有限元分析软件对修形后的摆线针轮进行齿间加载接触情况分析,建立摆线轮弹性转角模型。首先对RV减速器传动原理及摆线针轮啮合传动进行了分析;然后采用有限元及相关工程软件分析修形后的摆线轮与针轮的齿面接触状态;其次基于运动学和赫兹理论,进一步研究摆线轮齿间载荷分布情况;最后建立摆线轮接触变形弹性扭转角模型并采用有限元方法分析,为后续提高RV减速器的传动精度、稳定性能、延长使用寿命提供改进依据。

齿廓修形对齿面接触力影响的研究

简要介绍了齿廓修形的原理,给出了线性修形和二次曲线修形的表达式,利用齿轮分析软件建立了渐开线圆柱直齿轮的有限元接触分析模型,分析了修形前后齿间载荷分配及接触线上载荷分布情况,同时比较了不同修形量对修形后齿轮接触力分布的影响状况。本文能够为齿轮修形设计提供一定的理论依据。

齿轮强度计算中的Kα和重合度系数的探讨

对齿轮强度计算中的齿间载荷分配系数和重合度系数的意义及相互关系进行了探讨,指出了一些文献中对这个问题的模糊认识。通过对一些标准的解读和分析,认为Kα和重合度系数应同时考虑或同时不考虑。分析过程对正确理解、应用标准和进行齿轮传动设计都有帮助。

时变参数下锥齿轮摩擦功率损失计算研究

分析了多个与齿轮相关及摩擦相关模型,推导建立了计算锥齿轮啮合过程中瞬时滑动功率损失的时变模型。基于锥齿轮传动过程中实际啮合齿数,分析锥齿轮啮合面的受力情况,将此受力分析结果与实际工况下轮齿油膜厚度比相结合,得到了锥齿轮传动过程中各润滑状态与各摩擦功率损失影响因素的关系。为了避免将啮合线离散计算摩擦功率损失时所导致的原理误差,建立了以时间为变量的锥齿轮摩擦功耗的数学模型。利用时变齿间载荷模型解决了由齿面几何复杂度导致的齿间载荷难以确定这一难题。仿真结果表明:瞬时滑动功率损失时变模型的仿真结果与实验测得真实结果相一致,所建锥齿轮啮合过程中瞬时滑动功率损失时变模型具有较高的精度。

高重合度外啮合齿轮齿根弯曲应力计算方法

针对高重合度外啮合直齿圆柱齿轮副,对其齿根弯曲应力计算方法进行了研究.计算了高重合度齿轮的轮齿变形和刚度,对单个轮齿承受的载荷进行了研究,给出了高重合度齿轮齿间载荷分配率的定义和计算方法.以高重合度齿轮的双齿啮合界点作为计算载荷的加载点,给出了高重合度齿轮齿根过渡曲线30°切线位置危险截面的双齿啮合区界点的齿形系数和应力集中系数计算方法,获得了齿根危险截面弯曲应力的计算公式;采用CL-100齿轮试验机,设计了不同重合度的外啮合齿轮副,测量了其齿根的弯曲应力数值,试验结果表明:在高载荷下主动轮的齿根弯曲应力理论计算误差小于7.85%,从动轮的计算误差小于9.8%;低载荷下主动轮的齿根弯曲应力理论计算误差小于24.1%,从动轮的计算误差小于19%.

高重合度摆线内齿轮副齿面接触强度研究

合理的齿轮强度计算是实现齿轮结构设计及优化、保证留有适当裕量的基础。高重合度摆线内齿轮副同时参与啮合的轮齿对数较多,齿根弯曲应力很小,所以只需考虑齿面接触强度问题。基于改进能量法和赫兹弹性理论,推导了理想条件下该齿轮副的时变啮合刚度、齿间载荷分配和齿面接触强度计算模型。鉴于共轭齿廓节点处曲率半径为零,研究了节点附近不参与啮合的齿廓修形区域优化问题,在此基础上,通过将齿轮加工中产生的各种误差及侧隙转化为理论齿廓公法线上的偏移量,分析了不同加工误差对承载特性的影响程度,并在ABAQUS中进行了加载接触有限元分析验证。结果表明,该齿轮副对加工误差(侧隙)非常敏感,即对精度要求很高,为齿面接触强度计算和误差控制提供了技术支持。