弧齿锥齿轮TCA接触印痕与传动误差协同求解方法研究

弧齿锥齿轮齿面接触分析(Tooth contact analysis,TCA)可以精确计算得到反映传动性能的重要评价指标接触印痕以及传递误差。然而由于存在强烈的非线性和数值耦合关系,导致求解精度差、效率低和稳定性差。因此,提出了一种同时考虑接触印痕与传动误差的TCA协同求解新方法。首先基于啮合原理进行齿面参数化表达,同时在三维坐标空间中利用旋转矩阵模拟齿轮副的啮合运动进行接触轨迹和传递误差求解;再根据数值齿面的曲率特征,进行接触印痕精确解析求解。算例结果验证了本文所提方法的可行性。

航空弧齿锥齿轮接触印痕主动设计与试验验证

以某航空发动机弧齿锥齿轮箱为研究对象,提出了一套锥齿轮接触印痕主动设计的方法。首先,基于弧齿锥齿轮宏观参数和GEMS软件,进行齿面设计,得到齿轮副精确齿面;其次,考虑传动系统受载变形、轴承游隙和加工误差等因素的影响,建立弧齿锥齿轮系统级接触印痕仿真分析模型,得到锥齿轮在工作状态下的接触印痕和振动响应;然后,将上述设计齿面应用于加工,设计试验,将试验得到的接触印痕和振动响应分析结果与理论分析进行对比,验证了仿真分析模型的可靠性;最后,基于该仿真分析模型对上述齿面进行接触印痕优化设计,得到了满足强度和动态性能要求的齿面,形成了弧齿锥齿轮接触印痕主动设计方法。

延伸外摆线准双曲面齿轮啮合特性分析

为了研究延伸外摆线准双曲面齿轮的啮合特性,基于有限元仿真和试验,分析了齿面接触斑点、齿根弯曲应力、重合度和传动误差等啮合特性。结果表明,某一时刻齿面接触区域近似为椭圆形,齿轮啮合过程中,单个齿面上的椭圆形接触面积先增大后减小;大小齿轮齿根危险点均主要承受拉应力,小齿轮危险点先承受拉应力,再承受压应力,而大齿轮危险点则相反;齿轮重合度随载荷的增加而逐渐增大;齿轮传动误差受载荷影响较大,小载荷下传动误差较大,随载荷的增加先减小后增大,最后缓慢减小趋于稳定。文章的研究内容对准双曲面齿轮的设计和使用具有一定指导意义。

基于改进ResNet-18模型的弧齿锥齿轮安装位置偏差分类识别方法研究

针对现有的弧齿锥齿轮安装位置偏差分类识别效率低的问题,使用改进的ResNet-18神经网络构建轻量级弧齿锥齿轮安装位置偏差分类识别模型,改进的网络修改了ResNet-18网络第一卷积层,并引入了通道与空间注意力机制。实验结果表明,改进ResNet-18较原网络对于齿面接触印痕图像的分类准确率提高了3.23%,损失值降低了0.04。该方法为齿轮安装偏差识别提供了新路径,对弧齿锥齿轮总成的安装调整作业提供了一定的指导。

第3代新型低碳高合金钢弧齿锥齿轮失效分析

在中央传动调试试验中发生主动弧齿锥齿轮轮齿断裂故障,并连带其他部件产生不同程度损伤。主动弧齿锥齿轮整个圆周的接触印痕偏向小端一侧、靠近齿底,从动弧齿锥齿轮接触印痕分布在小端齿顶部位,印痕已不完整、局部超出工作面。为了排除15Cr14Co12Mo5Ni2钢弧齿锥齿轮试验中发生的断裂故障,对齿轮进行宏观检查、断口分析、组织检查、硬度测试、成分分析、啮合印痕仿真分析与验证,确定了故障齿轮断裂的性质和产生原因。结果表明:主动弧齿锥齿轮为高周疲劳断裂,疲劳起源于小端面与齿凸面根部转接棱角部位,与材质与冶金缺陷无关;在工作过程中存在异常咬合是导致该齿轮产生早期疲劳开裂的主要原因。建议优化齿面加工参数,提高齿轮工作过程中的咬合质量,从而避免此类故障再次发生。

利用齿面接触印痕逆向确定曲线圆弧齿轮的加工刀盘半径

为了设计出任意齿面接触印痕的曲线圆柱齿轮副,提出了一种根据所需齿面接触印痕尺寸逆向确定加工曲线圆柱齿轮的盘形铣刀半径的方法。首先,介绍了曲线圆柱齿轮副的齿面数学模型;其次,建立了齿面接触印痕计算的数学模型;然后,以4种不同半径的双刃铣刀所加工的曲线圆柱齿轮为例,研究了盘形铣刀半径与齿面接触印痕之间的关系图谱;最后,利用插值法实现盘形铣刀半径的选择。该法可以跳过齿轮的试加工环节,降低了齿轮制造成本,为固定面铣式曲线圆柱齿轮的设计与制造奠定了基础。

基于齿面印痕控制的弧齿锥齿轮公差优化设计

应用基于特征变动的三维公差建模理论和传递矩阵累积方法,建立了系统综合安装误差与弧齿锥齿轮4个当量错位量的关系。给出了考虑安装误差的齿面接触分析算法,并对齿面印痕数字化特征完成了定义。以齿面啮合印痕相对于安装误差的敏感度为优化目标函数,在满足传动性能要求和成本限制的情况下,应用遗传算法对零部件精度进行优化。以弧齿锥齿轮为例,通过对优化前后啮合印痕、传动误差的比较,验证了该公差优化方法的可行性。

弧齿锥齿轮的齿面主动设计

齿面印痕和传动误差对齿轮传动的性能起着决定作用,针对齿面印痕和传动误差,提出弧齿锥齿轮点啮合齿面主动设计的方法。该方法突破了传统齿轮设计的局限性,采用'局部共轭原理'和'局部综合法',并依据弧齿锥齿轮的加工原理,使齿轮设计人员能够按照要求的传动性能来设计齿面的形状,并可在摇台结构的铣齿机进行加工。齿面主动设计能保证齿面在整个啮合过程中满足预先设计的传动误差和齿面接触路径的要求,从而达到对齿面啮合质量的全程控制,它为弧齿锥齿轮副设计提供新的方法和途径,这对于高速和重载齿轮以及有特殊要求的齿轮的设计具有十分重要的意义。

正交面齿轮的设计与插齿加工试验

根据面齿轮与渐开线圆柱齿轮的啮合原理,建立了面齿轮插齿加工的数学模型,推导了面齿轮的齿面方程,确定了面齿轮的最小内半径和最大外半径。设计制作了面齿轮插齿工装,在Y514型插齿机上进行了插齿加工试验。并在滚动检验机上进行了接触印痕检验。试验证明了,理论推导和计算结果的正确性,面齿轮插齿加工的可行性。

准双曲面齿轮研磨运动模型研究

分析准双曲面齿轮研磨原理,建立V/H与齿面啮合关系的数学模型。通过对齿面的接触印痕仿真与滚检试验。证明,所建之模型能对齿面研磨中研磨点的位置、移动方向、齿侧间隙进行准确的控制,为螺旋锥齿轮的研磨提供了理论指导。

小轮双鼓修形的面齿轮接触分析及试验

针对正交面齿轮中大轮不修形且小轮和大轮产形轮无齿数差,提出了小轮双鼓修形的方法,推导了小轮的双鼓修形齿面方程,进行了接触分析。完成了大轮面齿轮插齿加工,小轮双鼓修形磨削以及面齿轮副配对滚检试验。小轮双鼓修形后齿轮副接触印痕位于轮齿中部,传动误差呈抛物线型,啮合噪声明显降低。证明了小轮双鼓修形的理论方法。

偏置正交面齿轮的设计及插齿加工试验

针对偏置正交面齿轮的几何参数设计,根据齿轮啮合原理,建立了范成法加工偏置面齿轮的数学模型,推导了偏置正交面齿轮的齿面方程,分析了偏置正交面齿轮的根切和齿顶变尖现象,得出了相应的根切和齿顶变尖的限制条件。提出了偏置面齿轮的加工方法,设计了插齿工装,在Y514型插齿机上进行了插齿加工试验。在滚动检验机上进行了接触印痕检验。试验验证了理论推导和计算结果的正确性,偏置面齿轮插齿加工的可行性。

考虑安装误差的弧齿锥齿轮齿面接触印痕仿真分析

齿面接触印痕是衡量齿轮啮合质量的重要指标,安装误差的不可避免使得弧齿锥齿轮接触印痕的形状、大小和位置往往偏离最初设计。为了探索安装误差对弧齿锥齿轮齿面接触印痕的影响规律,本文基于齿轮啮合原理,以一对弧齿锥齿轮副啮合为例,建立了弧齿锥齿轮切齿加工数学模型,推导了大小轮理论齿面方程,分析了小轮轴向安装误差、大小轮轴间距和轴交角误差对齿面接触印痕的影响,对弧齿锥齿轮的设计制造提供参考。

弧齿锥齿轮小轮加工参数的分析与设计

在局部综合法的基础上提出了将小轮加工参数——垂直轮位作为一个自由设计变量,并控制其变化范围在机床调整范围内,由此计算其他调整参数。为了控制弧齿锥齿轮啮合的传动误差的幅值和齿面接触迹线为直线,结合齿接触分析方法采用改进的遗传算法对垂直轮位、传动比函数的一阶导数、小轮加工的二阶、三阶滚比等可控参数进行优化,从而保证小轮齿面与大轮齿面啮合时传动误差的幅值、对称度、接触迹线的直线度及方向满足预定的设计要求。

准双曲面齿轮准静态接触分析和试验研究

建立了精确的准双曲面齿轮的轮齿面和过渡曲面数学模型;选择用平均接触椭圆长半轴、接触线方向角和传动误差曲线交点来评价齿面接触斑点和传动误差;以一个准双曲面齿轮副为计算实例,建立了适合准静态齿面接触分析的准双曲面齿轮传动系统有限元分析模型;通过准静态加载齿面接触特性分析,得到齿根弯曲应力、接触应力和传动误差的变化规律,分析载荷的影响情况,并比较了有限元结果与经验公式计算结果。开发了准双曲面齿轮试验台,进行齿面接触斑点和齿根弯曲应力检测,试验结果与仿真结果的一致性较好。

基于齿面印痕偏移的弧齿锥齿轮安装错位识别

为计算弧齿锥齿轮副在工况下的安装错位,研究了可导致相同齿面印痕的不同安装错位组合之间的关系.分析表明:它们之间存在等价关系;对于安装错位的识别,只要计算一组等效值即可,无需确定精确解.提取齿面印痕的数值特征,以两接触轨迹曲线的偏差和最小为目标函数,通过优化方法计算当量安装错位.最后以一对弧齿锥齿轮副为例验证识别算法的精度以及当量安装错位的有效性.

弧齿锥齿轮的齿面主动设计及试验验证

齿面印痕和传动误差对齿轮传动的性能起着决定作用,根据齿面印痕的位置、方向及传动误差幅值的要求,在齿面上设计三个啮合点,通过对这三个啮合点的控制,达到对齿面啮合质量的全程控制。在此基础上,为了满足不同的加工要求,又提出按照给定的垂直轮位的值对齿面进行再设计,保证传动误差的幅值不变且接触迹线仅有较小的改变,为弧齿锥齿轮副设计提供了新的方法和途径。最后在磨齿机上加工了一对齿轮,通过印痕检测验证了本文设计方法的正确性。

准双曲面齿轮齿面参数化方法研究

提出了以3种参数来构造参数化齿面的方法,论证了它们之间的转换关系,首次利用该方法给出了齿面网格加密、端面曲线和过渡曲面的构造实例,实现了在实际齿面上描述真实接触斑点的方法,为理论与实际接触斑点的比对提供了良好的可视化平台。

螺旋锥齿轮接触斑点识别系统研究

工业摄像头采集到的螺旋锥齿轮齿面图像,输入到螺旋锥齿轮接触斑点识别系统,将图像预处理后,建立齿轮齿面接触斑点坐标系。通过对接触斑点关键参数的计算,判别出接触斑点的形状和位置,将接触斑点的参数存储为矩阵结构文件。

考虑安装错位的弧齿锥齿轮小轮齿面再设计

为保证弧齿锥齿轮副在实际工况下具有良好的齿面印痕与啮合状态,研究安装错位的识别技术以及错位条件下的齿面再设计技术.分析可导致相同齿面印痕的多种安装错位组合之间的关系;提取齿面印痕的数值特征,以两接触轨迹曲线的偏差和最小为目标函数,采用优化方法识别当量安装错位;基于局部综合法,根据当量安装错位重新设计小轮的齿面.以一对弧齿锥齿轮副为例,比较实际安装错位与当量安装错位作用下的小轮再设计齿面的差曲面,验证了该设计方法的正确性和有效性.