A calculation method for friction coefficient and meshing efficiency of plastic line gear pair under dry friction conditions

A calculation method for the friction coefficient and meshing efficiency of plastic line gear(LG)pair under dry friction conditions was studied theoretically and experimentally,taking a polyoxymethylene parallel line gear pair(POM PLGP)as an example.Firstly,the geometric and mechanical models of PLGP were built by considering the effects of misalignment and loaded deformation under the actual operating condition.Then,the friction coefficient of POM specimens was obtained via the ball-on-disk experiment,of which the value varies between 0.35 and 0.45 under the experimental conditions.The calculation formula for the friction coefficient of POM LG pair was obtained by fitting the friction coefficient of the POM specimens,and the meshing efficiency of POM LG pair was calculated based on the calculation formula for friction coefficient and the meshing efficiency calculation approach.Finally,the meshing efficiency of POM PLGP specimens was measured using a homemade gear meshing efficiency test rig.The experimental results validated the feasibility of the proposed calculation method for the friction coefficient and meshing efficiency of the plastic LG pair.This study provides a method for the calculation of the friction coefficient and meshing efficiency of plastic gear pairs under dry friction conditions.It also provides the basis for the wear calculation of plastic LG pair under dry friction conditions.

齿轮线激光三维测量仪的研制

快速获取齿轮全部齿面的三维误差信息,是表征复杂齿面质量的关键和前提。本文基于激光三角测量原理,建立了齿轮线激光三维测量模型,研制出齿轮线激光三维测量仪,可用于生产现场快速获取被测齿轮的三维齿面误差信息并进行质量评定。仪器采用立式结构,主要由基座、精密主轴、圆光栅传感器、控制系统、软件系统等部分组成。精密主轴采用密珠轴系实现高精度回转,保证了被测齿轮的高精度定位与回转。在精密主轴周向布置两个高精度线激光传感器,并根据被测齿轮参数调整其位姿状态;圆光栅实时获取精密主轴的回转角度,并触发采集器实时采集并记录被测齿轮左右齿面的几何信息。开发了齿轮线激光三维测量与评价软件,可实现齿轮齿廓偏差、齿距偏差、拓扑偏差等项目的测量与评定,能够满足5级精度齿轮的检测要求。

外啮合液压齿轮马达输出特性的统一简约式

为正确认识任意侧隙大小/偏置卸荷槽不同类型下齿轮马达的输出特性,基于啮合齿廓/输出特性不同的啮合线区间,以衡量侧隙大小的类型值和双卸荷槽对称线与齿轮副中心线的偏置值为变量,构建出转速/转矩等输出特性的统一简约式。结果表明,输出转速/转矩曲线可以由啮合齿廓的啮合转速/转矩曲线,通过输出特性啮合线区间的截取而直接得到;对称卸荷槽类型下的均值转速最小,均值转矩最大,转速/转矩的脉动系数最小;小侧隙较大的卸荷槽偏置范围和调速/调矩范围更大;小侧隙和对称卸荷槽类型的均值转速更小,均值转矩更大,转速/转矩的脉动系数更小;马达转矩脉动式与齿轮泵流量脉动式完全一致;转矩脉动系数略小于转速脉动系数,大齿数情况下可近似为相等;追求高转速时,应选用大侧隙和卸荷槽极限偏置的类型组合;追求大转矩或高输出脉动质量时,应选用小侧隙和对称卸荷槽的类型组合等。得出的输出特性的获取方法更简单、原理更清晰、形式更简洁、结果更可靠。

正交面齿轮传动的两类界线

为了建立系统的正交面齿轮传动啮合界线与曲率干涉界线理论,本文通过求解非线方程组获得了两类界线的数值解。证明了啮合界线在小轮齿面上是渐开线;其共轭线也是渐开线。发现干涉界线一般有2条,近齿面干涉界线存在于面齿轮内端附近,大致沿齿高走向。近齿面干涉界点存在平凡解,是干涉界线和啮合界线共轭线的交点,位于传动副瞬时相对转动轴上。基于近齿面干涉界线,建立了面齿轮无根切内径公式,通过数值迭代可以获得内径准确值;还导出了无根切内径估算公式,便于设计中应用。

新型山地齿轨列车制动器性能分析

[目的]山地齿轨线路最大坡度可达250‰。由于重力分量产生的下滑力远大于轮轨之间的最大摩擦力,车辆在山地齿轨线路最大坡道上运行时,仅靠常规的轮轨制动系统无法抑制车辆下滑。需要专用的齿轨制动装置,利用齿轮齿条啮合方式对齿轨轮直接制动,突破钢轮钢轨之间摩擦力限制,为山地齿轨车辆在大坡道上运行时提供更大的制动力。对该新型制动器的性能进行分析,有助于保证齿轨车辆运行安全。[方法]分析了目前国内外齿轨列车专用齿轨制动系统的特点,总结了现有齿轨制动装置的优缺点。根据齿轨转向架的空间和接口尺寸,结合飞机制动器的特点,设计了一种适用于超大坡道的多摩擦盘齿轨专用制动器,介绍了该新型专用制动器的组成和性能。采用理论计算和有限元仿真方法分析了该新型制动器的性能和零部件强度,以及三种最恶劣工况下制动器温度的变化情况。[结果及结论]该新型制动器具有良好的制动性能,在最恶劣工况下其最高温度低于制动器材料的承受极限。该新型制动器可满足齿轨列车在最大坡度(250‰)不同制动工况下的制动需求。

基于齿面接触线的双螺旋齿轮对称度误差测量与评定方法

两个不同旋向斜齿轮的V形顶点的对齐度偏差是双螺旋齿轮特有的几何参数,对双螺旋齿轮传动系统的振动、噪声和齿面载荷分配不均匀性有重要影响。为了更准确地表述双螺旋齿轮的制造精度及其传动性能,基于双螺旋齿轮的V形顶点特征,定义齿面接触线的双螺旋齿轮V形顶点,首次提出了双螺旋齿轮V形顶点对齐度偏差测量和评价方法(全齿接触线法),并通过实验验证了所提出测量方法的有效性和便捷性。测量结果表明,采用全齿接触线法评定双螺旋齿轮总对齐度偏差的结果为0.0082mm,满足设计要求。本文为全面准确评价双螺旋齿轮提供了新的测量与评定方法,对高精度双螺旋齿轮的设计制造具有重要的指导意义。

计入线外啮合的弧齿锥齿轮变速工况动力学分析

针对弧齿锥齿轮副的稳态和变速瞬态工况进行了研究。在稳态工况下,研究发现到齿轮副的振动位移、速度和动态啮合力表现出周期性波动的特征;在啮合周期的起始和结束位置,存在振动冲击现象;在时域分析中,动态啮合力的主要振幅在啮合频率(1916Hz)及其多个倍频处,最大振幅出现在5倍啮合频率处。在变速瞬态工况下,模拟了主动轮的匀速变速过程,观察了主动轮角速度随时间的变化。结果显示,变速瞬态引发更大振幅和动态啮合力波动。

基于最小势能原理的双渐开线齿轮载荷分布研究

双渐开线齿轮接触线上的载荷非均匀分布,使得载荷计算困难。采用现有的方法或过于简化导致精度不足,或过于复杂使得计算量大、耗时长,并不适用于双渐开线齿轮载荷分布研究。为此,将双渐开线齿轮接触线等分为若干段,建立了双渐开线齿轮载荷分布模型,综合有限元法对轮齿载荷分布进行了研究。首先,根据双渐开线齿轮的啮合特点,求解了时变接触线,将每一啮合时刻下的齿轮接触线“分段”;然后,基于最小势能原理,建立了双渐开线齿轮的载荷分布模型,综合有限元法对齿轮轮齿载荷分布进行了研究;最后,对双渐开线齿轮与普通渐开线齿轮的载荷分布进行了对比分析,并研究了输入扭矩、齿宽对双渐开线齿轮轮齿载荷分布的影响。研究结果表明:载荷分布模型与有限元仿真结果之间的误差在10%之内,载荷分布模型合理可靠;双渐开线齿轮沿接触线方向载荷分布不均匀,节线附近载荷值最大;同参数、同工况下的双渐开线齿轮载荷波动幅度小于普通渐开线齿轮;输入扭矩增加,双渐开线齿轮节线附近载荷分布发生突变;齿宽增加,双渐开线齿轮沿接触线载荷分布不均匀程度增加。

北京大兴机场线钩缓装置连挂性能分析研究

结合北京大兴机场线列车应可实现重联运行的运营需求,对车钩缓冲装置的性能参数在不同车速工况下的动力学性能进行计算。通过仿真计算和分析,把列车当作一个有质量、弹性及阻尼的多刚体结构,每辆车简化为单独的质点,分别计算5 km/h和15 km/h车速下列车重联时各个连接面的最大行程、车钩力和吸收能量。结果表明,在5 km/h时,造成的冲击较小,各连接面最大行程为88.95 mm,最大车钩力为653.99 kN,所有车钩缓冲器的行程、车钩力均在车钩允许范围内,压溃管未触发;在15 km/h时,造成的冲击最大,其中最大行程为374.11 mm,最大车钩力为1050.24 kN,最大吸能为279.79 kJ,车钩力及行程均未超过车钩设计值,车钩缓冲器正常动作,压溃管均触发。大兴机场线的车钩缓冲器和压溃管组成的吸能系统均能完全吸收列车的冲击能量,车钩力未超过车体强度值,不会对车体结构造成永久损坏。

考虑点蚀情况的双渐开线齿轮动态特性研究

齿轮是机械传动系统的核心部件,点蚀与磨损是其主要失效的形式。为解决齿轮发生点蚀失效时双渐开线齿轮的时变啮合刚度与动态特性不明这一问题,采用接触线百分比法求解了发生点蚀时双渐开线齿轮的啮合刚度,并利用有限元法验证了算法的正确性。首先,对不同点蚀情况进行了分类,分析了不同点蚀数量对双渐开线齿轮接触线长度的影响;然后,基于接触线百分比法,利用轮齿载荷与轮齿变形的比值关系求解了不同点蚀情况下齿轮的啮合刚度,采用有限元法验证了算法的正确性,并对比分析了点蚀对双渐开线与普通渐开线齿轮啮合刚度的影响;最后,建立了两种齿轮的柔性多体动力学模型,基于冲激函数法分析了两种齿轮在不同点蚀情况下的动力学特性。研究结果表明:相同工况条件下,随着点蚀程度的加深,两种类型齿轮啮合刚度均不断减小,动态啮合力及振动角加速度幅值增加,其中双渐开线齿轮啮合力最大值为1.24×10^(5)N,角加速度最大值为2.66×10^(6)°/s^(2);相比于普通渐开线齿轮,双渐开线齿轮在点蚀影响下的啮合刚度变化更稳定,加速度幅值波动更平缓,具有更好的抵抗冲击能力和动力传递稳定性。

探究影响多分束短切毡用纱分束率的因素

探究了分束板齿间距、卷绕比、工艺线对多分束短切毡用纱的分束率和络纱顺畅度的影响,研究结果表明:分束板齿间距越大,卷绕比越小,下分束板离运转机头中心垂直距离越小、水平距离越大,丝饼分束宽度越大,分束率越高,但是络纱出团增大,络纱顺畅度低。综合拉丝实际生产工艺和络纱顺畅性,分束板齿间距齿间距最优为6.5 mm,卷绕比最优为3.7281,下分束板离运转机头中心垂直距离和水平距离最优分别为1200 mm、600 mm。

Excitation Prediction by Dynamic Transmission Error under Sliding Friction in Helical Gear System

Monte Carlo method was adopted to calculate the meshing error considering the manufacture error and assembly error of the meshing point along the time-varying contact line for helical gear pair. The flexural-torsion-axis dynamic model coupled was established under the tooth friction force and solved by the perturbation method to compute real dynamic tooth load. The change laws of the friction force and friction torque were obtained in a meshing period. The transmission error formulation was analyzed to introduce meshing excitations. The maximum dynamic transmission error, the maximum meshing force and the maximum dynamic factor were calculated under different speeds, external loads and damping factors. The conclusions can provide theoretical basis for the gear design especially in tooth profile correction.

PC生产线自动布料机研究

混凝土预制件(Precast Concrete,PC)生产线是支撑建筑产业工业化和现代化发展的关键装备,布料机是PC生产线的核心设备,对生产线的自动化程度、可靠性、工作效率及构件质量有着决定性影响。通过研究自动布料机布料装置和控制系统,提供一种切实可行的自动布料解决方案,同时指出布料机未来的发展方向。

Meshing theory of beveloid gears with crossed axes and calculation of induced normal curvature

Based on the space meshing theory, it is proven that non-involute beveloid gears meshing with crossed axes can achieve to line contact. The meshing equation and tooth profile equation are presented by using meshing theory. A theoretical way is put forward to calculate the induced normal curvature along the normal direction of the contact line.

根切齿轮齿根过渡曲线图解分析与计算

依据齿轮参数和几何尺寸,基于范成法加工齿轮原理,建立了根切齿轮齿根过渡曲线和轮齿渐开线的参数方程,准确绘制出根切齿轮齿形图;并用Matlab软件编制程序,精确计算了齿根最小弦齿厚和最大根切半径。为建立根切轮齿的有限元模型、量化分析根切齿轮齿根弯曲疲劳强度与变位系数的关系、确定根切齿轮的最佳变位系数、研究根切齿轮在工业生产中应用的可行性等提供了可靠依据。

误差因素对弧齿锥齿轮传动接触的影响

线接触弧齿锥齿轮传动为全齿面接触,对误差较为敏感。为揭示误差因素对线接触弧齿锥齿轮传动接触的影响规律,开展了含误差因素的接触仿真分析。首先,基于刀盘逼近加工方法,建立了线接触弧齿锥齿轮的加工齿面数学模型,并验证了齿面模型的正确性;然后,基于该模型,分析了不同精度等级下的安装误差和齿距偏差对线接触弧齿锥齿轮传动接触的影响及对齿面接触应力和弹性变形的影响规律。数据分析结果表明,线接触弧齿锥齿轮传动因误差因素会产生边缘接触,主要表现在齿顶处,之后是小端,齿根和大端处不明显;在分析的多种误差中,齿距偏差和小轮轴线误差对齿面接触应力和弹性变形的影响较大,之后是轴交角误差和轴间距误差,大轮轴线误差的影响最小。研究结论可为线接触弧齿锥齿轮传动的误差控制和修形设计提供参考。

涡旋压缩机摆线转子齿轮油泵壳体超声波自动清洗生产线设计

在新型涡旋压缩机摆线转子齿轮油泵的总成部件批量生产过程中,清洁度不理想容易造成零件卡滞和磨损,影响齿轮油泵正常运转和总成部件寿命。采用超声波清洗工艺,可以保证齿轮油泵泵体各零件的清洁度。介绍了超声波自动清洗生产线的设计技术方案、清洗流程及使用过程,通过采用超声波自动清洗系统、控制系统以及吹渣清扫等系统,可实现涡旋压缩机摆线转子齿轮油泵壳体的前处理传输、洗前传输和超声波自动清洗等功能,保证了生产过程中零件清洁度的要求。

点线啮合齿轮与渐开线齿轮啮合特性对比分析

以点线啮合齿轮副与渐开线齿轮副为研究对象,建立两种啮合齿轮的仿真模型,综合对比分析了点线啮合齿轮与渐开线齿轮在啮合传动误差、齿面载荷分布、齿面滑动速度分布、齿面接触应力分布、齿根弯曲应力分布、啮合接触迹线分析等方面的啮合特性。分析得知,点线啮合齿轮在上述啮合特性方面明显优于渐开线啮合齿轮。研究为全面理解点线啮合齿轮的传动特性提供了理论依据,对其推广应用具有一定参考价值。

椭圆弧齿线圆柱齿轮传动速度波动的影响因素分析

为保持椭圆弧齿线圆柱齿轮在恶劣工况下的工作状态,减少其振动和噪声,改善其传动特性,对椭圆弧齿线圆柱齿轮副进行了传动动力学特性分析。针对齿轮在不同弧齿线半径、不同齿宽、不同转速下的齿轮副传动速度波动分析,利用Adams软件对椭圆弧齿线圆柱齿轮副进行运动学和动力学仿真,得出3个不同条件对齿轮速度波动的影响规律,为渐开线椭圆弧齿圆柱齿轮的几何参数选择与加工参数确定提供帮助。

基于不完全线齿轮传动的仿蝗虫跳跃机构设计

以跳跃性能优异的蝗虫为仿生对象,设计一种新型仿生跳跃机构。针对蝗虫采用的间歇式跳跃机制以及蝗虫后腿结构简单高效的特点,新型机构通过不完全线齿轮传动提供间歇运动,以跳跃执行部分模拟蝗虫后腿跳跃结构,并以弹簧作为储能机构。对跳跃机构进行垂直方向的跳跃运动仿真,并分析跳跃机构中弹簧的弹性系数大小对跳跃能力的影响,结果表明该跳跃机构的设计具有较好的可行性,并有尺寸小、跳跃能力强的特点。