核电循环泵行星齿轮热弹流润滑研究

核电齿轮箱的良好润滑性能是核电循环泵可靠运行的重要保障,充分考虑齿面形貌和齿廓修形等因素对内/外啮合齿轮副的影响是准确评估其润滑特性的前提。建立典型工况下核电循环泵行星传动系统斜齿轮热弹流润滑模型,首先将斜齿轮副的啮合状态几何等效为圆锥滚子的接触问题,然后考虑斜齿轮接触变形和齿廓偏差,计算得到内/外啮合齿轮副接触区域不同位置的油膜厚度、承载压力、摩擦应力和闪温等参数。考虑齿面磨合作用,采用移动平均滤波方法对未经磨合的初始形貌进行光滑处理,分析了齿面形貌对润滑行为的影响,最后采取齿廓修形改善润滑特性。结果表明:粗糙度和齿廓修形均会对润滑特性产生明显的影响,齿面粗糙形貌会造成油膜厚度减小,进而影响其润滑特性,弱化润滑油膜的承载能力;通过齿廓修形可以改善齿轮啮合边界处的几何过渡,降低该区域的应力集中和表面温度,从而明显改善啮合线终端的润滑状态。

基于数值包络法的谐波齿轮传动共轭齿廓设计方法

针对谐波齿轮传动中S形齿廓存在的啮合区域优化问题,提出一种有效边缘点共轭齿廓的设计方法,避免了S形齿廓方程复杂导致的无法求解问题。以S形齿廓的凸齿廓为啮合副基础齿廓,分别以传统间隙调整法与有效边缘共轭点法设计了柔轮、刚轮的齿廓,并在平面数值分析、有限元模型中对比分析了两种设计方法所得齿廓的啮合特性与接触应力。研究结果表明,有效边缘共轭点齿廓设计方法可以同时实现二次啮合和两点啮合,增大了啮合角度以及啮合弧长;整圈啮合齿对数增加了15.78%,有55%的柔轮齿参与啮合,提升了谐波齿轮传动负载性能;有效增大了接触区域,齿廓间的最大接触应力降低了24.36%,可有效降低柔轮和刚轮齿面间的磨损。

非圆行星齿轮液压马达三维参数化建模方法

依据非圆齿轮的制造过程提出了一种利用包络图形绘制以及图像平滑技术实现液压马达三维参数化建模的方法。以4-6型液压马达为例,在UG NX软件平台中生成了太阳轮、内齿圈三维模型。将太阳轮、内齿圈、行星轮装配后形成非圆齿轮行星轮系,在动态仿真过程中非圆齿轮行星轮系运行平稳,轮齿之间无干涉,太阳轮、内齿圈与行星轮之间的密闭腔容积周期变化,与液压马达实际工况相符。结果表明,基于虚拟制造过程的设计方法得到的非圆齿轮行星轮系的精确模型是可行的,可快速实现系列化、变异化设计,为液压马达的设计工作带来极大的便利。

两级星型齿轮传动系统低振动齿廓修形设计研究

针对两级星型齿轮传动系统,为降低系统振动、提升系统性能,开展齿廓修形方法和动力学建模研究。并基于此开展修形参数对系统动态啮合力齿频幅值的影响规律研究,确定齿廓修形参数设计范围。获得齿廓修形参数的非劣解集合,以内外齿轮副啮合频率对应的幅值最小为目标,确定系统齿廓修形参数。开展未修形与修形齿轮系统的动态响应分析,验证了系统齿廓修形设计方法的可行性。结果表明,合理的修形参数可以有效地减小系统的振动。

空间凸轮活齿行星传动

提出了一种以端齿-输出架-钢球-输入凸轮组成空间啮合副的新型活齿传动,该传动具有啮合间隙可调、同时啮合齿数多、可实现精密传动等特点。根据单参数曲面族包络的理论和定传动比条件建立了啮合零件理论齿廓方程。讨论了刀具半径对啮合齿形的影响。着重研究了啮合零件修正齿形和刀具中心轨迹的求解方法,并给出了实例。

渐开线非圆齿轮的齿廓曲线数学模型

对于给定的非圆齿轮节曲线,借助于共轭齿条建立齿廓曲线的数学模型。根据渐开线齿轮齿廓成形原理,当共轭齿条分度线在非圆齿轮节曲线上作纯滚动,齿条的齿廓便在齿轮上包络出齿轮的齿廓。因此,首先建立了共轭齿条的数学模型和节曲线纯滚动模型,而后用啮合方程将这两个模型结合起来,经坐标变换后便在齿轮坐标系中获得了非圆齿轮齿廓曲线的数学模型。进一步用计算机图形仿真的方法获得椭圆齿轮的渐开线齿廓曲线图形,验证了该模型的正确性和有效性。该模型为非圆齿轮的加工刀具设计、数控加工程序设计以及轮齿强度分析等提供了基础。

摆线凸轮活齿传动原理及齿形理论

新型摆线凸轮活齿传动是一种内齿轮齿廓为摆线及其等距线的二齿差活齿行星传动。在简要介绍其传动的原理和结构的基础上 ,建立了求解凸轮廓形的齿廓法线法 ,论证了正、负号凸轮活齿传动齿廓的一致性。详细推导了摆线内齿轮活齿传动凸轮共轭齿形的啮合方程 ,给出了数值算例及啮合仿真结果 ,并讨论了该传动的特点。

参数化直线共轭内啮合泵齿廓设计方法

针对直线共轭内啮合泵齿廓设计,建立通用齿廓法线反转法求解共轭齿廓点数学模型,给出由啮合线求滑动率、啮合角、压力角的方法,揭示距离参数l对传动性能的影响规律;形成以齿厚系数k为参数的整体齿廓构成方法,提出重叠干涉的判定条件及齿根、齿顶干涉的解决方案。建立流量脉动及困油特性模型,通过对直线共轭内啮合泵性能仿真分析,结果表明该类泵具有流量脉动小、不易困油等优势,为系统性解决直线共轭内啮合泵齿廓设计提供方法。

线面共轭啮合原理及齿面构建方法

定义曲线与曲面共轭啮合的概念,即给定运动的两构件上的一条光滑曲线和一个光滑曲面始终保持连续相切接触,并给出由共轭啮合副齿面形成曲线与曲面共轭啮合的一般方法,在共轭啮合副的一个齿面上构建啮合管齿面与另一齿面相啮和;提出以适当半径的球体沿啮合曲线的指定等距线包络出管状曲面的齿面构建新方法,推导啮合管齿面方程、接触曲线方程等,给出啮合曲线选取的条件以及啮合管齿面半径的选取范围,从而建立以啮合曲线为脊线构建管状共轭齿面的理论;以摆线针轮行星传动为例,构建针齿螺旋管齿面,讨论线面共轭摆线针轮行星传动的特性;分析表明,线面共轭具有点接触特性,通过构建合适的线面共轭啮合副,可获得近似纯滚动啮合,齿面滑动率小,传动效率高。

NN型少齿差行星齿轮传动啮合冲击分析及修形设计

针对少齿差行星齿轮传动时的多齿啮合效应,采用有限元法建立了渐开线少齿差多齿啮合模型,分析了动态轮齿的接触特性分析,得到了完整啮合周期内齿面接触应力、齿面印痕、齿面滑动位移等啮合特性参数,分析了啮入、啮出冲击对齿顶刮行的影响。采用长修形法对少齿差行星传动的齿轮进行齿廓修形,使轮齿啮合状况得到了改善,明显减小了啮合冲击对齿顶刮行的影响,研究结果对指导少齿差行星齿轮传动设计具有重要意义。

共轭曲线齿轮齿面的构建

在共轭曲线原理的基础上,提出以适当半径的球面沿曲线的指定等距线包络出啮合管的等距包络法,建立共轭曲线齿轮管状齿面的构建理论。推导一对共轭曲线的等距线方程、啮合管方程等,通过截取含有曲线部分的啮合管构建齿轮的啮合齿面,得到具有曲线接触特性的管状齿面;根据啮合管等距距离和等距方向的不同,构建三种不同接触形式的管状齿面:凸凸接触、凸平接触和凸凹接触,其中凸凹接触形式的管状齿面在接触点处的相对曲率半径最大,赫兹接触应力最小。以常用的圆柱螺旋线为例,介绍共轭曲线齿轮齿面构建理论的应用,求解该曲线及其共轭曲线的等距线方程和啮合管方程,并根据运算结果建立精确的共轭曲线齿轮实体模型。

含有直廓内齿轮行星轮系的传动误差计算与噪声试验

针对硬齿面内齿轮渗碳淬火后难于实现磨削的现状,提出以易于成形磨削的直线齿廓代替渐开线齿廓的方法。建立行星轮系齿轮的几何模型,利用齿面接触分析技术、承载接触分析技术和行星轮相位差的概念计算行星轮系传动误差。在不同转速和载荷下对渐开线内齿轮行星减速器和直廓内齿轮行星减速器进行噪声对比试验。传动误差计算和噪声试验均表明,在一定载荷条件下,直廓内齿轮行星轮系代替渐开线内齿轮行星轮系在工业上是完全可行的。

偏心轮推杆行星传动的传动原理研究

提出并分析了偏心轮推杆行星传动的传动原理 ,建立了理论齿廓和实际齿廓方程 ;证明了定传动比 ,采用不同的安装方式 ,可得到

基于啮合角函数的非圆齿轮共轭齿廓直接求解

定义了非圆齿轮啮合角函数的概念,提出了基于啮合角函数的非圆齿轮共轭齿廓的直接求解方法·建立了齿廓求解的运动几何学模型,给出了齿廓方程,给出了齿廓啮合原理的啮合角函数表达式·该方法,给定啮合角函数,无需坐标变换,可直接求解共轭齿廓,简化了非圆齿轮共轭齿廓的求解·该方法亦适用于圆齿轮齿廓,实现了圆齿轮和非圆齿轮共轭齿廓求解的高度统一·为齿轮传动的设计计算提供了一种有效的新途径·

行星齿轮传动CAD系统开发

应企业实际需求,采用Visual Basic程序语言开发了行星齿轮传动CAD系统。据行星齿轮传动理论,通过编程实现主要零部件尺寸计算和强度校核;由齿面曲线和齿根曲线方程构建实际齿廓曲线,通过二次开发在Solid Works中实现了行星齿轮传动系统各个零件的三维参数化建模,并自动完成装配。结果表明:由建立实际齿廓曲线方程来构建齿轮精确模型的方法可行;行星齿轮传动CAD系统具有的参数化建模功能使出图自动化,提高了设计效率。

齿啮式谐波传动柔轮负载变形函数及齿形修正的研究

以齿啮式输出谐波传动为研究对象,建立了谐波传动理论运动学模型,基于空载变形函数和啮合基本方程,给定柔轮齿廓,求得共轭刚轮齿廓。在ABAQUS中进行有限元分析,提取了柔轮中性层节点位移。基于负载变形规律,利用傅里叶函数拟合得到负载变形函数;在此基础上对共轭齿廓进行修正,从而寻找齿形、载荷、变形三者之间的关系,为后续齿形优化及解决大功率谐波齿轮传动强度和寿命问题奠定了基础。

基于直廓内齿轮的行星轮系传动误差分析

直廓内齿轮代替渐开线内齿轮在加工精度、加工效率和加工成本上都有独特的优势,并且已在试验中得以证明。由于直廓内齿轮的行星轮系是多对齿轮副啮合,既有太阳轮与行星轮的渐开线齿轮副,又有行星轮与内齿轮的非渐开线齿轮副。因此,轮齿接触分析(Tooth Contact Analysis,TCA)中必然存在传动误差(Transmission Error,TE)。文中通过建立系统中产生传动误差的齿轮副啮合模型,给出基于直廓内齿轮行星轮系传动误差的求解方法。最后,在多体动力学仿真软件Recurdyn中建立了行星轮系的刚柔耦合动力学模型,进行轮齿承载接触分析(Loaded Tooth Contact Analysis,LTCA)。

齿轮轮齿齿廓的研究进展

综述了齿轮轮齿齿廓的研究与发展,对各自发展历程、结构、特点、应用情况进行了详细的介绍。

非对称齿形渐开线非圆齿轮的齿廓曲线数学模型

建立了具有非对称齿形的共轭齿条的数学模型 ,利用非圆齿轮节曲线和共轭齿条节曲线相互纯滚动模型、以及齿轮与齿条的齿廓啮合方程 ,获得了非对称齿形的渐开线非圆齿轮齿廓曲线的数学模型。并用计算机图形仿真的方法绘制出给定设计参数的椭圆齿轮的齿廓曲线图形 。

基于啮合角函数的非圆齿轮齿廓求解及几何特性研究

定义了非圆齿轮的啮合角函数 ,由此 ,建立了非圆齿轮齿廓方程 ,并导出非圆齿轮齿廓曲率半径、齿廓弧长和滑动系数计算公式 ;提出了齿廓根切的条件。啮合角函数决定了非圆齿轮齿廓形状及其几何特性 ,由啮合角函数可直接求解共轭齿廓 ;无需先给定齿廓曲线 ,即可由啮合角函数系统地对齿廓几何特性进行分析。该共轭齿廓的直接求解及几何特性研究甚为简便。