Loaded multi-tooth contact analysis and calculation for contact stress of face-gear drive with spur involute pinion

The analytical method based on "Hertz theory on normal contact of elastic solids" and the numerical method based on finite element method (FEM) calculating the contact stress of face-gear drive with spur involute pinion were introduced, and their relative errors are below 10%, except edge contact, which turns out that these two methods can compute contact stress of face-gear drive correctly and effectively. An agreement of the localized bearing contact stress is gotten for these two methods, making sure that the calculation results of FEM are reliable. The loaded meshing simulations of multi-tooth FEM model were developed, and the determination of the transmission error and the maximal load distribution factor of face-gear drive under torques were given. A formula for the maximal load distribution factor was proposed. By introducing the maximal load distribution factor in multi-tooth contact zone, a method for calculating the maximal contact stress in multi-tooth contact can be given. Compared to FEM, the results of these formulae are proved to be reliable, and the relative errors are below 10%.

齿轮啮合过程齿间载荷分配的有限元分析

利用有限元方法研究了一对直齿圆柱齿轮啮合过程中 ,随着啮合位置的变化 ,齿面接触应力和齿间载荷分配的情况。结果表明 ,摩擦系数使得齿面接触应力和前一对轮齿的载荷分配率增大 。

宽斜齿轮修形有限元分析

应用有限元法考察了修形斜齿轮的轮齿接触和载荷分布。根据变形协调条件和力平衡关系建立了轮齿面接触分析有限元模型。宽斜齿轮副由一个渐开线齿轮和一个双鼓形齿轮组成,建立了齿轮传动装置整体有限元模型,开发了有限元网格划分程序。应用ANSYS软件考察了修形参数对轮齿上载荷分布和接触应力的影响。

圆柱斜齿轮齿面接触动应力计算与分析研究

为了有效计算动态工况下斜齿圆柱齿轮副的齿面接触应力,建立了考虑时变啮合刚度激励和啮入冲击激励的滚动轴承支撑的斜齿圆柱齿轮副啮合型弯-扭-轴耦合六自由度振动模型,通过其计算了齿面啮合动载荷。提出了综合考虑轮齿动载荷、齿间载荷分配系数以及齿面赫兹接触的斜齿圆柱齿轮齿面接触动应力计算方法,同时也利用Abaqus有限元软件动力学模块分析了齿面接触动应力。分别计算了800 N·m、1 200 N·m、1 600 N·m三种负载扭矩下的齿面接触动应力变化过程,基于承载接触分析法的最大接触应力与AGMA标准计算值最大相差为11.6%,基于Abaqus有限元法的最大接触应力与AGMA标准计算值最大相差13.8%,而两种方法的齿面接触动应力变化曲线最大偏差11.3%,从而证实了本文提出的斜齿圆柱齿轮齿面接触动应力计算方法合理有效。

基于ANSYS软件的拖拉机轴承和齿轮接触载荷分析

变速箱是重型履带拖拉机的核心部件,随着现代拖拉机吨位和速度的不断提高,对变速箱齿轮的要求越来越高。为了提高拖拉机变速箱齿轮设计的效率和准确性,将ANSYS有限元分析引入到了拖拉机齿轮设计过程中,并建立了齿轮接触的三维有限元模型,采用自由网格对网格进行了划分,并设置接触体后对齿轮的接触载荷和固有频率特性进行了有限元数值计算,得到了应力分布和固有频率特征数据。为了验证有限元计算的可靠性,以齿轮的失效性检验为例,采用实际检测和有限元分析计算两种方法对失效性进行了测试,结果表明:采用实际检测和有限元分析的结果吻合,从而验证了有限元分析的可靠性。

渐开线斜齿轮的最恶加载精确处理与优化方法

应用有限元分析技术代替传统的机械计算方法,研究了圆柱斜齿轮的轮齿接触应力和载荷分布.在使用UG精确建模的基础上,将模型导入到Patran&Nastran中;根据变形协调条件和力平衡关系建立轮齿面接触分析模型;之后依据实际情况,采用面-面接触的仿真模拟模式,确定危险截面和最恶加载线的位置;在施加300MPa面载荷的情况下,得到斜齿轮的最大弯曲应力出现在最恶加载线所在轮齿的齿根附近,应力值为208MPa.最后对齿轮进行了模态分析和轻量化优化,优化结果表明其降低了最恶加载载荷.

二齿差行星减速器齿轮承载能力的计算

在少齿差行星减速器内啮合传动中,存在多对接近啮合的小间隙齿面于理论啮合点左右,轮齿受力产生的微小变形使得某些对齿面相互接触进入啮合状态。多对轮齿同时啮合,使得传动能力明显提高,而它的力学计算属于超静定问题。本文介绍利用有限元分析软件COSMOSDesignSTAR分别计算一对齿啮合和多对齿啮合的承载差别,来说明二齿差行星减速器的承载能力比起常规算法所得到的承载能力的提高量。

高重合度摆线内齿轮副齿面接触强度研究

合理的齿轮强度计算是实现齿轮结构设计及优化、保证留有适当裕量的基础。高重合度摆线内齿轮副同时参与啮合的轮齿对数较多,齿根弯曲应力很小,所以只需考虑齿面接触强度问题。基于改进能量法和赫兹弹性理论,推导了理想条件下该齿轮副的时变啮合刚度、齿间载荷分配和齿面接触强度计算模型。鉴于共轭齿廓节点处曲率半径为零,研究了节点附近不参与啮合的齿廓修形区域优化问题,在此基础上,通过将齿轮加工中产生的各种误差及侧隙转化为理论齿廓公法线上的偏移量,分析了不同加工误差对承载特性的影响程度,并在ABAQUS中进行了加载接触有限元分析验证。结果表明,该齿轮副对加工误差(侧隙)非常敏感,即对精度要求很高,为齿面接触强度计算和误差控制提供了技术支持。