齿向修鼓和轴向错位直齿轮副刚度的计算方法

针对齿向修鼓和轴向错位直齿轮副刚度激励的问题,提出了一种通用的时变啮合直齿轮副刚度的解析方法。首先,建立了直齿轮齿向修鼓与轴向错位模型,导出了轮齿副总误差计算式;然后,结合了弹性力学理论、齿接触分析(TCA)以及加载齿接触分析(LTCA),对齿向修鼓和轴向错位的直齿轮副加载状态下的啮合特征进行了计算;基于势能法以及切片理论,建立了改进的几何刚度、耦合刚度、赫兹接触刚度以及齿基刚度模型,并进一步推导了齿向修鼓和轴向错位的直齿轮副时变啮合刚度改进解析式;最后,将该方法的计算结果与有限元结果进行了对比分析,对该解析模型进行了验证,并分析了不同鼓形量与错位量对直齿轮副刚度激励的影响。研究结果表明:提出的齿向修鼓和轴向错位直齿轮副刚度计算方法的计算误差为3%,能够准确且有效地分析齿向修鼓和轴向错位直齿轮副的啮合刚度,为齿轮副传动系统的修形设计提供了理论基础。

变螺旋纯滚动斜齿轮传动设计及啮合特性研究

基于齿轮啮合原理,研究变螺旋角纯滚动圆柱斜齿轮传动的几何设计、啮合性能和力学性能。根据齿轮啮合的运动规律,推导纯滚动斜齿轮传动的7种典型情况的设计参数方程,在此基础上从接触模式、接触应力和弯曲应力等啮合性能方面,与非标准渐开线斜齿轮进行对比。结果表明:与恒螺旋角纯滚动斜齿轮相比,变螺旋角纯滚动斜齿轮的设计方案降低了弯曲应力和接触应力;与几何修正的非标准渐开线斜齿轮传动相比,纯滚动齿轮具有良好的弯曲性能。

考虑啮合错位的斜齿轮复合修形优化研究

为了减少斜齿轮传动因啮合错位导致的齿面偏载、传递误差增大、啮合冲击增大,研究考虑啮合错位的斜齿轮复合修形方法,讨论修形前后不同错位量下齿面啮合性能的变化规律。该方法考虑了啮合错位对齿轮啮合性能的影响,基于斜齿轮啮合接触计算模型,以齿面载荷分布、传递误差、啮合冲击等性能指标为评价依据,进行了“螺旋角修形+齿廓鼓形修形”的复合修形。结果表明:基于多目标的“螺旋角修形+齿廓鼓形修形”复合修形能有效改善因啮合错位造成的齿向偏载,且在降低传动误差峰峰值和改善啮合冲击方面显著优于单一的螺旋角修形,能较全面地改善斜齿轮的啮合质量。

基于蔡司CALYPSO软件的注塑斜齿轮精密测量及分析

针对POM材质注塑斜齿轮热膨胀系数较大,斜齿轮注塑成型容易出现凝固应力收缩变形和其他几何精度误差,产生啮合精度降低等问题,探索运用蔡司三坐标测量仪及CALYPSO软件模块对注塑斜齿轮进行精密测量。分析星形测针的结构功能特点和斜齿轮测量数据生成过程,以及运用CALYPSO软件进行斜齿轮精密测量的工作流程、测针设置和检测方法,建立完整配套的注塑斜齿轮精密检测体系,提高斜齿轮注塑成型质量。

一种确定斜齿轮传递误差和啮合刚度的快速有效方法

基于Smith切片法理论,提出了一种快速计算斜齿轮副传递误差和啮合刚度的改进方法。该模型将斜齿轮沿齿宽方向划分为一系列相互独立的薄直齿轮,考虑单个切片的弯曲-剪切变形、局部接触变形及轮体结构变形,通过各切片间的变形协调关系建立斜齿轮非线性承载接触模型,进而得到齿面载荷分布、传递误差和啮合刚度等信息。该方法较Smith切片法增加了时变单齿刚度、接触变形非线性效应以及轮体结构参数的影响,提高了模型的计算精度和适用性。该模型的计算精度与有限元方法相当,但具有更高的计算效率,更适合于齿轮传动系统振动和噪声的快速预测。

斜齿轮修形对负载扭矩和啮合错位的敏感性

基于齿面承载接触分析方法,建立了修形斜齿轮时变啮合刚度、静态传递误差和综合啮合误差计算模型。以系统振动激振力波动量最小为目标,确定了设计负载扭矩和理想啮合状况下3种修形方式的最佳修形参数,并分析了3种修形方式对斜齿轮时变啮合刚度、静态传递误差以及综合啮合误差的影响。通过考察宽范围负载扭矩和啮合错位影响下的修形斜齿轮系统振动激振力和动态传递误差,分析了3种修形方式对负载扭矩和啮合错位的敏感性。研究表明:采用不同修形方式的斜齿轮时变啮合刚度、静态传递误差以及综合啮合误差差别较大,然而系统振动激振力波动量均得到了显著降低。当负载扭矩大于设计扭矩时,3种修形方式仍有较好减振效果。当负载扭矩过小时,3种修形方式的齿轮系统振动将大于未修形齿轮系统,且共振转速略有降低。随着啮合错位量的增加,系统共振转速逐步降低,且3种修形方式的减振效果均逐渐降低,直至不再具有减振效果。研究结果可为进一步建立齿面修形稳健设计方法提供有效参考。

制造误差影响齿轮副啮合的接触有限元分析方法

制造误差是影响齿轮副啮合的重要因素,研究其作用机理对齿轮的减振设计具有重要意义。首先基于几种典型制造误差的结构形式提出了一般的精确建模方法,以一对渐开线直齿轮为例,利用接触有限元分析方法对啮合过程进行仿真,发现理想齿轮副和含误差齿轮副啮合过程中的角速度、动态接触力特性表现出显著差异。然后进行单项误差影响齿轮振动的机理研究,分别以齿廓误差和齿距误差为对象,利用傅里叶变换量化分析了不同加工公差等级下的单项制造误差对齿轮副动态传递误差、角加速度特性的影响规律。研究表明:所提出的建模方法可以模拟任意形式的微小量级的制造误差,并体现在接触有限元分析中。不但能够用于精细化研究制造误差对齿轮副啮合过程的影响,还可以通过量化各项啮合特性分析单项误差影响齿轮振动的作用机理,并指导齿轮的减振设计和精度设计等。

基于人字齿轮啮合特性的滑动摩擦功率损失

以空间多重共轭啮合理论为基础,利用人字齿轮副轮齿接触特性与承载接触特性,提出一种计算人字齿轮滑动摩擦功率损失的方法。首先,利用人字齿轮副轮齿接触分析(TCA),获得人字齿轮齿面接触路径和印痕。然后,利用人字齿轮副承载接触分析(LTCA),计算得到啮合齿面瞬时椭圆长轴(接触点)上离散点的法向载荷和瞬时接触点的传动误差,把所得到的离散点载荷和传动误差分别转换成齿面瞬时接触点的法向载荷和相对滑动速度,二者与摩擦因数相乘得到人字齿轮瞬时接触点的滑动摩擦功率损失。最后,对人字齿轮齿面所有瞬时接触点的滑动摩擦功率损失进行拟合并积分,最终获得1对人字齿轮轮齿从啮入到啮出的滑动摩擦功损。

斜齿轮动力学建模中啮合刚度处理与对比验证

为准确建立斜齿轮动力学模型,更好分析斜齿轮系统振动特性,提出基于轮齿承载接触分析、考虑齿轮轴扭转变形的轮齿啮合刚度计算方法。分析国内文献普遍采用的基于啮合刚度分解建立斜齿轮动力学模型,指出其与理论力学相悖之处,提出基于力、振动位移分解法建立综合考虑时变啮合刚度激励、啮入冲击激励的斜齿轮啮合型弯-扭-轴耦合振动模型。以某斜齿轮副为例进行的仿真计算结果表明,基于承载接触分析的轮齿啮合刚度计算方法能准确、方便求得轮齿啮合刚度,文献[8]动力学响应结果与理论实际存在明显差别,而基于力、振动位移分解法的响应则能与理论实际较好吻合。

对角修形对斜齿轮系统准静态及动态特性的影响研究

基于齿面承载接触分析方法,建立了斜齿轮副啮合刚度和轮齿修形耦合非线性激励计算模型,研究了对角修形对齿面载荷分布、综合啮合刚度以及承载传递误差的影响。基于Timoshenko梁理论建立了考虑轴段变形的斜齿轮-转子-轴承系统广义有限元模型,通过分离系统传递误差激振力,将系统参变微分方程组转化为定常微分方程组,实现了快速求解。以传递误差激振力波动量最小为优化目标,采用图解法得到了最佳对角修形参数。研究表明:对于修形齿轮副,啮合刚度波动量并不是影响齿轮传动系统振动的主导因素,传递误差激振力波动量的大小决定了系统振动的剧烈程度;对角修形不仅对轮齿刚度的削弱程度较小,而且可以显著降低动态传递误差均方根值和轴承动载荷波动量,进而降低系统振动噪声。

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。

斜齿轮实际齿面接触分析技术

基于三坐标测量的齿面网格节点偏差,经过三次B样条拟合得到法向偏差曲面,通过理论齿面与偏差曲面叠加构造斜齿实际齿面,推导了齿面法矢、齿面接触与边缘接触;编制了1套斜齿轮TCA程序,能够对各种实际齿面进行TCA仿真;通过齿向和三维修形算例验证了方法的正确性,为斜齿轮实际齿面接触分析提供了新方法。

偏置面齿轮的碟形砂轮磨齿及啮合性能

采用碟形砂轮磨齿展成偏置面齿轮,通过碟形砂轮齿廓修形及控制砂轮中心运动实现偏置面齿轮齿面拓扑修形,建立了偏置面齿轮的磨齿和啮合坐标系,推导了拓扑修形偏置面齿轮齿面方程,建立了考虑安装误差的拓扑修形偏置面齿轮轮齿接触分析、承载接触分析模型,并编制了相应计算机程序,最后通过算例进行了分析.算例分析表明:碟形砂轮磨削偏置面齿轮是可行的;偏置面齿轮齿面几何不对称,偏置影响接触印痕、承载传动误差,但不影响几何传动误差;对偏置面齿轮拓扑修形,可有效改善偏置面齿轮副啮合性能.

基于KISSsoft的斜齿轮接触特性仿真分析

针对斜齿轮高速重载复杂工况、疲劳寿命要求高等问题,以某斜齿轮传动为研究对象,分析斜齿轮动态啮合接触特性;建立斜齿轮传动三维模型,运用专业齿轮仿真软件KISSsoft对斜齿轮等效应力、接触应力、接触刚度、瞬时温度等动态啮合接触特性参数进行仿真分析。仿真结果表明:随着主动斜齿轮旋转角增加,啮合斜齿面接触应力呈现先增加后减小、再增加最后减小的趋势;沿着齿宽方向呈现先增加后减小的趋势;接触刚度呈现周期性变化趋势;瞬时温度呈现双波峰的变化趋势。为斜齿轮动态啮合接触特性的改善、疲劳寿命的增加提供了理论依据。

采用碟形砂轮的斜齿面齿轮磨齿技术研究

为了制造出高精度硬齿面斜齿面齿轮和获得抛物线传动误差并改善啮合性能,对采用碟形砂轮加工双向修形的斜齿面齿轮的磨齿方法进行了研究。设计了渐开线失配的碟形砂轮齿面,分析了碟形砂轮磨削斜齿面齿轮的展成原理,根据展成原理和用渐开线失配的碟形砂轮并改变砂轮的运动,推导出双向修形斜齿面齿轮的齿面方程。给出了双向修形斜齿面齿轮的齿面计算和接触分析实例,结果表明:理论齿面的最大齿面误差为5.98×10-4μm,采用碟形砂轮加工双向修形斜齿面齿轮的磨齿方法是可行的,获得了斜齿面齿轮抛物线传动误差,避免了边缘接触并改善了斜齿面齿轮的啮合性能。

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.

用静态传递误差法进行高速宽斜齿轮振动分析

本文在微机上建立并求解了渐开线宽斜齿轮单自由度非线性力学模型和动力学方程，编制了计算轮齿动载荷和动载系数的计算机程序。并将静态传递误差引入齿轮振动微分方程的求解中。

考虑安装误差的拓扑修形斜齿轮承载接触分析

为提高齿轮副承载能力和降低对安装误差的敏感性,提出一种拓扑修形的齿面结构。根据齿廓分段修形和齿向分段修形原理推导出拓扑修形齿面方程,构建含安装误差的修形齿轮副的接触分析(TCA)模型。并对轮齿接触分析和有限元分析,仿真出传动误差和齿面接触应力与剪切力在不同安装误差情况下的分布特征。根据应力分布曲线分析,齿轮副啮入与啮出点的应力幅值相比均值有所下降,为减振降噪创造了良好条件。滚检实验与仿真结果表明,基于成形法磨削的拓扑修形对改善齿面接触印痕,避免边缘接触和降低对安装误差的敏感性具有一定的应用价值。

成形磨齿齿形误差分析

大模数齿轮是航天、造船、工程机械等设备的重要零件;精度等级的提高是齿轮加工的核心问题,而精度提高的途径是尽可能的减少误差。成形法磨削齿轮的过程中影响齿轮加工精度的因素有很多;分析以成形磨削斜齿轮为例,对砂轮截形偏移、砂轮安装角度误差、砂轮与工件的中心距误差及砂轮修整等因素引起的齿形误差进行了分析,找到了各因素影响齿形误差的基本规律,研究结果可用于大模数数控成形磨齿机的设计与制造及提高齿轮加工精度。

准双曲面齿轮振动噪声试验与预估分析研究

为研究准双曲面齿轮传动机构的啮合振动、辐射噪声与传动误差的关系,建立三者之间的数据同步检测模型;并利用Y9550型锥齿轮滚动检验机搭建了综合试验平台。通过对一副准双曲面齿轮的振动与噪声信号的采集数据对比,分析振动与噪声的时域特征,并进一步分析振动与噪声谱中的频域相关特性。在Kato公式的基础上引伸出准双曲面齿轮的定量分析式,并借助传动误差的检测结果,对多次采集的数据进行以振动代替噪声的预估计算,试验结果表明:准双曲面齿轮的啮合振动能够较准确地反映出传动噪声的状态,并能够反馈到齿轮设计层面上,从而达到降低齿轮振动与噪声的目的,提高传动系统的稳定性。