弧齿锥齿轮几何传动误差的设计与分析

提出基于传动误差设计的概念和方法。通过TCA和LTCA对传动误差曲线的设计进行啮合仿真分析的结果表明 ,根据工作载荷合理地确定传动误差转换点处的幅值与总的幅值 ,可降低弧齿锥齿轮对误差的敏感性 ,可使工作载荷下传动误差波动幅值最小 ,同时可有效地避免或减轻边缘接触。

直齿圆锥齿轮修形仿真

依据传动误差和噪声之间的关系,对直齿圆锥齿轮进行齿廓修形,从而达到减振降噪为目的。提出修形齿轮修形参数的确定原则,以减小齿轮传动误差和啮合刚度的波动大小为衡量标准,同时确保载荷变化呈平稳过渡。本文分别采用直线、圆弧和旋转渐开线对直齿锥齿轮进行齿廓修形,用有限元方法对直齿圆锥齿轮啮合过程进行静态仿真。给出了不同载荷作用下直齿圆锥齿轮的传动误差、啮合刚度、齿轮载荷分配率,3种曲线修形对于传动误差的影响,旋转渐开线最好,其次是圆弧修形,直线修形最差,这将对直齿圆锥齿轮修形优化起到最大的效益。

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。

研齿的修形机理与试验研究

研究了螺旋锥齿轮齿面综合研磨率、动态互研与研齿修形机理。动态研磨力在螺旋锥齿轮研磨中起着微切削与均化误差的作用,使齿面尖点、高点与齿对转换点首先得到研磨。研齿的修形作用趋于使二次抛物线形传动误差曲线高阶化,传动误差曲线上部平坦,转换点平滑过渡。通过引入相对螺旋角误差与相对压力角误差的概念,对齿形与齿距误差进行了测量,从而评价了轮齿研齿前后的实际啮合精度。对啮合振动、噪声进行了对比试验,结果表明,研齿能明显改善齿轮副的啮合精度与动态性能。

螺旋锥齿轮动态互研的机理与试验

揭示了螺旋锥齿轮动态互研、误差均化的机理。建立了螺旋锥齿轮研齿过程的动力学模型,求出了动态研磨力的大小。动态研磨力在螺旋锥齿轮研磨中起着切削与均化误差的作用,研齿材料移除首先发生在齿面尖点、高点与齿对转换点,从而使齿面光滑滚动特性得到改善,齿对转换趋于平稳。对齿轮副研磨前后轮齿精度与动态啮合性能进行了对比试验,结果表明,研磨后轮齿齿形与齿距精度有所提高,动态性能明显改善。

安装误差对准双曲面齿轮啮合性能的影响

安装误差是影响齿轮啮合性能的关键因素,接触印痕和传动误差比较完整地表达了齿轮副在空载或轻载下的啮合性能。针对接触印痕和传动误差,研究了安装误差对准双曲面齿轮啮合性能的影响,该方法突破了传统靠实践经验来调整齿轮副现场安装的局限性。根据格里森HFT(hypoid formate tilt)准双曲面齿轮的加工原理和加工方法,建立了切齿加工数学模型,推导了理论齿面方程。以一对准双曲面齿轮为例,在考虑安装误差的情况下进行了轮齿接触分析(tooth contact analysis,TCA),研究了安装误差对啮合性能的影响。结果表明:准双曲面齿轮对安装误差敏感性较低。

齿面综合研磨率分析与研齿性能试验

首次通过对研齿过程的轮齿接触仿真,齿面瞬时接触应力、齿面滑动系数与齿面研磨概率的研究分析,建立了齿面综合研磨率的评价指标,并进行了研齿性能试验。结果表明,准双曲面齿轮齿面中部研磨要严重一些,靠齿根稍重些,靠齿顶稍轻些,这与传动误差变化规律一致。研齿能一定程度上降低齿形、齿距误差,尤其对轮齿的实际啮合精度改善明显,振动噪声均有较大下降。

基于传动误差控制的准双曲面齿轮NVH影响研究

以准双曲面齿轮研齿后350GMM数据和传动误差值为依据,分析了齿轮加工误差对传动误差的影响,从齿距误差影响齿轮啮合性能及传动误差方面解释了齿轮振动与噪声的产生机理,并以LMS Test.Lab NVH路试系统为载体,研究了接触区控制及传动误差控制对齿轮NVH的影响。通过大量装车路试和数据分析发现:单一的接触区控制无法保证齿轮NVH合格,且不是传动误差值越小的齿轮NVH表现越好,还应进一步控制传动误差值在一个合理的上下限范围。该研究可为齿轮加工中控制传动误值和优化NVH提供参考。

非正交面齿轮啮合特性仿真分析

面齿轮传动是由圆柱齿轮与面齿轮相啮合的传动,分析了面齿轮传动的啮合特性.根据齿轮啮合原理,在给出刀具齿廓方程及法矢方程的基础上,通过坐标变换导出了面齿轮齿面的位置矢量与法矢量;利用计算机仿真技术,对在安装误差条件下的面齿轮啮合特性,传动误差进行了仿真研究;结果表明,接触印痕在面齿轮齿面上形成一条沿着齿形方向的直线,而且随着装配误差的差异分别沿着齿向方向的大端或小端移动;传动误差与圆柱齿轮的转角成线性关系,对安装错位不敏感.由装配错位传动误差接近于0.

齿面研磨边界的确定与研齿性能试验

通过对研齿过程的轮齿接触仿真,传动误差与重合度的分析,确定了齿面研磨区域的边界:距齿面中点±0.25～0.3个齿宽,±0.1～0.25个齿高。通过研齿试验,研究了研磨对齿面接触印痕、齿形精度与动态啮合性能的影响。结果表明,研齿能一定程度上消除齿形误差,改善轮齿接触区位置与形状,使热处理后变形的接触区一定程度上得到恢复;研齿对齿轮副动态性能改善明显,振动噪声在转速、载荷较宽的范围内均有明显下降。

刚柔复合齿轮结构参数对其动态特性的影响分析

刚柔复合齿轮是通过内部柔性部件自适应变形协调实现高可靠精密传动的新型齿轮.为了探究复合齿轮变形协调参数对其动态特性的影响,在建立刚柔复合齿轮综合啮合刚度模型的基础上,采用ADAMS建立了刚柔复合齿轮副虚拟样机.分析了齿圈与轮毂之间的间隙、齿轮副的中心距、金属橡胶的弹性模量对复合齿轮齿圈加速度、角加速度、啮合力和动态传动误差等动态特性的影响规律.仿真结果表明:减小齿轮副中心距使得齿圈与轮毂角加速度和齿轮副啮合力明显减小,传动精度也有所提高;增加金属橡胶弹性模量可以有效抑制齿圈振动加速度,但啮合力增加;齿圈与轮毂间隙增大,齿圈的加速度增加,传动误差增大,角加速度有所减小.综合以上因素,减小齿轮副中心距和齿圈与轮毂间隙,增加金属橡胶弹性模量可以减小复合齿轮振动,提高传动精度.

Ease-off拓扑修形准双曲面齿轮齿面多目标优化设计方法

为了提高汽车驱动桥综合传动性能,提出基于ease-off拓扑修形准双曲面齿轮齿面多目标优化设计方法。预置传动误差参数及抛物线修形参数设计小轮法向ease-off曲面,小轮修形齿面表示为大轮的共轭齿面叠加ease-off曲面。结合齿面接触分析(TCA)、齿面承载接触分析(LTCA)方法及齿轮摩擦理论最新进展,得到接触线离散点的滑动速度、啮合承载变形、载荷分布及局部摩擦系数,进而确定齿面瞬时啮合效率和Block闪温。以承载传动误差幅值(ALTE)最小、齿面闪温最小和平均啮合效率最大进行多目标优化,获得最佳修形齿面,并分析齿面滑动速度与综合曲率半径的变化及重合度对啮合性能的影响。算例表明:最优ease-off修形齿面在啮入、啮出端有足够的抛物线传动误差,可有效减小ALTE并降低安装误差的敏感性;在整个齿高方向有一定的齿廓修形且接触迹线角较小时,齿轮副则有较大重合度,且齿顶、齿根载荷向节线附近集中,而节线附近的滑动速度较小,导致接触线平均摩擦系数下降,因此,啮合效率增加,齿面闪温下降;齿面适配量过大时,接触线载荷增加,摩擦功耗增大,啮合效率减小。

Ease-Off修形准双曲面齿轮减振优化设计

为了改善汽车驱动桥动态性能,提出基于Ease-off修形准双曲面齿轮齿面减振优化设计方法。该方法通过预置传动误差参数及抛物线修形参数设计小轮法向Ease-off曲面,小轮修形齿面表示为与大轮共轭的小轮齿面叠加Ease-off曲面。结合齿面接触分析(TCA)、齿面承载接触分析(LTCA)方法获得齿轮啮合刚度。以啮合位置受力分析为基础,应用集中质量法建立准双曲面齿轮弯-扭-轴耦合动力学模型,采用数值方法求解运动微分方程得到系统的振动响应。以法向振动加速度均方根最小为优化目标获得最佳修形齿面,并分析修形导致的刚度波形及幅值变化对系统动态性能的影响。算例表明:当修形量过大时导致刚度下降较多,引起法向振动增加;修形齿面的平均啮合刚度相差不大情况下,刚度曲线的形状较幅值对振动的影响更为敏感;最优Ease-off修形后系统振动明显降低,齿轮副的平均啮合刚度下降较少且刚度曲线中主要为啮合频率,基本无倍频成分;修形齿面承载传动误差幅值(ALTE)降低且曲线中的高频成分增加时,未必能减小振动;多载荷ALTE曲线基本可以反映振动随载荷的变化趋势。

基于轮齿接触分析的弧齿锥齿轮齿面磕碰点检测方法研究

提出一种齿轮副齿面磕碰点检测方法,用于确定弧齿锥齿轮齿面磕碰点位置。建立准双曲面齿轮副啮合模型,通过改变接触区偏移量,调整啮合参数V、H、J,从而得到规划路径下的TCA接触区位置,V、H、J调整结果用于指导滚检试验。在YX-HTT600齿轮综合误差测量及分析试验机上进行滚检试验,得到了准双曲面齿轮副正常齿面与存在磕碰点的齿面两种情况下的传动误差测量结果。通过对两种传动误差测量结果的对比,验证了提出的齿面点测量方法的可行性。试验结果表明,运用提出的齿面检测方法可实现弧齿锥齿轮全齿面检测,检测结果可反映齿面磕碰点位置,从而为进一步改善弧齿锥齿轮啮合性能奠定基础。

齿轮传递误差及其振动激励分析与仿真

齿轮传动时啮合综合刚度随着单、双齿啮合的交替进行而产生阶跃型突变,造成齿轮的传递误差也在单、双齿啮合区间内波动变化,由于轮齿不断地重复啮合,传递误差的波动变化就形成了一种周期性的位移振动激励。根据齿轮传动系统动力学对啮合综合刚度和传递误差的成因和相互关系进行了细致全面的分析。通过实例计算,得出了啮合综合刚度与传递误差之间的数量关系。通过运用专业的传动系统仿真分析软件Romax对齿轮副进行建模、静力学分析和精确仿真与有限元分析,得到轮齿的啮合刚度和传递误差,与理论计算的结果对比具有较好的一致性。同时通过Romax软件分析得出传递误差激起的振动时域波形和各阶次谐波的频谱图,为后续的齿轮微观修形设计和振动噪声控制打下了良好的基础。