Effects of Prestressing of the Ring Gear in Interference Fit on Flexural Fatigue Strength of Tooth Root

When the gearbox body interference is connected to the ring gear, prestressing occurs in the ring gear, which has a significant impact on the strength and life of the gear. Research on the prestressing of the inner ring gear is in the preliminary stage, and the distribution rule of the prestressing and the influence of each parameter on the interference prestressing have not been derived. In this paper, based on the method of calculating the prestressing of the thick cylinder in interference fit, the ring gear is found to be equivalent to a thick cylinder, and the distribution rule of prestressing of the ring gear in the interference fit is inferred. Then, by modeling and analyzing the gearbox body and ring gear in the interference fit using ABAQUS, the distribution rule of prestressing the ring gear in the interference fit is obtained through a numerical simulation. Finally, the prestressing of the ring gear in the interference fit is measured using X-ray di raction, and the distribution rule of prestressing of the ring gear in the interference fit is obtained through analysis. Compared with the distribution rule of prestressing in theory, numerical simulation, and experiment, the theoretical distribution rule of prestressing is amended through a statistical method, and a more accurate formula of prestressing is obtained. Through the calculation of the stress and bending moment in the dangerous section of the ring gear through prestressing, the formula for checking the tooth root flexural fatigue strength in the interference fit prestressing is inferred. This research proposes a tooth root bending strength conditional formula for the inner ring gear of the interference fit, which serves as a guide for the design and production of the actual interference joint inner ring gear.

风电渗碳齿轮内部疲劳断裂可靠性研究

齿轮内部疲劳断裂作为风电渗碳齿轮典型失效形式,是限制风电齿轮箱服役性能提升的瓶颈之一。基于应力强度模糊干涉函数和齿轮材料强度退化理论,结合风电LDD载荷与Dang Van多轴疲劳准则建立渗碳齿轮内部疲劳断裂可靠度分析模型,通过与某2 MW风电齿轮失效样本进行对比验证了模型的适用性。采用因子试验设计方法分析齿轮硬度梯度和微观修形对内部疲劳断裂失效的影响,通过材料暴露系数回归方程进行望小优化设计获得主因子最佳参数匹配。研究结果表明心部硬度、齿向鼓形对内部疲劳断裂失效影响权重最大,通过优化设计将该齿轮副内部疲劳断裂可靠度由0.968 399提高至0.972 678。

轮边主减速器二级齿轮组齿轮的啮合优化分析

使用静力学分析与遗传算法相结合的方式对减速器进行设计、优化时,对于在传动中承受大扭矩的轮边减速器,没有考虑到因加速度引起的惯性力。针对电驱动救援车轮边减速器原主减速器二级齿轮组的强度偏弱问题,对主减速器二级齿轮组齿轮进行了设计、优化分析,解决了原减速器二级齿轮组强度偏弱问题。首先,依据轮边主减速器基本数据,进行了主减速器的三维建模设计,然后对所设计模型添加了相应的约束条件,对其进行了瞬态动力学仿真分析,发现了二级齿轮组存在强度偏弱问题;然后,提出了使用蒙特卡洛算法与宏观、微观优化相互配合使用的方法,对二级齿轮参数(即螺旋角、压力角、法面模数)进行了数据优化处理;最后,使用所获得的优化数据对减速器二级齿轮组进行了重新建模和仿真分析,由仿真分析结果判定了优化的可靠性。研究结果表明:进行优化后,减速器二级齿轮组齿轮的线性传动误差降低了59.38%,齿根处最大应力值降低了14.3%;同时,齿面接触印痕、齿面接触载荷、齿根最大接触应力均得到了优化,提高了齿轮的整体使用寿命。

基于MOPSO的斜齿轮传动几何参数多目标优化设计

斜齿轮作为机械设备传动装置中的主要零/部件,应用较为广泛。为了避免在使用过程中斜齿轮部分轮齿因强度低而发生提前失效的情况,综合考虑变位系数、齿数和模数等对齿轮强度的影响,建立以斜齿轮几何参数为设计变量,以斜齿轮副满足强度、重合度和齿顶厚度要求等为约束条件,以斜齿轮副齿根最大弯曲应力的差值最小、齿面接触应力最小为优化目标的数学模型,利用多目标粒子群优化(Multi-Objective Particle Swarm Optimization,MOPSO)算法编写相应的Matlab程序,对所建立的数学模型进行优化求解,并通过MASTA软件对优化前、后齿轮副进行仿真分析。结果表明,在满足设计条件的情况下,斜齿轮副弯曲强度差值与齿面承载能力均有所改善。该研究为斜齿轮宏观几何参数的优化设计提供了参考。

行星齿轮齿面强度优化

行星齿轮传动系统中多个行星齿轮功率分流,使得行星齿轮系统在大功率高转速工况下优势凸显。考虑实际工况下行星齿轮支承结构的弯曲和扭转变形对齿面载荷的影响,对行星齿轮支承结构进行建模,获得其弯曲和扭转变形参数,利用KISSsoft软件将获得的弯曲和扭转变形代入行星齿轮系统模型中,获得了最接近实际工况的行星齿轮系统模型。为了取得最佳齿面强度参数和最小传动误差,对行星齿轮进行螺旋线修形,修形后齿间油膜比厚增加明显,齿面载荷分布趋于均匀。在材料和加工条件确定的情况下,不仅能节约成本,还能优化齿面载荷分布,提高齿面强度,充分发挥行星齿轮传动的优势。

压裂泵组合式人字齿结构轮齿修形研究

组合式人字齿轮的变形及误差会降低齿轮传动啮合性能,针对这一问题,以某型号压裂泵动力传动系统组合式人字齿轮副为例,对组合式人字齿的传动啮合特性进行了理论强度计算、误差分析、仿真修形及实验研究。首先,分析了该齿轮副的结构形式,计算了该传动系统人字齿轮副的接触及弯曲疲劳强度,并分析了影响齿轮接触及弯曲疲劳强度的因素;然后,对该齿轮结构的误差形式及补偿措施进行了分析讨论,并对齿轮轴的变形及齿部修形特性进行了理论分析;最后,基于KISS soft软件计算出了齿廓的修形量,通过对比不同修形量对齿轮副的传动误差、接触应力及啮合斑点的影响,得出了最优的修形参量,并进行了实验验证。研究结果表明:轮齿修形补偿了变形及误差对齿轮传动特性的影响,同时其传动误差峰值降低了38%,齿面线载荷降低了41.3%,齿面接触区沿齿向分布均匀化,传动啮合性能得到了较大的改善。

齿根等效应力的对比计算

目前设计一般的齿轮传动时,通常只按保证齿根弯曲疲劳强度以及保证齿面接触疲劳强度两准则进行计算。由实践得知,对于齿面硬度很高,齿芯强度又低的齿轮或材质较脆的齿轮,通常则以保证齿根弯曲疲劳强度为主。本文针对一对齿轮副的齿根等效应力先后采用仿真分析计算方法;第四强度理论计算方法;齿根弯曲疲劳强度的经典计算方法来计算齿根等效应力。发现在本文所设置的载荷条件下,仿真分析计算的结果和齿根弯曲疲劳强度的经典计算方法所得的结果相近。

大兆瓦风力发电机组三级NGW主齿箱传动比的分配研究

主齿轮箱作为风力发电机组的核心零部件,其稳定可靠性直接决定风力发电机组的正常运行,其在机组中成本占比高也作为机组降成本的首选目标,主齿箱的各级传动比分配既决定了各级齿轮承载能力,也对齿轮箱的整体重量起着决定作用,本文主要以齿面接触疲劳强度为准则,综合考虑不均载系数、行星轮个数等因素,以质量之和、外径之和为优化目标介绍三级典型的NGW传动结构的齿数比分配原则与优化方法,具有很强的工程实用与经济意义。

减速器弧齿锥齿轮动态啮合疲劳强度研究

以某型直升机尾减速器的弧齿锥齿轮副为研究对象,基于其非线性有限元接触分析模型,在一个啮合周期内,对该齿轮副进行了连续动态啮合过程的仿真,研究了该型轮齿的动态啮合齿面接触和齿根弯曲疲劳性能.啮合过程仿真得到的齿面接触和齿根弯曲应力的变化规律符合轮齿实际动态啮合规律.疲劳过程仿真得到了疲劳寿命分布云图并判断出轮齿疲劳破坏主要发生在齿根受压侧的倒角区域,进而得到了经渗碳处理前后齿根疲劳破坏节点位置的疲劳寿命值.

齿轮轮齿刚度与齿间载荷分配系数的再研究

对轮齿刚度和齿间载荷分配系数计算新方法作了进一步的概括、补充和改进，并与ＩＳＯ６３３６ 方法进行了全面比较。认为ＩＳＯ ６３３６ 的齿间载荷分配系数公式难以成立。对轮齿变形和刚度的计算基准及适用场合提出了商榷意见，并提出了１ 种新的接触强度重合度系数公式。

基于摩擦的斜齿轮齿面接触疲劳强度计算

针对工程上在进行齿轮强度计算时不计齿间摩擦力的问题,通过系统地分析、研究,在建立齿面受力数学模型的基础上,推导出包含齿间摩擦力在内的斜齿轮轮齿表面接触疲劳应力计算公式。研究结果表明。

点线啮合齿轮齿根弯曲应力研究

提出点线啮合齿轮齿根弯曲应力计算方法,修正了大齿轮的齿根弯曲应力计算公式,在公式中增加大齿轮弯曲强度提高倍数。通过有限元仿真和试验验证了点线啮合齿轮齿根弯曲应力计算方法,并得出点线啮合齿轮弯曲疲劳强度比渐开线圆柱齿轮至少要提高15%的结论。

齿轮齿根应力轮齿挠度啮合刚度和端面载荷系数的研究

抛弃把轮齿形状视为悬臂梁的假设,直接从实际齿形出发,以相似理论为基础,通过边界元采样计算和回归分析,建立了齿根应力、轮齿挠度和啮合刚度计算的新方法。分别提出了弯曲与接触强度端面载荷系数的定义式和新的计算式。提出了实际双齿啮合必要和充分条件及实际重合度的概念及公式。提出了一种新的重合度系数公式。比较分析了ISO6 336的一些问题。所给齿根应力计算新方法不需种种假设、理论基础先进、实际准确性好、计算大为简化,可以取代W .Lewis的悬臂梁方法。其余所给公式亦较明确合理。

考虑齿间滑动摩擦的齿轮接触疲劳强度计算

齿轮啮合中轮齿间除了滚动接触外还存在相应的滑动接触,使轮齿间具有较大的摩擦力,针对传统赫兹理论形成的齿面接触疲劳强度计算没有考虑齿间摩擦,将摩擦系数引入计算公式,并给出相应摩擦系数的计算。

仿人按摩机器人手臂的直齿圆锥齿轮建模与运动学仿真

传动机构是仿人按摩机器人手臂的关键部分,结合仿人按摩机器人手臂的特点采用直齿圆锥齿轮传动方式,设计了仿人按摩机器人手臂的传动机构。运用SolidWorks三维建模软件,结合直齿圆锥齿轮齿廓渐开线方程,完成了直齿圆锥齿轮实体造型并实现了模型的参数化。利用ADAMS软件对建立的直齿圆锥齿轮模型进行运动学仿真分析,为齿轮的设计改进以及间隙调整提供了参考依据。实践证明,SolidWorks与ADMAS相结合的方法提高了齿轮的设计效率和传动精度。

偏心-高阶椭圆锥齿轮副的强度计算方法

结合微分几何及空间齿轮啮合原理,将偏心-高阶椭圆锥齿轮副的空间节曲线在曲率半径相等的条件下展开到平面上,推导出齿轮副当量节曲线的计算公式,获得啮合传动过程中的压力角。对轮齿进行受力分析,建立偏心-高阶椭圆锥齿轮副的强度计算方法,获得轮齿接触应力及弯曲应力随主动轮转角的变化规律,确定啮合过程中最薄弱轮齿的位置。分析偏心-高阶椭圆锥齿轮副主动轮偏心率、模数、主动轮齿数及从动轮阶数等结构参数对轮齿强度的影响。建立偏心-高阶椭圆锥齿轮副有限元分析模型,利用五轴数控机床加工出齿轮副实体并搭建传动试验平台,通过有限元分析与传动试验,验证该齿轮副强度计算方法的正确性。

弧齿锥齿轮大重合度设计及啮合性能对比

为了改善弧齿锥齿轮啮合性能,提出了一种接触路径沿齿长方向的大重合度设计新方法。预置弧齿锥齿轮副的设计重合度和传动误差幅值及对称性,通过迭代优化局部综合参数,获得内对角和沿齿长的大重合度齿面印痕。借助齿面接触分析和轮齿承载接触分析,进行了两种大重合度设计在轮齿强度和承载传动误差上的比较。算例表明,接触路径沿齿长方向的大重合度设计在小轮、大轮弯曲强度和齿面接触强度上,分别提高了13.67%、10.05%和5.77%,承载传动误差幅值下降了31.32%,并且能够改善齿面印痕对安装误差的敏感性。

齿条型刀具基本齿廓的改进

为提高外啮合渐开线圆柱齿轮的齿根弯曲强度 ,针对齿条型刀具提出了减小刀具齿顶高并同时加大其齿顶过渡圆弧半径的改进方案。确定了在保证齿轮工作时不发生过渡曲线干涉且不改变齿轮有效齿面的前提下刀具的最小齿顶高系数 ,并建议在齿轮刀具标准中增加刀具齿顶高系数系列。

直齿锥齿轮齿根应力的有限元分析

根据展成法加工的直齿圆锥齿轮的齿面和齿根过渡曲面方程，建立了轮齿弯曲强度计算的精确的有限元模型，用柔度矩阵法确定接触线上的载荷分布，进而计算齿根应力．根据上述方法，编制了相应的微机程序，本程序可一次求解多个啮合位置的载荷分布、轮齿变形和齿根应力，并可计算双齿对工作时各对齿上的载荷。变形和应力，便于对直齿锥齿轮弯曲强度进行全面分析．算例表明，本文结果与其它文献结果吻合良好．