最低形变能条件下摆线针轮承载啮合区间确定方法

针对摆线针轮缺乏有效载荷分析方法的问题,本文提出了一种基于最低形变能的摆线针轮负载特性分析方法。通过引入最低形变能,确定了实际的同时啮合齿数,获取了符合工程实际的真实负载特性,并通过有限元仿真和测量实验,验证了引入最低形变能理论分析方法的正确性和有效性。结果表明:最大可能啮合齿数的预测结果、利用能量最低原理计算的结果和有限元分析结果均为16齿,理论计算、实际测量和仿真分析的传动误差曲线都呈现出相对一致的抛物线趋势,其最大波动幅度分别为3.83′、3.66′和3.70′。

机械式变速器齿轮啮合周期接触载荷及应力分析

当机械式变速器齿轮存在边缘接触时,就会产生一定的干扰信号,严重影响其啮合周期接触应力的分析效果。为此,提出机械式变速器齿轮啮合周期接触载荷及应力分析。通过Pro/E建模软件对齿轮展开参数化建模处理,定义齿轮的接触属性,施加接触载荷,从静态和动态2方面对齿轮啮合周期接触应力进行分析,计算齿轮不同状态下的接触应力。静态下的齿轮啮合接触可直接输出分析结果;对于动态下的齿轮啮合接触,首先需要确定每一帧变化的最大等效应力,然后完成整体应力分析。实验结果表明:在齿轮存在边缘接触的情况下,此方法的计算时间在100 s以内,最高计算误差为1.7%,应力变化模拟较准确,抗干扰性较强。

时变路径行星齿轮箱太阳轮故障响应周期特性

针对时变路径特性对太阳轮故障啮合响应的周期性影响,求证能够表征太阳轮不同故障类型的数据长度。首先,将特定位置传感器作为太阳轮故障啮合周期性变化的观测点,以太阳轮与行星架转速比为切入点,根据行星轮之间是否存在差异分类,分别推导出同齿啮合周期和准同齿啮合周期的表达式,并证明两者之间的关系;其次,依据推导周期及其倍数截取太阳轮不同类型故障信号,取其特征建立3维空间对故障类型进行分离。结果表明:1倍同齿啮合周期是表征太阳轮不同类型故障的最小长度;2倍同齿啮合周期是表征太阳轮不同类型故障的最佳长度。借助太阳轮故障啮合响应周期特性,能够实现太阳轮不同类型故障的诊断。

斜齿轮及断齿故障下时变啮合刚度计算与齿间载荷分配研究

斜齿轮副啮合刚度计算和齿间载荷分配是其动力学分析和强度计算的基础。针对斜齿轮啮合刚度近似代替法的准确性问题,结合斜齿轮线长度接触变化规律、单齿单位长度啮合刚度抛物线模型和ISO6336-1标准,建立了斜齿轮啮合刚度计算准静态弹性模型,并与基于准静态刚性模型的近似代替法、ISO6336-1标准进行了对比研究。结果表明,单对齿最小刚度与最大刚度比值α_(k)=0.55时的准静态弹性模型计算结果与ISO标准结果一致性较好,准静态刚性模型计算结果与ISO标准结果误差较大。分析了几何参数对斜齿轮综合啮合刚度和载荷分配系数的影响规律,针对斜齿轮典型断齿故障,讨论了不同断齿形式和断齿尺寸对啮合刚度和载荷分配系数的影响变化,为其故障动力学研究提供基础。

人字齿不同对齿形式啮合刚度分析

啮合刚度是齿轮传动装置动力学建模分析中的重要参数之一,对齿轮啮合刚度研究分析具有重要工程意义。针对人字齿不同对齿结构形式会对齿轮啮合刚度的时变特性产生影响,以某减速机人字齿为例,对其不同对齿形式啮合刚度变化特性进行分析。首先,给出了算例参数,并提出了对齿结构形式。其次,论述了齿轮啮合刚度的求解方法,得出接触线长度与啮合刚度的相关性。最后,基于解析法对该文算例齿轮不同对齿形式下轮齿啮合的接触线长度变化规律进行了计算分析。分析结果表明:文中算例中,与齿顶对齿结构形式相比,齿顶-齿槽差齿对齿结构形式轮齿总接触线长度峰峰值减小了74.6%,标准差值减小了80.3%,相应啮合刚度时变幅值减小,可以作为产品设计优化的一种结构应用形式。

齿轮轮齿弹性变形的计算方法评述

较为详细地评述了计算圆柱直齿轮和圆柱斜齿轮弹性变形的各种解析方法和数值方法。

双压力角非对称齿廓渐开线齿轮的振动分析

基于非对称渐开线圆柱齿轮传动时的啮合机理和齿轮系统动力学,同时考虑到齿轮系统时变啮合刚度和静态传递误差的影响,建立了齿轮动力学模型,利用数值积分和数值仿真方法对其进行了非线性振动研究。比较了标准齿轮与非对称齿轮的振动特性,分析了齿轮系统各参数对系统动态特性的影响。仿真结果对考虑动载荷情况下的油膜厚度计算提供了基础数据,为进一步研究非对称渐开线的各种特性提供了理论依据。

基于热弹变形的圆柱齿轮理想修形曲线

提出一种求解圆柱齿轮理想修形曲线的方法 ,应用耦合热弹接触有限元技术 ,分析轮齿在齿间载荷分配、齿面压力分布、轮齿弹性变形、齿面摩擦、轮齿温度场、轮齿制造误差因素作用下齿轮传动的啮合刚度 ,尽可能真实地模拟运转过程中啮合轮齿的形态 ,确定轮齿的刚度变化规律 ,通过数值拟合寻求最佳修形参数 ,在此基础上 。

活齿端面谐波齿轮工作啮合副的啮合面积

分析了活齿端面谐波齿轮工作啮合副啮合面积的变化规律及影响因素,并按照活齿齿数与波发生器的波数及端面齿轮齿数关系的不同,分别进行了探讨,推导出了相应的计算公式,为进一步研究活齿端面谐波齿轮工作啮合副的承载能力和强度理论打下了基础。

斜齿轮动力学建模中啮合刚度处理与对比验证

为准确建立斜齿轮动力学模型,更好分析斜齿轮系统振动特性,提出基于轮齿承载接触分析、考虑齿轮轴扭转变形的轮齿啮合刚度计算方法。分析国内文献普遍采用的基于啮合刚度分解建立斜齿轮动力学模型,指出其与理论力学相悖之处,提出基于力、振动位移分解法建立综合考虑时变啮合刚度激励、啮入冲击激励的斜齿轮啮合型弯-扭-轴耦合振动模型。以某斜齿轮副为例进行的仿真计算结果表明,基于承载接触分析的轮齿啮合刚度计算方法能准确、方便求得轮齿啮合刚度,文献[8]动力学响应结果与理论实际存在明显差别,而基于力、振动位移分解法的响应则能与理论实际较好吻合。

齿轮泵工作原理的探讨

目前 ,有关教材及手册对齿轮泵的工作原理几乎一致认为 :当泵的齿轮旋转时 ,随着啮合点变化 ,吸油腔工作容积增大 ,形成部分真空 ,产生吸油作用 ;在压油腔中 ,由于轮齿逐渐进入啮合 ,其工作容积减小 ,向压力管路产生压油作用。事实上 ,这种对齿轮泵工作原理所做的解释是不全面的。笔者从齿轮泵流量和吸油区产生真空机理两方面对这一问题的实质进行了探讨。

滤波齿轮传动误差计算及分析

少齿差行星传动在实现小体积、轻量化、高可靠性、长寿命、大扭矩、大传动比等方面具备先天的优势。笔者介绍了一种处于研究阶段的新型高性能少齿差行星齿轮传动件——滤波减速器;推导了一对内啮合齿轮副传动误差的数学计算式,并结合概率统计的方法对滤波减速器传动误差进行了计算;通过对计算和试验结果的比较验证了内啮合齿轮传动误差计算式的正确性;对滤波减速器传动误差的相关影响因素进行了分析从而提出了一些改进措施。

共轭鼓形齿联轴器多齿接触数值分析与实验

首先应用三维弹性边界元方法对一鼓形齿联轴器的多齿接触问题进行了数值计算分析 ,然后在专用试验台架上作了相关实测研究 .通过理论与实验研究 ,得到并验证了该鼓形齿联轴器在传递额定载荷的条件下 ,一啮合区内其实际接触齿对数的数值 ;

内、外啮合刚度激励下人字齿行星齿轮传动振动特性

人字齿行星传动中的内、外啮合时变刚度是造成齿轮传动振动的主要激励源。根据轮齿啮合接触原理推导了人字齿行星齿轮啮合传动的时变刚度动态梯形图,得到了内、外啮合刚度的分布规律,二者不具有时间同步性。采用集中质量法建立了人字齿行星齿轮传动的扭转非线性动力学模型,在欧拉型积分和牛顿迭代法等数值方法基础上对系统的非线性振动方程组进行了求解,结果显示内啮合在多个转速区域出现显著振动,最大振幅发生在转速5 900 r/min处,外啮合动载特性较为稳定,均载系数为K=1.38。借助相图、Poincaré映射、FFT频谱分析等手段对系统拟周期振动特性进行分析,表明振动吸引子在相空间中发生扭曲翻转形成封闭超环面,频域则由多个离散次谐波响应构成。

载荷时变对齿轮齿条弹流润滑的影响

目的通过对传动过程中压力和膜厚的计算,提高齿轮齿条机构润滑性能,降低齿轮齿条传动过程中的磨损。方法简化齿轮齿条传动过程载荷图谱,运用简化的实际载荷曲线,建立齿轮齿条啮合过程的弹流润滑计算模型,对齿轮齿条啮合过程中的瞬态弹流润滑问题进行研究。考虑啮合过程中单、双齿啮合时不同的载荷,计算一个啮合周期沿啮合线上的中心压力、中心膜厚、最大压力、最小膜厚以及啮入点、节点、啮出点压力和膜厚,还有双齿啮合区转换为单齿啮合区、单齿啮合区转换为双齿啮合区前后瞬时的压力和膜厚。压力求解采用多重网格法,弹性变形采用多重网格积分法,得到了齿轮齿条传动机构的瞬态弹流润滑完全数值解。结果载荷突然升高引起中心压力突然升高,中心膜厚最大值出现在双齿啮合区与单齿啮合的临界点。啮合线上最小膜厚和最大压力出现了波动。计算得出啮入瞬时膜厚最薄,润滑状况较差。结论沿啮合线各瞬时压力与膜厚不断变化,载荷突变引起的压力突变应通过提高轮齿强度等方式防止表面疲劳破坏的产生。整个啮合过程中,啮入点为危险点。

裂纹齿轮啮合刚度的劣化特性

基于轮齿的变截面阶梯悬臂梁假设,综合考虑轮齿弯曲、基础变形、接触变形等因素,首先,建立了健康齿轮时变刚度的计算模型,利用解析法与有限元仿真对比研究,获得了健康齿轮啮合刚度的分布曲线;然后,基于线弹性断裂力学前提下的齿根裂纹扩展路径,建立了包含不同尺度裂纹的有限元模型;最后,针对不同长度的裂纹齿轮,计算获得了1.5个啮合周期内的刚度曲线,从而建立了裂纹尺寸与刚度劣化特性的影响关系。通过对比单、双齿不同啮合区内的劣化规律,表明单齿啮合区由于单齿承载,其劣化程度明显高于双齿啮合区。此外,啮入阶段与啮出阶段的双齿啮合区劣化特性也存在一定差异。

分流型内平动齿轮传动机构设计

分析内平动齿轮传动的原理，提出由3根偏心轴作平动发生器的实用新型齿轮传动机构一分流型内平动齿轮传动，并推导其传动比的计算公式。分析发现，为平衡机构的惯性力，采用2（或3）片平动齿轮时，设计啮合点相位差应取180^o（120^o）；输入齿轮的齿数为3的倍数时，分流齿轮具有互换性；采用两片平动齿轮且内外齿轮齿数差为偶数时，平动齿轮具有互换性；采用3片平动齿轮且内齿轮齿数为3的倍数时，平动齿轮具有互换性。给出了啮合参数的编程计算方法。该新型传动具有承载能力强、传动比大（17—300）、体积小、质量轻、输入输出同轴线、加工安装简单等优点，有广泛的应用前景。

计入船体变形及齿间摩擦的齿面接触疲劳强度

船舶在波浪中航行时,船体总弯曲变形会使沿船体纵向布置的齿轮机构的轴承支座中心距产生缩减。在一定条件下,这种中心距缩减会导致互相啮合的两齿轮间产生附加径向压力。本文导出了计入这种附加径向压力、齿间摩擦及轴承间隙综合影响的船用齿轮齿面接触疲劳强度优化计算公式。利用此公式计算齿面接触疲劳强度可使船用齿轮的设计更合理,更安全。

考虑延长啮合时齿轮副啮合刚度模型

考虑因轮齿受载弹性变形引起的延长啮合效应时,齿轮单双齿交替啮合过程不再是一突变过程,而是一渐变的过渡过程,由此使得齿轮时变啮合刚度模型发生改变,进而对系统的动态特性产生重要影响。通过假定轮齿啮合综合刚度在过渡过程中随时间线性变化,本文提出一种简便实用的考虑轮齿延长啮合作用时的啮合刚度模型,称之为"梯形波模型",给出了该模型主要参数(单齿和双齿啮合刚度、提前和滞后啮合时间)的确定方法。在此基础上,以实际中应用的高速重载齿轮副为例,分析了载荷变化对于该时变刚度模型参数的影响情况。结果说明,本文提出的模型能够较为方便地考虑轮齿延长啮合效应,并且随着载荷的增大,该效应呈现出增加的趋势。

基于全齿宽啮合的弧齿圆柱齿轮参数化设计及接触特性

为了揭示全齿宽啮合弧齿圆柱齿轮齿面间的真实接触情况,根据齿轮啮合原理,推导了基于全齿宽啮合的渐开线弧齿圆柱齿轮的精确齿面和过渡曲面方程,通过MATLAB软件编程计算出弧齿圆柱齿轮的凹齿面、凸齿面及过渡曲面的坐标点,将计算得到的点云导入三维实体建模软件,经过简单处理生成精确弧齿圆柱齿轮的三维实体模型。最后,通过数值解法计算了渐开线弧齿圆柱齿轮的真实啮合情况,并用可视化界面显示齿面接触曲线。结果表明该齿轮是关于齿轮中间截面对称的全齿宽啮合弧齿圆柱齿轮;轮齿在进入和退出啮合时是部分齿面接触。