FINITE ELEMENT SOLUTION TO COUPLED THERMO－ELASTICCONTACT STRESS AND IMPACTRESPONSE OF MESHING GEARS

A mixed finite element solution of contact stresses in meshing gears is investigated with the consideration of coupled thermo-elastic deformation and impact behavior. A simulation procedure of finite element solution of meshing gears is developed. The versatility of the procedure for both numerical accuracy and computational efficiency is verified by numerical analysis of meshing gear teeth.

CONTACT DEFORMATION AND PRE-CONTROL OF TRANSMISSION PROPERTIES OF POINT CONJUGATE GEAR

According to spatial conjugate principle and theory of elastic contact, a method to pre-control transmission properties and contact mark of point meshing gear is presented, while the deformation of tooth surface is under consideration. A new approach to improve the quality of spiral bevel gear is illustrated emphatically.

最低形变能条件下摆线针轮承载啮合区间确定方法

针对摆线针轮缺乏有效载荷分析方法的问题,本文提出了一种基于最低形变能的摆线针轮负载特性分析方法。通过引入最低形变能,确定了实际的同时啮合齿数,获取了符合工程实际的真实负载特性,并通过有限元仿真和测量实验,验证了引入最低形变能理论分析方法的正确性和有效性。结果表明:最大可能啮合齿数的预测结果、利用能量最低原理计算的结果和有限元分析结果均为16齿,理论计算、实际测量和仿真分析的传动误差曲线都呈现出相对一致的抛物线趋势,其最大波动幅度分别为3.83′、3.66′和3.70′。

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。

人字齿不同对齿形式啮合刚度分析

啮合刚度是齿轮传动装置动力学建模分析中的重要参数之一,对齿轮啮合刚度研究分析具有重要工程意义。针对人字齿不同对齿结构形式会对齿轮啮合刚度的时变特性产生影响,以某减速机人字齿为例,对其不同对齿形式啮合刚度变化特性进行分析。首先,给出了算例参数,并提出了对齿结构形式。其次,论述了齿轮啮合刚度的求解方法,得出接触线长度与啮合刚度的相关性。最后,基于解析法对该文算例齿轮不同对齿形式下轮齿啮合的接触线长度变化规律进行了计算分析。分析结果表明:文中算例中,与齿顶对齿结构形式相比,齿顶-齿槽差齿对齿结构形式轮齿总接触线长度峰峰值减小了74.6%,标准差值减小了80.3%,相应啮合刚度时变幅值减小,可以作为产品设计优化的一种结构应用形式。

齿轮轮齿弹性变形的计算方法评述

较为详细地评述了计算圆柱直齿轮和圆柱斜齿轮弹性变形的各种解析方法和数值方法。

双压力角非对称齿廓渐开线齿轮的振动分析

基于非对称渐开线圆柱齿轮传动时的啮合机理和齿轮系统动力学,同时考虑到齿轮系统时变啮合刚度和静态传递误差的影响,建立了齿轮动力学模型,利用数值积分和数值仿真方法对其进行了非线性振动研究。比较了标准齿轮与非对称齿轮的振动特性,分析了齿轮系统各参数对系统动态特性的影响。仿真结果对考虑动载荷情况下的油膜厚度计算提供了基础数据,为进一步研究非对称渐开线的各种特性提供了理论依据。

基于热弹变形的圆柱齿轮理想修形曲线

提出一种求解圆柱齿轮理想修形曲线的方法 ,应用耦合热弹接触有限元技术 ,分析轮齿在齿间载荷分配、齿面压力分布、轮齿弹性变形、齿面摩擦、轮齿温度场、轮齿制造误差因素作用下齿轮传动的啮合刚度 ,尽可能真实地模拟运转过程中啮合轮齿的形态 ,确定轮齿的刚度变化规律 ,通过数值拟合寻求最佳修形参数 ,在此基础上 。

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。

含弹性支撑的船用减速器箱体动态特性

为分析弹性支承对船用减速器动态特性的影响,提高其动态性能,综合考虑齿轮时变啮合刚度、齿轮偏心误差及啮合误差等因素的影响,依据各零件作用力传递关系,建立传动系统动力学模型,计算系统动态激励.采用有限元法构建齿轮箱稳态动响应分析模型,应用弹簧单元对其底部支撑进行模拟,依据自编制动响应求解流程,对齿轮箱在系统动激励作用下的稳态响应进行求解,得到齿轮箱节点振动加速度响应时域历程及其频谱.引入齿轮箱隔振系统频率比概念,分析支撑刚度对齿轮箱振动传递及倾斜变形的影响,发现当频率比为2～3时可达到较好的支撑效果,为齿轮箱的设计提供了理论依据.

基于有限元法的双渐开线齿轮啮合刚度计算

针对双渐开线齿轮啮合刚度变化规律不明的问题,对其啮合刚度的时变性进行了研究,提出了一种基于有限元法建立的双渐开线齿轮啮合刚度计算模型,用于求解双渐开线齿轮时变啮合刚度。应用有限元分析软件ABAQUS提取了齿面法向接触力和综合弹性变形,根据刚度公式求解了啮合刚度;研究了不同齿宽条件下主、从动轮综合弹性变形和啮合刚度的变化规律,对比分析了同参数、同工况条件下双渐开线齿轮与普通渐开线齿轮啮合刚度的差异,并与ISO6336—1:2006中啮合刚度的计算方法进行了比较,验证了该齿轮啮合刚度计算方法的正确性。研究结果表明:在一个啮合周期内,齿宽越大,综合弹性变形量越小,单齿啮合刚度越大;双渐开线齿轮综合时变啮合刚度变化趋势与普通渐开线齿轮相似,双渐开线齿轮综合啮合刚度小于同参数的普通渐开线斜齿轮,双渐开线齿轮综合啮合刚度波动幅值略低于普通渐开线齿轮。

含大弹性内齿圈行星传动系统的动态特性分析

为了深入了解引入大弹性内齿圈后行星传动系统的动力学特性,建立了行星齿轮扭转动力学模型,结合实例,采用数值仿真法对模型进行了求解,分析了啮合刚度对系统啮合动载荷的影响,并基于数值分析结论进行了实验研究。数值仿真与实验研究结果表明:啮合刚度对含大弹性内齿圈的行星传动系统的啮合动载荷有较大影响,当内外啮合刚度值相差较大时,系统啮合动载荷较大;大弹性内齿圈的引入在很大程度上增大了太阳轮与行星轮的啮合动载荷,同时使行星轮与内齿圈的啮合动载荷有所减小;降低太阳轮与行星轮的啮合刚度有助于减小其啮合动载荷。在行星齿轮传动系统中,合理地选择构件参数可显著减小系统的啮合动载荷,从而有效降低系统的振动和噪声。

用积分法计算直齿轮轮齿的弹性变形

用积分法推导确定了由直齿轮轮齿在单位力作用下的弯曲变形、剪切变形和压缩变形所引起的于载荷作用点处沿载荷方向变形的计算公式,编制通用程序对它们进行了计算,并与用传统的分段方法求得的结果进行了比较。结果表明,只有分段段数足够多时,用分段法求得的结果才与积分法达到一致的结果。

硬齿面齿轮精密热滚挤加工运动学建模与分析

为了获得高精度几何形状齿轮和高质量齿面组织性能,提出了硬齿面齿轮的热滚挤加工技术,它集热处理形变表面强化和滚挤工艺为一体,实现滚切后齿轮的高效精密光整成形加工。文中阐明了热滚挤的工艺原理,建立了啮合点的运动模型和轮齿双面受力变形模型,探讨了轮齿滚挤形变机理。并考虑瞬时啮合刚度的影响,对轮齿表面的塑性变形进行了仿真计算,模拟结果与实验结果有较好的一致性。

齿面摩擦和啮合刚度对双渐开线齿轮传动动态特性的影响研究

针对双渐开线齿轮传动动态特性问题,通过建立双渐开线齿轮的有限元模型,综合考虑齿面摩擦与齿轮啮合刚度二因素,对双渐开线齿轮传动系统进行了有限元模态分析,运用响应曲面法研究了齿面摩擦与齿轮啮合刚度对双渐开线齿轮振动变形和模态频率的影响;选取不同模态阶数对双渐开线齿轮传动系统进行了动态特性研究,分析了不同模态阶数下双渐开线齿轮的振动变形与模态频率变化状况。研究结果表明,随着齿面摩擦因数与齿轮啮合刚度的增加,不同模态阶数下双渐开线齿轮传动系统各阶振动变形与模态频率均显著增加,齿面摩擦与齿轮啮合刚度对双渐开线齿轮传动动态特性有一定影响,在对齿轮传动系统进行动态特性研究时,必须对齿面摩擦与齿轮啮合刚度进行充分考虑。

汽车变速器啮合质量承载能力优化设计

为了改善某载货汽车变速器的齿面载荷分布不均状况,降低齿轮的损伤,提高啮合质量及承载能力,针对变速器实际的低挡低速大转矩工况。利用多体动力学理论,建立了变速器动力学分析模型。综合考虑了壳体加载状态及各零部件所引起的系统叠加变形,计算了低挡齿轮副啮合错位量、传递误差、接触斑点及振幅,对比分析了齿轮的疲劳周期、损伤率及安全系数。通过对壳体局部添加加强筋、宏观参数优化及微观修形,改善了该变速器的啮合质量及承载能力。

大型碟式光热太阳能聚光器风致振动响应分析

以25 kW碟式光热太阳能发电系统聚光器为对象,建立其有限元模型,基于谐波叠加理论编制Matlab程序得到的脉动风载荷时程开展聚光器风振响应研究。得到了聚光器不同工况下关键节点的统计特征和位移风振系数,给出了部分节点的响应时程数据且对位移时程进行了功率谱分析。结果表明:聚光器在极限风载荷的作用下以强迫振动为主,且在基频处有轻微的共振;聚光器最不利的工况为90°-60°,安全避风工况为-90°-90°,最不利工况下各关键节点的整体位移风振系数为2.4;聚光器结构在极限风载荷作用下处于弹性变形阶段,但曲面固镜壳振动强烈,对于反射镜面的安全性有待于进一步的研究。

重载越野车辆传动系统齿轮修形方法的研究

探讨了齿轮修形的目的和意义,对常用修形方法进行了介绍分析。以某重载越野车辆传动系统为实例,具体阐述了三维修形方法。在分析传动系统变形和支承结构刚度的基础上,根据三维修形曲面以及误差、载荷密度最小化原则计算确定齿轮修形量。最后通过修形前后台架试验验证了齿轮三维修形的效果,解决了该型号传动系统齿轮的偏载问题。

齿根裂纹对齿轮轮体及齿间耦合刚度的影响研究

齿根疲劳裂纹是齿轮传动系统服役过程中最常见的失效形式之一,威胁着齿轮传动系统甚至装备的运行安全,开展齿轮传动系统齿部故障诊断具有重要意义,而其核心是齿根裂纹故障的动态作用机制及振动特征。然而,传统啮合刚度计算模型尚未考虑齿根裂纹对齿间耦合作用的影响。针对该问题,分析了齿轮轮体结构变形引起的齿间耦合作用机制,建立了轮体刚度计算的有限元模型,研究了作用力、轮毂孔半径及齿根裂纹深度等参数对轮体刚度,特别是齿间耦合刚度的影响规律。结果表明,齿根裂纹对轮体变形引起的轮体刚度与齿间耦合刚度具有显著的影响,在齿根裂纹时变啮合刚度激励计算中应予以考虑,从而提高齿根裂纹刚度激励计算模型的准确性。

推杆针轮活齿传动的扭转刚度分析

为研究推杆针轮活齿传动的扭转刚度及其影响因素,应用变形协调方法推导了推杆针轮活齿传动的啮合力及扭转刚度的计算公式.应用实例分析了推杆针轮活齿传动的啮合力变化规律及扭转刚度变化规律,讨论了推杆针轮活齿传动的结构参数对其扭转刚度的影响.实例分析表明:推杆活齿在齿顶和齿根处所受啮合力最小,在齿廓中部受啮合力最大;推杆针轮活齿传动的扭转刚度波动较很小;激波器偏心距和针齿数对扭转刚度的影响大;针齿半径和针轮半径对扭转刚度的影响较小;激波器半径对扭转刚度的影响几乎可以忽略.研究成果可为推杆针轮活齿传动的齿廓修形和参数选择提供理论依据.