钢/塑VH-CATT传动接触应力分析

对变双曲圆弧齿线圆柱齿轮(VH-CATT)传动引入单个塑料齿轮后的最大接触应力在啮合过程中的变化规律进行了研究。基于该齿轮传动的齿面方程,建立了齿轮精确的三维模型。根据齿轮啮合原理,推导了该齿轮传动重合度的计算方法,并分析了齿轮啮入到啮出整个啮合过程啮合对数的变化规律。应用Abaqus分析了齿轮啮合过程中最大接触应力变化规律,分析结果表明:在啮合过程中,随着转动角度的变化,最大接触应力呈现先增大后减小的变化趋势,数据拟合数值后为一条上凸的曲线,且在啮合对数变化时,应力变化也较大;对比了不同材料下齿轮变形协调关系,塑料齿轮适用中小载荷的场合;分析了不同转矩条件下最大接触应力的变化规律,随着转矩的增大,最大接触应力峰值增大,且增大趋势逐渐放缓;分析了不同齿线半径条件下最大接触应力的变化规律,随着齿线半径的增大,最大接触应力峰值减小,且减小趋势近似呈线性。

变双曲圆弧齿线圆柱齿轮功率损失研究

齿轮在实际运行时的功率损失是影响其传动效率的重要因素。结合流体力学理论,根据变双曲圆弧齿线(VH-CATT)圆柱齿轮结构及传动特点,建立以FZG齿轮箱为参照的三维模型,采用光滑粒子流体动力学(SPH)方法对气-液两相流下VH-CATT圆柱齿轮功率损失进行仿真分析。得到了气液两相流作用下齿轮箱内部润滑油与空气的流场及速度场,研究不同转速、不同润滑油、不同浸油深度对VH-CATT圆柱齿轮的功率损失的影响机理,并通过FZG试验台对仿真结果进行验证。研究结果表明:转速越高齿轮功率损失也越大;高黏度的润滑油具有更强的拖曳能力,使得齿轮功率损失更大;功率损失受浸油深度的影响呈正相关,选取适当的润滑油液位可以使得齿轮获得更好的润滑效果,产生较小的功率损失。

变双曲圆弧齿线圆柱齿轮修形设计及承载接触分析

为提高变双曲圆弧齿线(variable hyperbolic circular arc toothtrace,VHCATT)圆柱齿轮承载能力和改善其动态特性,提出齿面修形设计方法,即齿线方向的刀盘倾斜法和齿廓方向的抛物线修形刀刃法。首先,根据齿轮啮合原理和变双曲圆弧齿线圆柱齿轮修形齿面成形原理,推导修形齿面方程,利用软件MATLAB和UG实现齿面重构;其次,通过齿轮几何接触分析,计算齿面间隙,同时利用有限元法计算接触点柔度矩阵,进而建立承载接触非线性数学规划模型,获取轮齿承载啮合特性;最后,分析刀盘倾角、抛物线系数与抛物线顶点位置对修形齿面载荷分布与承载传动误差的影响。研究结果表明:取值合理的刀盘倾角和抛物线顶点位置可有效降低齿面载荷与改善系统承载传动误差特性;取值合理的抛物线系数可改善单齿和双齿啮合交替时的载荷突变情况。研究结果为变双曲圆弧齿线圆柱齿轮的动态设计和工业应用提供了理论基础。

齿轨列车地面齿条齿根的优化分析

文章简述立式齿轨系统的特征和坡度适用范围,针对立式齿轨系统中的Von Roll齿条,对比传统的齿条齿形,设计带齿根沉切圆弧的齿条齿形。并对2种齿形在不同齿根圆弧半径和齿轮齿条啮合高度情况下进行静态啮合仿真,获得齿条根部的拉、压应力曲线,针对设置齿根沉切圆弧和未设置齿根沉切圆弧齿条运用中出现的3种齿形参数情况,分析其动态啮合应力和动态啮合加速度情况。给出齿条设计中齿根圆弧半径大小和设置齿根沉切圆弧处理建议,可用于指导齿轨列车地面齿条的设计。

变双曲圆弧齿线圆柱齿轮非线性振动特性分析

为得到变双曲圆弧齿线圆柱齿轮(CHATT)工作时的振动规律,以便设计出运行平稳可靠、传动高效的齿轮,对其非线性振动特性展开研究。通过齿轮副承载接触分析,计算啮合线上轮齿的时变啮合刚度和轴向误差激励,并依据啮合冲击计算模型得到啮入冲击激励。基于集中参数理论建立CHATT的12自由度的弯扭轴多因素耦合振动模型,再依据牛顿第二定律建立包含上述3种内部激励的振动微分方程组。采用变步长4阶Runge-Kutta法对量纲化后的方程组求解,对比主动轮和从动轮各自垂直、扭转和轴向上的振动特性数值解,结果表明:主动轮和从动轮的振动规律始终保持一致,竖直和扭转方向上作拟周期运动,轴向振动处于稳态响应的近混沌状态。进一步研究齿线半径、负载转矩和输入转速等3个参数变化对系统振动特性的影响规律,分析结果表明:轴向振动从多周期运动向近混沌运动演变,其振动的规律性更容易受到上述3个参数变化的影响。变双曲圆弧齿线圆柱齿轮振动模型的建立、求解和参数影响分析为后续的动态设计、不同参数下的振动响应趋势预测以及降噪提供了一定的理论依据。

考虑齿向修形与安装误差的圆柱齿轮接触分析

提出一种齿向修形的等半径圆弧鼓形齿面新结构,根据齿向修形原理推导出等半径圆弧鼓形齿面方程,构建含安装误差的主动轮鼓形齿与未修形从动轮渐开线齿的接触分析(TCA)模型,给出TCA算法和算例。TCA计算结果表明:齿轮轴线的中心距误差对这种鼓形齿传动的接触轨迹影响很小,鼓形修形量、鼓形中心与齿宽中点的偏差及齿轮轴线的平行度误差都将对齿轮接触轨迹产生较大影响;通过调整修形参数和安装误差可以精确的预控接触轨迹的位置,这对高性能齿轮传动设计制造有较大参考价值。

封隔器锁紧机构关键几何参数分析

以封隔器锁紧机构即锁环的简化模型为研究对象,分析封隔器坐封时锁环齿牙与中心管上齿牙的接触情况,得出当量摩擦因数f当是检验锁环能否自锁的关键指标。锁环承受载荷时回弹卡紧中心管,上齿面与中心管齿牙接触,当量摩擦因数只与齿前角θ1有关,齿后角θ2的作用主要是增大锁环齿牙的强度。基于有限元分析和正交优化方法,分析齿后角θ2、齿牙间距p、齿牙高度h、齿牙尖角圆弧半径r等4个几何参数对锁环齿牙承载时的影响,得出影响最小的最优组合为:齿后角θ2=70°,齿牙间距p=3 mm,齿牙高度h=1 mm,齿牙尖角圆弧半径r=0.2 mm。

连续共轭啮合的双圆弧谐波齿轮齿廓设计及运动仿真验证

基于分段函数表达的参数化公切线双圆弧齿廓,利用柔轮装配变形的包络精确算法研究双圆弧齿廓原始齿廓参数对包络存在区间大小的影响及其共轭齿廓的可用性,提出使二次共轭现象成为可用齿廓的设计方法.首先按照柔轮中性层周向位移引起的转角及其轮齿对称线相对于径矢转角的精确计算方法,确定变形后柔轮轮齿的位置和方位,获得一系列柔轮齿廓相对于刚轮齿槽的啮合运动轨迹;然后从计算机图形学角度获得用柔轮齿廓外包络表达的刚轮齿廓,验证二次共轭现象及其可用共轭齿廓的存在性.实例结果表明,双圆弧齿廓谐波齿轮可以通过合理的参数设计实现在整个啮合区间上的连续共轭传动,使更多齿对同时参与共轭啮合,从而提高谐波齿轮的承载能力和传动精度.

圆弧齿线圆柱齿轮的改进加工方法

在分析圆弧齿线圆柱齿轮成型原理及现有加工方法的基础上,结合普通旋转刀盘铣削加工原理,提出了一种改进的双刃铣削加工方法,得出了该方法工艺更先进,生产效率更高的结论。

航空圆弧齿面齿轮啮合特性分析

基于啮合原理和微分几何的理论,推导出了弧齿面齿轮啮合传动的齿面方程和啮合轨迹方程,通过对啮合轨迹方程的仿真研究,得出了影响弧齿面齿轮啮合轨迹的主要参数为基本齿廓上任意点的压力角和基本齿条的法截面到端截面的垂直距离。

双向圆弧齿轮的理论研究

本文运用共轭曲面原理对双向圆弧齿轮与其基本齿条之间的共轭运动进行了理论探讨，推导出了啮合函数、瞬时接触线、齿面法矢和相对运动速度等计算公式，建立了齿面的通用方程式，同时在ＡＤ０１１０计算机上绘制出了齿面的形状。

纯滚动单圆弧齿轮的齿面相对主曲率半径和齿面接触应力分析（英文）

根据微分几何原理对纯滚动单圆弧齿轮进行曲率MATLAB仿真,分析了纯滚动单圆弧齿轮的不同参数对相对主曲率半径的影响;基于弹性接触变形理论,计算纯滚动单圆弧齿轮传动的齿面接触应力,考查主要参数对纯滚动单圆弧齿轮齿面接触应力的影响,为后续的纯滚动圆弧齿轮的设计制造具有重要意义,为开发新型的齿轮接触强度计算提供借鉴。

圆弧齿线双圆弧齿轮的切齿试验研究

现代工业的发展对齿轮传动的要求日益提高,促使人们不断开发新齿形。圆弧齿线双圆弧齿轮是采用双圆弧齿轮的齿廓和圆弧齿线圆柱齿轮的齿线而形成的新型齿轮,独特的凸凹啮合齿线和凸凹啮合齿廓,使其齿面接触强度和轮齿弯曲强度都得到了很大提高,应用前景十分广阔。文中论述了该齿轮的传动特点和展成原理,分析了在滚齿机上的加工方案,并经切齿试验论证。

双圆弧齿轮的弯曲应力分析

基于任意转角位置的双圆弧齿轮齿廓数学模型,运用Pro/E软件对双圆弧齿轮的弯曲应力进行了有限元分析,讨论了双圆弧齿轮各段弯曲应力的分布情况,并着重研究了轮齿的不同构成参数对齿轮弯曲应力的影响。其分析结果将为双圆弧齿轮设计、参数优化选择等提供参考依据。

变双曲圆弧齿线圆柱齿轮动态接触特性分析

为研究变双曲圆弧齿线圆柱齿轮动态接触特性,利用基于旋转刀盘加工原理得到的齿面方程,运用MATLAB与UG建立精确的齿轮三维模型,运用ANSYS LS-DYNA分析得到该齿轮齿面在啮合过程中的动态接触应力。通过研究不同齿线半径变双曲圆弧齿线圆柱齿轮的动态接触应力,得到齿线半径对该齿轮动态啮合特性的影响规律。通过研究不同压力角变双曲圆弧齿线圆柱齿轮的动态接触应力,得到压力角对该齿轮动态啮合特性的影响规律。通过研究不同载荷下该齿轮的动态接触应力,得到载荷对该齿轮动态啮合特性的影响规律。分析结果为变双曲圆弧齿线圆柱齿轮的设计及工程应用提供参考。

面向制造的弧齿线圆柱齿轮建模及动力学分析

以弧齿线圆柱齿轮为研究对象,在分析弧齿线圆柱齿轮加工工艺的基础上,利用UG/Open grip语言进行二次开发,实现了面向制造的弧齿线圆柱齿轮的参数化建模。借助ADAMS软件对不同齿线半径的弧齿线圆柱齿轮齿轮副进行动力学分析,揭示了齿线半径对弧齿线圆柱齿轮啮合力的影响规律,得到了弧齿线圆柱齿轮齿轮副平均啮合力随齿线半径的变化规律曲线。当齿线半径满足条件1.7b≤R≤2.3b时,弧齿线圆柱齿轮的平均啮合力达到最优。研究结果为弧齿线圆柱齿轮将来的设计及工程应用提供了理论依据。

变双曲圆弧齿线圆柱齿轮齿面曲率特性研究

齿轮副共轭齿面间的曲率关系是表征齿轮传动质量好坏的重要参数,对齿面诱导法曲率、接触区形状、接触特性、润滑特性、磨损和齿面压应力都有直接的影响。作者基于变双曲圆弧齿线圆柱齿轮的齿面方程对其曲率表达式进行推导并研究了其变化规律。首先根据大刀盘加工原理,利用坐标变换得到了变双曲圆弧齿线圆柱齿轮的齿面方程。基于得到的齿面方程,利用微分几何和空间啮合原理对变双曲圆弧齿线圆柱齿轮的主曲率、高斯曲率、平均曲率和诱导法曲率的数学表达式进行了推导。根据所推导的数学方程利用计算机软件得到变双曲圆弧齿线圆柱齿轮副的齿面数据点,并对该齿轮副的主曲率、高斯曲率、平均曲率和诱导法曲率进行了仿真分析,得到了在啮合过程中齿轮曲率的变化规律。通过仿真结果可知齿轮副的凹、凸齿面在齿线方向的主曲率变化趋势是一致的,但略有差异;在齿廓方向主曲率都在逐渐增大,但增加幅度恰好相反,并且主曲率的变化趋势与齿形的凹凸性是一致的。齿轮副的高斯曲率和平均曲率都很小,在啮合过程中变化幅度很小,没有发生突变,这就证明了该齿轮副的光滑程度很高,齿面连续。诱导法曲率在齿线方向的主值很小,基本接近于0,在齿廓方向的主值为负值,从而证明了该齿轮副在啮合过程中没有干涉现象发生。通过曲率研究证明了该齿轮传动性能很好、传动平稳,同时也为该齿轮后续的研究、开发和设计提供了一定的研究基础。

圆弧齿线圆柱齿轮啮合接触冲击研究

以圆弧齿线圆柱齿轮为研究对象,为了获得圆弧齿线圆柱齿轮的啮合接触冲击特性。基于接触动力学相关理论和齿轮传动物理模型,提出了圆弧齿线圆柱齿轮传动啮合接触冲击的假说,并建立齿轮啮合接触冲击模型;给出可以解决冲击碰撞问题的有限元分析方法,通过圆弧齿线圆柱齿轮齿面数学模型建立精确三维数字样机,进而建立啮合接触冲击显示动态有限元模型,研究冲击速度、冲击位置与冲击应力、冲击合力以及冲击时间的关系。研究表明冲击速度和冲击位置的变化对冲击应力、冲击合力和冲击时间均产生了一定的影响。研究结果为圆弧齿线圆柱齿轮的动态设计和工业应用提供了理论基础。

变双曲圆弧齿线圆柱齿轮精确三维建模研究

为了进一步研究变双曲圆弧齿线圆柱齿轮的啮合及传动特点,以变双曲圆弧齿线圆柱齿轮作为研究对象,通过对其成型理论的分析,得到了齿面方程、齿根过渡曲面方程,利用数值仿真软件得到工作齿面和过渡齿面的齿面点云;根据得到的点云文件,结合三维辅助设计软件实现变双曲圆弧齿线圆柱齿轮的精确建模;进行数字滚检实验方法检查模型的接触区域。将建好的精确模型利用桌面级3D打印机打印出来,验证利用精确模型进行试件加工的可行性。为变双曲圆弧齿线圆柱齿轮后续有限元研究和专用机床设计及理论研究提供了可靠的理论基础。

面向制造的圆弧齿线圆柱齿轮啮合接触冲击力研究

啮合接触冲击对圆弧齿线圆柱齿轮的传动性能有着较大的影响。文中分析了圆弧齿线圆柱齿轮的加工方法,给出了面向制造的圆弧齿线圆柱齿轮齿面方程,建立了齿轮精确三维数字模型。运用ANSYS/LS DYNA软件分析不同冲击位置(齿顶、分度圆、齿根附近发生啮合接触冲击)和冲击速度对齿轮径向、切向、轴向啮合冲击力的影响规律。结果表明:冲击速度和冲击位置对径向、切向冲击力有较大的影响,但对轴向冲击力基本无影响。研究结果为圆弧齿线圆柱齿轮将来的设计及工程应用提供了理论依据。