基于Marc的圆柱斜齿轮啮合过程动态强度仿真与分析

齿轮是机械传动系统中最主要的零件,其安全可靠性是机械设计中非常重要的指标。为了更好满足使用要求,对圆柱斜齿轮进行精确设计与加工,利用非线性有限元仿真软件——Marc对圆柱斜齿轮动态啮合过程齿面接触应力和齿根弯曲应力变化规律进行研究,从而为齿轮设计提供理论依据。

混合润滑下变双曲圆弧齿线圆柱齿轮摩擦特性及传动效率分析

齿轮在实际运行中由于润滑状态的不同,齿面摩擦系数存在显著差异,从而对齿轮的传动效率产生影响.变双曲圆弧齿线(VH-CATT)圆柱齿轮通常工作在混合润滑状态下,采用载荷分担理论推导了混合润滑下VH-CATT圆柱齿轮摩擦系数计算公式,建立了混合润滑下VH-CATT圆柱齿轮传动效率计算模型,并通过绘制Stribeck曲线,研究了表面形貌参数、润滑油参数和法向载荷等对混合润滑状态下VH-CATT圆柱齿轮摩擦性能和传动效率的影响规律.研究结果表明:表面形貌参数的变化会导致混合润滑区扩大,从而使相同速度下的摩擦系数增大;润滑油黏度的增加会导致摩擦系数增大,同时Stribeck曲线向左移动,混合润滑区向边界润滑区扩展;载荷对Stribeck曲线的影响集中体现在混合润滑区与边界润滑区的过渡阶段;随着转速的增加,传动效率逐渐升高并趋于稳定,而在齿轮转速较低时,润滑油黏度和粗糙度对齿轮传动效率有显著影响.

变双曲圆弧齿线圆柱齿轮功率损失研究

齿轮在实际运行时的功率损失是影响其传动效率的重要因素。结合流体力学理论,根据变双曲圆弧齿线(VH-CATT)圆柱齿轮结构及传动特点,建立以FZG齿轮箱为参照的三维模型,采用光滑粒子流体动力学(SPH)方法对气-液两相流下VH-CATT圆柱齿轮功率损失进行仿真分析。得到了气液两相流作用下齿轮箱内部润滑油与空气的流场及速度场,研究不同转速、不同润滑油、不同浸油深度对VH-CATT圆柱齿轮的功率损失的影响机理,并通过FZG试验台对仿真结果进行验证。研究结果表明:转速越高齿轮功率损失也越大;高黏度的润滑油具有更强的拖曳能力,使得齿轮功率损失更大;功率损失受浸油深度的影响呈正相关,选取适当的润滑油液位可以使得齿轮获得更好的润滑效果,产生较小的功率损失。

旋转刀盘母面成形的弧齿线圆柱齿轮数学建模

将空间啮合理论用于齿轮的齿面数学方程推导,建立了可用于理论分析的采用旋转刀盘为成形母面的弧齿线圆柱齿轮齿面数学方程。通过观察分析齿轮加工中刀盘与齿胚的运动关系,将弧齿线圆柱齿轮齿面分割为3个主要构成曲面,建立了加工过程中的动态与静态坐标系,依据曲面包络理论建立工作曲面的曲面数学方程,根据坐标转换关系建立了齿底和齿根曲面方程;在此基础上建立齿面方程。输出齿面的点云数据,通过逆向工程拟合取得可用于编辑裁剪的齿轮曲面,再根据曲面之间的关系裁剪曲面,最终生成齿轮3D模型实体。此方法建立了精确的弧齿线圆柱齿轮3D模型,并且与采用模拟加工方法生成的模型一致,为精确地进行有限元分析提供了基础;而由此方法获得的曲面方程可用于对弧齿线圆柱齿轮的理论分析。

弧齿圆柱齿轮理想几何参数及其加工方法

在分析多种类似弧齿圆柱齿轮的几何形状参数与加工方法后,提出理想的弧齿圆柱齿轮的几何形状参数,分析弧齿齿轮副齿面的啮合特征,并通过对齿面方程和啮合线方程的图形化直观地表达两齿面的啮合状态,得到弧齿圆柱齿轮理想几何参数是:弧齿圆柱齿轮凸齿面与凹齿面弧线半径必须相等,在轮齿的不同径向截面上分度圆处的周向齿厚相等、周向槽宽相等、压力角相等.在此基础上,提出渐开线弧齿圆柱齿轮的加工方法与平行连杆式加工装置.

圆弧齿轮研究的进展

概述近年来我国在圆弧齿轮基础理论研究、设计与制造工艺等方面取得的进展,着重讨论圆弧齿轮的CAD/CAE技术、硬齿面加工技术和圆弧齿廓谐波齿轮传动,并探讨圆弧齿轮的发展趋势。

渐开线弧齿圆柱齿轮的齿根应力分析

简要论述了渐开线弧齿圆柱齿轮的主要几何参数,并对其重合度以及接触线进行了分析,在此基础上提出了渐开线弧齿圆柱齿轮副齿根弯曲应力的计算方法。通过三维软件对渐开线弧齿圆柱齿轮进行三维造型,分析了不同周向模数和不同弧齿线半径对弧齿圆柱齿轮的齿根应力的影响。弧齿圆柱齿轮齿根应力与弧齿线半径有明显的关系,比直齿圆柱齿轮具有优越性。

弧齿圆柱齿轮的加工方法

分析了弧齿圆柱齿轮的三种基本加工方法,阐明了周期(单独)分度展成法用于加工弧齿圆柱齿轮的特点;论述了进行滚切法和半滚切法加工时刀具系数的计算方法。

刀倾全展成准双曲面齿轮的切齿设计

为提高准双曲面齿轮的啮合性能,对刀倾全展成(HGT)准双曲面齿轮进行切齿设计研究.以局部综合法(Local Synthesis)为基础,并依据格里森准双曲面齿轮的加工原理,得到满足一定啮合性能的加工参数,并采用该参数对齿轮副进行轮齿接触分析(TCA).从齿面印痕和传动误差曲线可以看出,齿轮副重合度大,传动平稳,可通过调整局部控制参数来改变齿轮的啮合性能,验证了切齿设计的正确性.该方法可通过对设计参考点及其领域内的啮合条件进行预控,达到对齿面啮合质量的控制.

圆弧齿线圆柱齿轮的改进加工方法

在分析圆弧齿线圆柱齿轮成型原理及现有加工方法的基础上,结合普通旋转刀盘铣削加工原理,提出了一种改进的双刃铣削加工方法,得出了该方法工艺更先进,生产效率更高的结论。

成形法加工大型齿轮的齿距误差分析及补偿

文章以成形法加工大型圆柱齿轮的齿距误差为研究对象,依据齿轮齿距精度评价方法,对数控回转台分度误差、刀具磨损误差和机床热变形误差对齿距误差的影响进行了讨论,分析了连续分度、距齿分度加工方式对齿距误差的影响规律。采用一种在齿轮精加工工序中跨齿分度加工方法以减小齿距误差,并通过实验进行了验证。研究表明,采用跨齿分度方法可有效降低因回转工作台分度分辨率、刀具磨损和机床热变形造成的齿距类误差,提高大型圆柱齿轮齿距类误差的加工精度。

圆弧齿廓圆弧齿线圆柱齿轮建模及承载能力分析

圆弧齿线圆柱齿轮是一种采用标准圆弧齿廓刀齿及铣刀盘加工的具有凸凹形曲线齿圆柱齿轮。这种齿轮的齿线为圆弧,且具有关于齿宽中央截面对称的特点。根据弧齿锥齿轮的铣齿加工原理,建立了圆弧齿廓圆弧齿线圆柱齿轮齿面数学模型,并依此建立了双圆弧齿廓及四圆弧齿廓圆弧齿线圆柱齿轮三维实体模型。最后利用有限元分析软件对齿轮进行了接触应力分析,得到了齿面接触应力云图,结果显示四圆弧齿轮的齿面接触应力约为双圆弧齿轮的80%。研究结果可为圆弧齿廓圆弧齿线圆柱齿轮的设计应用提供理论依据。

椭圆弧齿线圆柱齿轮激光非接触测量方法

针对目前椭圆弧齿线圆柱齿轮测量方法的缺乏,设计了一种基于激光位移传感器的椭圆弧齿线圆柱齿轮精密测量装置。阐述了椭圆弧齿线圆柱齿轮的几何形状特征,介绍了激光非接触式测量装置的构成与测量原理,通过对该齿轮多个径向截面轮廓的激光测量,建立齿轮测量截面的轮廓数据模型;对截面轮廓数据模型进行坐标转换,计算出齿轮中间截面的齿距偏差;分析同一轮齿不同截面的齿廓测量数据,计算不同截面分度圆与齿廓交点坐标值,计算出椭圆弧齿线的整体偏差值。该方法能够有效填补曲线齿线圆柱齿轮的测量技术空白,且具有较高的测量精度和效率;其同样也适用于其他圆柱齿轮测量。

曲线齿线圆柱齿轮啮合数学模型

参照圆弧齿线圆柱齿轮齿面方程的推导方法以及齿面组成特点,介绍了一类曲线齿线圆柱齿轮的齿面组成特点.采用齿轮啮合原理中的单参数曲面包络方法,运用坐标变换推导了曲线齿线圆柱齿轮的数学方程和共轭齿面方程的一般形式.以圆弧齿线圆柱齿轮的齿面方程推导为例,推导了圆弧齿线圆柱齿轮的空间啮合数学模型,并采用UG建模软件建立了圆弧齿线圆柱齿轮的3D模型,验证了该方法的正确性.研究结果为进一步开展新型齿线的设计、新型曲线齿线圆柱齿轮传动研究提供了理论基础.

ZY-1型硬齿面双圆弧齿轮齿根应力的分析

介绍了紫瑞CAE2.0软件有限元分析模型的前处理。在此基础上,对不同法向模数、螺旋角和齿数的双圆弧齿轮,利用有限单元法计算出轮齿的齿根应力,研究上述各个因素对ZY-1型硬齿面双圆弧齿轮弯曲强度的影响,得出一些结论。

曲线圆柱齿轮专用铣削加工装置设计

曲线圆柱齿轮是一种特种传动装置,其具有重合度大、无轴向力、易加工等特性,论文分析了其展成原理以及其常用的加工方法,并对单面加工和双面加工法两类加工方法进行了对比说明。对利用格里森刀盘加工曲线圆柱齿轮时的几何参数进行探讨。在分析铣削加工曲线圆柱齿轮范成运动的基础上提出了曲线圆柱齿轮专用铣削加工机床的总体设计方案与布局,并对范成加工曲线圆柱齿轮过程中各基本运动的具体实现作了详细的设计。所设计的机床能够实现加工曲线圆柱齿轮所需要的基本运动,具有较好的工程应用价值。

圆柱齿轮传动的最优化设计

采用Powell改进算法对直齿圆柱齿轮进行了优化设计 ,并采用数学模型转换的方法使迭代次数减少 ,收敛速度提高 ,求解易于成功 .设计结果表明 ,圆柱齿轮的重量明显减轻 .

小模数弧齿锥齿轮半滚切切齿加工方法研究

为了大幅度提高齿轮传动性,解决传统机械结构弧齿锥齿轮滚切双面法铣齿加工(即双重双面法)齿面啮合质量难以控制的问题。这里提出了小模数弧齿锥齿轮半滚切加工方法,详细地介绍了加工的相关理论计算和机床的刚性改造,分析了机床带有对刀装置的结构能保证均匀的齿切加工余量。通过生产实践,结果表明:该加工方法将有助于提高小模数弧齿锥齿轮加工效率,提高齿面啮合质量,降低生产能耗,对小模数弧齿锥齿轮的加工有一定的借鉴作用。

弧齿线摆线圆柱齿轮齿廓方程和啮合特性

提出一种新的传动齿轮——弧齿线摆线圆柱齿轮,根据齿轮副啮合原理,分析该齿轮在分度圆处压力角的取值范围,确定该齿轮的基本几何参数,推导出齿轮的齿廓方程。该齿轮齿线为一段圆弧,其端面齿廓由两部分组成,分度圆以外齿廓(齿峰)为标准的圆弧段,分度圆以内部分(齿谷)为与之配对啮合齿峰的共轭曲线,齿峰与齿谷在分度圆处连续。同时对该齿轮的啮合重合度进行了系统的分析,结果表明该齿轮满足啮合特性,具有一定的应用价值。

准双导程锥蜗杆传动研究

提出和建立了准双导程锥蜗杆传动的概念与方法。蜗轮蜗杆构成的传动仍然建立在空间相错轴螺旋齿轮传动原理基础上。蜗杆的两侧齿面是两个螺旋角不等的阿基米德螺旋面,是一种等导程锥螺杆。蜗轮蜗杆传动啮合状态等效于双导程锥蜗杆传动,它在两个基圆柱公切面内形成近似直线接触。准双导程锥蜗杆传动,蜗杆可以在车床上采用类似于切削锥螺纹的方法完成加工,配对的锥蜗轮利用标准模数齿轮滚刀实施切齿加工,使工程实施更为简便。分析了阿基米德螺旋面替代渐开螺旋面的误差及其影响因素,推导了蜗杆与蜗轮相关几何参数计算公式。在已经建立的传动副设计方法基础上,完成样件加工和初步传动试验。