油润滑和干摩擦条件下微织构对齿轮啮合噪声的影响

【目的】目前利用微织构方法降低齿轮啮合噪声的研究较少,且多停留在计算机仿真以及等效试样试验层面,未见针对微织构齿轮噪声性能的理论分析和台架试验,有必要掌握油润滑和干摩擦条件下微织构对齿轮啮合噪声的影响规律。【方法】构建了齿面啮合噪声计算模型,采用激光加工技术制作微织构齿轮,搭建了齿轮啮合噪声检测平台,并在油润滑和干摩擦条件下对微织构齿轮和无织构齿轮的啮合传动噪声进行了测试。【结果】结果表明,在油润滑和干摩擦条件下,微织构均有助于降低齿轮啮合噪声;同时,初步验证了齿轮啮合噪声计算模型的有效性。

新能源汽车变速箱齿轮修形分析与优化

针对某新能源汽车变速箱齿轮近场振动噪声水平过高的情况,利用Romax软件建立齿轮传动系统动力学模型,采用基于熵权法的特定工况齿轮综合修形方法,求得综合工况下的理论修形范围。基于遗传算法进行修形参数优化,得到最佳修形量。通过与修形前的齿轮系统仿真对比,结果表明:修形后齿面偏载与应力集中问题得到缓解,其中齿面最大接触应力降低了23.48%、最大传递误差激励降低了39.04%、齿轮近场综合加速度响应最大降低了51.12%,有效降低了齿轮近场振动噪声水平。

微齿轮模具的兆声射流协同辅助掩膜电解加工定域性

在微齿轮模具的掩膜电解加工(TMEMM)中,金属的各向同性刻蚀属性导致了在加工过程中难以避免的侧蚀现象,从而显著降低了加工的定域性和精度。为解决这一问题,提出了一种兆声射流协同辅助掩膜电解加工(MJ-TMEMM)方法。建立了兆声射流协同辅助掩膜电解加工的仿真模型,对加工中的声-电-流多能场进行了仿真分析。仿真结果表明,兆声射流协同辅助方法显著提高了掩膜电解加工的定域性。基于仿真分析进行了兆声射流协同辅助掩膜电解加工微齿轮模具实验。实验结果表明,兆声射流协同辅助掩膜电解加工相较于传统掩膜电解加工,微齿轮模具的加工定域性提高了95%。最终,在仿真和实验研究的基础上,采用优选后的工艺参数制备了齿数16、模数0.15 mm且符合设计要求的微齿轮模具。与传统掩膜电解加工相比,采用兆声射流协同辅助掩膜电解加工方法制作的微齿轮模具齿顶圆刻蚀因子从1.19提高至2.6,齿根圆刻蚀因子从1.36提高至3.74。

FZG齿轮试验机方法在齿轮油上的应用研究

齿轮箱设备所用齿轮油最为关键的性能是承载性能。常规理化测试不足以全面评价齿轮油的承载性能,因此国内外研究机构结合机械设备开发了许多评价齿轮油承载性能的试验方法。研究表明:简单的台架测试方法一般与设备实际工况相关性差,在齿轮试验台上使用指定几何结构的齿轮可以更好地表征齿轮润滑剂的承载性能。文章主要阐述了润滑剂对齿轮不同失效模式的影响,以及如何用适当的测试方法量化,并准确表征润滑剂的承载性能。

泵用微连通对称双卸荷槽及其困油与流量特性

为了充分提高外啮合齿轮泵的困油性能和完善双卸荷槽的现有设置理论,提出了一种双卸荷槽微连通对称设置的创新结构,并以常规无连通对称设置的双矩形卸荷槽为例,依次给出了创新结构的实现方法,构建了困油压力和理论流量的计算模型,比较分析了常规结构和创新结构下的困油压力、排量损失以及流量脉动质量等。结果表明:啮合点位置越接近最小困油容积位置,创新结构下的卸荷面积越大,突出解决了常规结构下该处的零卸荷面积问题;通过充分缓和常规结构下的困油压力,创新结构有效地避免了困油的高压冲击与低压气穴所造成的危害;相对于常规结构,创新结构的理论排量稍有下降,流量脉动有所加剧等。研究结果可为齿轮泵的优化设计提供参考。

风电齿轮箱行星轮系齿轮修形研究

前集成式传动链已经成为风电机组的主要技术路线,主轴系对第一级行星轮系耦合影响突出。以某中速永磁风电机组传动链为研究对象,建立了轮毂、主轴系和第一级行星轮系的一体化模型。轮毂中心施加载荷,进行仿真分析,研究了主轴系变形对第一级行星轮系啮合的影响,并进一步开展了齿轮微观修形设计和试验研究。研究显示,本文轮齿的微观修形方案能显著改善第一级行星轮系偏载现象,降低主轴系变形对第一级行星轮系啮合的影响,为风电齿轮箱行星轮系的参数设计和轮齿微观修形提供了参考依据。

润滑作用下含齿距偏差齿轮副内激励及动态特性分析

针对含齿距偏差齿轮副粗糙啮合界面内激励机理及动力学演变规律不清问题,本文建立了考虑齿轮表面微观形貌的混合弹流润滑接触模型。该模型厘清了齿距偏差和弹流润滑接触状态对时变啮合刚度、载荷分布等的耦合作用规律及其迭代关系,得到了粗糙啮合界面膜厚、压强分布规律;随后建立了6自由度齿轮动力学模型,究明了齿轮系统的动力学演变规律,获取了轮齿润滑对齿轮副动力学特性的影响规律。结果表明:轮齿润滑能够显著抑制由于齿距偏差引起的啮合刚度冲击现象,减小齿轮副啮合冲击力。与此同时,齿轮副的随机振动冲击现象削弱,有效提升了齿距偏差齿轮副的传动稳定性。该方法可以有效预测与齿距偏差大小相关的不同精度齿轮副的振动特性,为齿轮传动系统的服役性能动态调控提供一定的理论指导。

钢-聚合物直齿轮副的弹流润滑分析

聚合物齿轮具有自润滑性好、生产成本低等优点。受载荷、润滑等影响,聚合物齿轮在传动中易发生点蚀失效。与聚合物-聚合物齿轮副相比,金属-聚合物齿轮副有较长使用寿命。为了探究在润滑条件下金属-聚合物齿轮副弹流润滑性能,在不同工况条件下对钢-聚合物齿轮副进行了弹流润滑分析,通过膜厚比和油膜安全系数判断齿轮副润滑状态以及是否存在微点蚀失效。结果表明,钢-聚甲醛(POM)齿轮副在油润滑下能够形成稳定润滑油膜;压力角、转速、载荷和黏度都会影响齿轮的润滑状态。因此,为避免发生点蚀失效,需要考虑压力角、转速、载荷和润滑油黏度的影响。

基于蜗杆砂轮磨削斜齿面原理性自然扭曲计算及三截面参数修形优化试验验证研究

基于蜗杆砂轮磨削斜齿轮齿面原理性自然扭曲问题,计算推导磨齿加工接触迹方程,选取齿形齿向评价范围,建立齿面扭曲模型,求得蜗杆砂轮磨削斜齿轮自然扭曲下的齿形齿向角度偏差值,优化与自然扭曲相关的齿轮微观修形参数,包括减小齿向鼓形量、调整配对齿轮鼓形量、调整配对齿轮扭曲量,经试验验证可有效降低或补偿蜗杆砂轮磨削斜齿轮自然扭曲,即可有效改善齿轮承载性能,减小齿轮啮合冲击,提升传动精度和振动噪声水平。

过盈量对NGW行星齿轮-轴承配合面微动滑移的影响

行星齿轮传动系统常用于高精度和高可靠性的减速场合。在传动过程中,行星齿轮与其轴承的过盈配合面处极易产生微动滑移现象,导致局部应力状态产生周期性变化,从而引发微裂纹产生,继而加剧微动磨损,最终导致裂纹和微动疲劳破坏。通过Ansys Workbench软件进行接触有限元计算,获得行星轮内孔和轴承外圈配合面的滑移量和应力分布情况,在此基础上对不同过盈量对应的滑移数值与过盈量对配合面微动滑移的影响规律进行分析。结果表明:在额定载荷下,随着初始过盈量增加,行星齿轮内孔和轴承外圈配合面径向应力亦随之增加,而最大滑移量逐渐减小;当过盈量超过合理范围时,其数值的进一步增大会导致过盈配合面应力集中,微动滑移量变化趋势发生了反转。因此,最佳过盈量的选取对微动滑移现象影响显著。在满足传动扭矩的前提下,合理选取过盈量可有效降低维修次数与运行成本,从而提升行星轮使用寿命。

汽车用微电机齿轮装配工位数字孪生系统研究

为了解决某汽车用微电机的齿轮装配工位因压头压力过大、过小和无压力导致的各种品质问题,文章提出建立数字孪生系统。此系统能够实时展现实物工位的运行状况和压头的位移和压力值,能对压力值异常情况进行故障报警和诊断。经过一周的试验测试,产品的合格率提升40%,达到99%以上,解决因大量不合格品的返修而造成的时间和成本的浪费问题,说明数字孪生系统的应用能够大大提升智能制造的水平,实现产品品质和效率的提升,最终使得成本降低。

小模数齿轮接触式钨钢测针微球头夹具设计

对小模数齿轮常利用接触式微球头测针进行精密测量,由于其体积较小、表面形貌复杂,对加工的测针微球头直径、圆度等精度有很高的要求。首先简要分析了利用钨钢制作小模数齿轮接触式测针的优点,并利用垂直激光束进行了微球头加工试验,根据试验结果及出现的问题设计了加工钨钢测针微球头的专用定位夹具;其次利用紧固弹簧的弹性势能实现对加工针件的夹持与放松,并搭建X/Y滚珠丝杠定位平台,实现了夹持与定位相结合;最后在加工平面引入半球形磁铁与调速马达,从而进一步提高了所加工微球头的精度与圆度。

精密微塑性成形系统的研制

随着微型零件尺寸的减小,对成形设备提出了更高要求,传统的塑性成形设备难以在小行程下实现载荷和位移的精确控制。针对微成形的特点研制了精密微塑性成形系统,设计了宏动/微动相结合的驱动系统,微动部分使用压电陶瓷作为驱动器,宏动部分采用精密丝杠旋钮来实现,借助数据采集系统进行数据的实时采集和处理,使用成形工艺控制器对微成形过程进行精确控制,该系统可以对模具进行加热以实现等温成形,由温度PID控制器控制。使用该精密微塑性成形系统进行了微成形试验,所成形的微型齿轮零件质量良好。

微挤压成形系统的设计与实现

针对微挤压成形工艺要求,设计开发了一种微挤压成形系统,该系统装置采用压电陶瓷为驱动器,以实现成形速度的精确控制;利用压簧-楔块机构实现自动进给,减少了人工操作步骤;通过计算机控制系统与传感器,实现对微挤压成形过程的实时控制及数据采集。在室温条件下,使用该成形系统对铅丝坯料进行微挤压实验研究,结果表明,成形装置受力形变对挤压结果产生的影响可以通过适当的预紧力得到改善,从而成形出轮廓清晰的微型齿轮,验证了该研究方案的可行性,为后续的微型金属零件成形研究提供技术依据。

基于LIGA技术的3K-2型微行星齿轮减速器的设计和制造

使用同步辐射光和 X射线掩模板的 L IGA技术能够制造大深宽比的三维微结构。详细讨论了基于该技术的微行星齿轮减速器的设计和制造 ,包括微行星齿轮减速器的设计、微齿轮 X射线掩模板的 CAD技术、X射线深层光刻、微齿轮的微电铸和微复制 ,以及微行星齿轮减速器的微装配。目前已经得到了金属镍的厚度为 40 0μm的太阳轮、行星轮 ,厚度为 2 0 0μm的固定内齿轮、旋转内齿轮 ,其齿数分别为 1 5、1 1、3 6、3 9。用这些微齿轮装配成了一台模数为 0 .0 3 mm、减速比为 44.2、最大外径为 2 mm的微行星齿轮减速器 ,并将其成功地应用在直径为 2 mm的电磁型微马达上。

微齿轮注塑成型正交优化及数值模拟

介绍了采用高聚物成型微齿轮的主要成型方法——微注射成型。比较了不同种类的注射原料ABS、聚丙烯(PP)、聚碳酸酯(PC)的成型工艺,并就影响微注射成型中影响微制件质量的主要工艺过程:充模压力、熔体温度、模具温度和充填时间等进行数值模拟研究,采用正交优化方法对成型方案进行优化,获得优化的成型参数。为微齿轮成型模具的结构设计、成型工艺参数的合理化等等提供理论依据。通过对微齿轮成型过程的数值模拟优化,得到微注射成型的模具温度升高、注射压力增大、注射温度升高都会缩短充模时间;结果显示,聚合物材料对微注塑齿轮的适用性依次为:ABS>PP>PC。

关于微型齿轮尺度界定的讨论

微型齿轮并非传统宏观齿轮的简单几何缩小,当齿轮微小化后将面临微尺度效应的难题。提出微尺度应该与微尺度效应相对应,对微型齿轮的尺度进行界定,并按尺度对微型齿轮进行分类的观点。以前人的试验和研究的结论为依据,探索将微尺度划分为微小尺度、微细尺度、微纳尺度、超微纳尺度。对渐开线标准直齿圆柱微型齿轮进行尺度界定,按尺度将微型齿轮分为微小齿轮、微细齿轮、微纳齿轮、超微纳齿轮,指出各类微型齿轮在研究设计时应主要考虑微尺度效应。

基于硅模具的Zr基非晶合金微成形工艺研究

研究了利用硅模具进行微成形的热压工艺,针对超塑性成形Zr65Cu17.5Al10Ni7.5非晶合金微零件过程进行分析,提出精确去除非晶合金飞边的方法,并采用质量分数为40%的KOH溶液(温度为80℃)腐蚀去除硅模具得到微型零件。利用该工艺成功制备出尺寸精度很高、模数为0.1mm、齿数为20、厚度为300μm的非晶态微型直齿圆柱齿轮。该工艺用于制备高性能非晶合金微型零件优势明显,尤其对于芯部是复杂结构的微型零件更具成形优势。

基于飞秒激光双光子的微齿轮加工技术研究

针对传统加工方法很难实现微机电系统(Micro electromechanical systems,MEMS)零部件高质量加工的问题,在微细加工技术研究基础上,提出采用飞秒激光双光子聚合加工技术加工标准渐开线微齿轮的方法。采用钛蓝宝石激光器自行搭建的飞秒激光双光子加工系统,能够输出波长为800 nm的飞秒激光用于双光子聚合加工,利用AutoCAD软件设计标准渐开线微齿轮,通过理论和试验两种方法研究激光功率与单个固化点尺寸之间的关系,进而研究扫描步距与加工精度和表面粗糙度之间的关系,结果表明,激光功率越小,加工分辨率越高;扫描步距越小,加工变形越大,但表面质量提高。采用优化后的加工工艺参数加工出高质量的标准渐开线微齿轮,其表面粗糙度Ra27.66 nm。因此,飞秒激光双光子加工技术能够为微齿轮或其他MEMS零部件的加工提供一条有效途径。

微3K-2型行星齿轮减速器中微齿轮啮合模型和参数计算

提出了微3K-2型行星齿轮减速器设计中,模数小于0.08的微齿轮传动啮合模型和参数计算公式.并对模数分别为0.08、0.06、0.04、0.03,太阳轮、行星轮、固定内齿轮、旋转内齿轮齿数分别为15、11、36、39的微齿轮进行了参数计算和比较.根据计算结果完成了模数0.06的微3K-2型行星齿轮减速器的研制.该减速器与电磁型微电动机相配,可降低微电动机的转速、减小微电动机的惯量。