不等模数渐开线齿轮副参数极限值与有限元分析

为了解决常规变位齿轮对中心距调节及强度分配的局限性,提出利用基圆节距相同但模数不等的结构,大幅度提高齿轮传动中较小齿轮的强度,尤其是齿根强度。但用于工程实践中的模数与齿形角相差均较小,通过对渐开线齿面的形成原理及齿轮啮合中部分参数的分析,得到了此种齿轮模数、齿数、齿形角、齿高系数等参数的限制条件,并通过公式推导了齿数、齿高系数与分度圆压力角极限值的关系式。基于工程实践情况建模并通过Ansys进行了有限元分析,得到基于极限参数设计的齿轮强度约为标准齿轮的2.66倍,验证了理论的可行性,并扩大了此种齿轮副的应用范围。

多模数ZI蜗杆斜齿轮传动设计与有限元分析及其应力预测

为解决传统渐开线蜗杆斜齿轮副在开式传动或传动比过大时斜齿轮容易发生齿根断裂的情况,提出一种新型的基于不等模数不等压力角设计的渐开线蜗杆副,使斜齿轮的模数与压力角同时提高,大幅提高斜齿轮的齿根强度。通过对此种蜗杆副的传动特性的分析,得到特殊的啮合角与中心距计算方式。另外,通过对同传动比、同蜗杆情况下基于不等模数设计的ZI蜗杆斜齿轮副和传统ZI蜗杆斜齿轮副的建模与有限元分析,得出在较大模数比情况下的斜齿轮齿根强度约为传统斜齿轮齿根强度的2.956倍,增大了渐开线蜗杆的应用范围。后续使用灰色预测,对比出误差平方和(Sum of Squared Errors,SSE)最小模型,予以验证预测的准确性,另外进行蜗杆施加不同转矩下的斜齿轮啮合齿受拉力处最大应力σ_(1max)的数据预测,为相应的工程分析与必要的校核设计给出了依据。

考虑齿侧间隙的非等模数非等压力角行星齿轮系统的均载特性研究

针对非等模数非等压力角行星齿轮传动系统,建立了多自由度平移-扭转振动的非线性动力学模型。考虑到齿轮副齿侧间隙、系统综合误差和齿轮副模数与压力角的不相等,计算了系统的均载系数并对由它们所引起的系统不均载特性进行了动力学分析。获得了误差一定且齿侧间隙改变时,啮合副的动载荷曲线与均载系数间的变化关系。讨论了齿轮副模数和压力角分别不同时,系统均载系数的变化幅度。研究表明:随着齿轮副压力角选择范围的扩大,系统均载系数有着较大幅度的变化;齿侧间隙使系统的啮合副处于不同冲击状态,不同冲击状态对系统的均载性能有着重要的影响。

一种反求渐开线齿轮(或花键)参数的实用方法

为简化渐开线齿轮 (或键 )实物的测绘过程 ,本文提出了一种新颖实用的反求方法 ,利用未知参数的圆柱渐开线齿轮 (或花键 )某一齿的轴截面上任测的若干个点 ,先快速反算出基圆半径 ,然后根据基圆半径推算出实际的模数和压力角 ,进而求出基本参数和测量参数。基于这种方法 ,编制了一套反求圆柱渐开线齿轮 (或花键 )参数的软件系统。通过使用 。

非等模数非等压力角NGW型行星齿轮系静力学均载行为

建立非等模数非等压力角NGW型行星齿轮系的计算模型,针对各齿轮的偏心误差和齿频误差,运用当量啮合误差原理和浮动构件的静力平衡关系,推导出该系统的静力学方程;对方程进行求解并与等模数等压力角系统的均载特性进行比较,同时还讨论太阳轮(或内齿轮)压力角、齿轮误差、啮合刚度与支撑刚度对该系统均载特性的影响。研究结果表明:非等模数非等压力角行星齿轮系有着较好的均载效果,其均载特性不会随着压力角改变而产生大的波动;太阳轮浮动支撑机构对系统的均载特性有很大的改善;选择误差相同的行星齿轮、减小太阳轮和行星轮的支撑刚度均有利于系统均载。

非等模数非等压力角NGW型行星齿轮系几何尺寸研究

应用建立在一对啮合齿轮法节相等正确啮合条件之上,推导出非等模数非等压力角齿轮副的无侧隙啮合方程式、保持标准顶隙的齿顶高变动系数计算式及啮合副的重合度公式;对于NGW型行星轮系,在太阳轮和行星轮滚切加工、内齿轮插切加工时,推导出内外齿轮副的基本参数计算式;结合工程软件Matlab进行以体积最小为目标的优化设计,得到符合工程实际且可靠有效的设计方案。

高瓦斯煤层冲击地压发生条件与影响因素

针对高瓦斯煤层冲击地压问题,用解析方法得到冲击地压发生条件,分析了主要影响因素对满足冲击地压发生条件的临界塑性区半径和临界应力的影响规律.结合五龙矿开采实际情况对影响高瓦斯煤层冲击地压的煤的模量比、煤层瓦斯孔隙压力、支护应力和内摩擦角4个因素做了对比分析.研究发现:高瓦斯煤层在巷道掘进面附近由于存在开挖面空间效应,掘进面前方尚未开挖的煤体对巷道变形起到了限制作用,减少了冲击地压的发生,随着掘进面向前推进,后方一定距离范围内的巷道支护应力增大.随着瓦斯解吸渗流的进行,巷道壁处孔隙压力降低,巷道冲击地压危险性明显提高,此时提高支护应力,冲击危险性有所降低.高瓦斯煤层巷道发生冲击地压的临界塑性区半径和临界应力随模量比、瓦斯孔隙压力的增大而快速减小,随支护应力的增大而增大,临界塑性区半径随内摩擦角的增大而增大,临界应力与内摩擦角不是单调函数关系,存在一个极小值点,当内摩擦角小于此极小值时,临界应力随内摩擦角增大而减小;当内摩擦角大于此极小值时,临界应力随内摩擦角增大而增大.

悬索桥上、下对合型索夹结构分析研究

为研究悬索桥上、下对合型索夹结构的受力特性,以柳州双拥大桥为背景,推导了理想排列的主缆在宏观受力意义下的横向弹性模量的上限值,并结合经验公式确定主缆横向弹性模量的取值范围。建立该桥主缆和索夹有限元模型,分析主缆横向弹性模量在一定范围内变化时的螺杆附加力系数、索夹内压系数和脱空角。结果表明,吊索力是造成上、下索夹内压应力分布明显不均匀的直接原因,增大螺杆夹紧力能增大索夹内压应力;吊索产生的螺杆附加力对主缆横向弹性模量变化不敏感;索夹内压系数在吊索力和主缆力作用下会相应变小;螺杆附加力应该考虑螺栓和被连接件的相对刚度影响;跨中索夹应从控制脱空角入手适时调整螺杆夹紧力。

摆线轮齿廓各参数对其传动性能的影响

通过将渐开线齿轮中的模数概念引入到摆线轮中,使摆线轮各参数的作用更加细化。对各参数的作用加以分类,找出影响传动能力的参数有模数和短幅系数;影响传力性能的参数有短幅系数、针齿半径、传动比。用matlab绘出各参数变化时的摆线轮齿廓压力角的分布图,得到最小压力角随各参数的变化规律,得出短幅系数对摆线轮最小压力角的影响最大,针齿半径影响较小,传动比对最小压力角的影响最小。这些规律使摆线轮的设计思路更加清晰,也对以后系列化产品中的摆线轮的设计提供理论基础。

非等模数非等压力角NGW型行星齿轮系优化设计研究

一对齿轮的正确啮合条件是它们的法节相等,由此给出了非等模数非等压力角齿轮副的无侧隙啮合方程式、齿轮副基本参数和接触应力计算式等;综合考虑轮系的承载能力、结构紧凑、重量轻等,以轮系的体积最小和行星轮个数最优为目标函数,以齿轮的接触强度、弯曲强度和胶合强度,重合度和结构条件为约束条件,建立优化设计数学模型;应用Matlab优化工具箱中的Fmincon进行三次分步优化求解,将新设计方案与原设计方案和等模数等压力角方案相比,体积分别减小20.2%和17.2%。

粘性土路基劈裂注浆压力预估计算方法研究

通过分析现有非饱和土劈裂注浆压力计算模型,得出其主要计算参数为土的粘聚力、内摩擦角及回弹模量,根据室内抗剪强度直剪试验,获得了粘性土粘聚力与含水率的半对数关系、内摩擦角与含水率的线性关系。根据全国9个地区的粘性土现场承载板试验,得到了基于压实度、稠度的粘性土回弹模量综合计算式,进而提出基于含水率、压实度的粘性土路基劈裂注浆压力预估计算方法。通过邵怀高速公路注浆工程实例的现场实测值与理论计算值进行对比,验证了预估计算方法。

齿轮参数对行星轮系模态的影响

使用Catia对行星轮系进行实体建模,通过有限元分析软件Workbench的高效率模型导入功能实现了Catia和Workbench的联合仿真,对行星轮系模型进行动力学模态分析,提取了前9阶固有频率和主振型。在其他参数不变情况下,先对行星轮系中所有齿轮的模数进行改变并对行星轮系进行模态分析,结果表明固有频率随模数增大而减小;在其他参数不变情况下,再对行星轮系中所有齿轮的压力角进行改变并对行星轮系进行模态分析,结果表明固有频率随压力角增大而增大。

地基软弱下卧层验算中有关问题的探讨

对上下层土压缩模量比小于3的软弱下卧层的压力扩散角进行了研究,得出了扩散角理论值,可供相应工程参考。

矿用齿轮测绘方法改进

针对煤矿机械设备品种多,制造标准不统一,而齿轮又是煤机设备承受载荷传递扭矩的主要零部件,且在工作环境恶劣的情况下易磨损失效的特点,对齿轮测绘方法进行了改进,使损坏的齿轮便于加工更换。

卵石粗粒土变形模量和剪胀角预测方法研究

针对某级配的砂卵石料,对不同密度试样开展大量的常规三轴固结排水剪切试验,探讨了围压和制样初始密度对粗粒土变形特性和强度特性的影响。研究结果表明:粗粒土变形模量与围压基本呈线性关系。而变形模量随着密度增加或孔隙比降低,以递增的速率增长。通过引入孔隙比方程,建立了不同围压和密度下卵石粗粒土变形模量的预测方法。采用考虑围压和密度影响的剪胀指数,建立了预测卵石粗粒土最大剪胀角的方法。剪胀指数与最大剪胀角具有很好的线性关系。一旦获取土体所受的有效应力和密度,此方法可预测不同围压和密度下卵石粗粒土的变形模量和最大剪胀角。

面齿轮传动的齿面相对速度分析

面齿轮传动系统的齿面相对运动速度将影响系统的摩擦、润滑及动力学特性,文中根据面齿轮传动特点,推导了面齿轮齿廓曲面在接触点位置的相对速度方程,应用MATLAB进行仿真运算,分析模数、压力角、刀具齿轮与圆柱齿轮齿数差对齿廓曲面相对运动速度的影响。

岛礁吹填珊瑚砂力学行为与颗粒破碎特性试验研究

珊瑚砂是岛礁陆域吹填唯一的材料,因其特殊的海洋生物成因和孔隙结构特征,珊瑚砂颗粒在常规工程应力水平下就会发生破碎。通过对取自南海某吹填岛礁的珊瑚砂开展室内三轴固结排水剪切试验,研究珊瑚砂强度、变形参数和颗粒破碎程度随相对密实度、围压的演变规律,并与其他研究成果中的南海珊瑚砂强度参数进行对比分析。研究结果表明:珊瑚砂应变软化及剪胀特征随有效围压的增大、密实度的减小而逐渐减弱;在常规应力范围内,得到珊瑚砂峰值摩擦角和临界状态摩擦角的取值范围分别为33°~58°和28°~47°,且均随有效围压的增大而减小;建立了珊瑚砂割线模量E50与相对密实度、有效围压间的关系式;珊瑚砂峰值摩擦角与修正相对破碎指数Br*间的关系可用指数为负数的幂函数关系式拟合,且当颗粒破碎程度较高时,峰值摩擦角随修正相对破碎指数的增大而减小的趋势变缓;珊瑚砂修正相对破碎指数随塑性功的增大近似以双曲线的形式增长,密实度对两者间的关系影响不大。该研究成果可为南海岛礁基础设施的安全设计提供参考。

天然地基软弱下卧层顶面附加压力计算方法探讨

天然地基软弱下卧层承载力验算的关键,为下卧层顶面附加压力的计算。目前规范尚未明确1≤E_(S1)/E_(S2)<3时软弱下卧层顶面的附加压力计算方法,本文分别采用附加应力系数法和地基压力扩散角法(含叶戈罗夫理论解法、高大钊建议方法及地方规范提供方法),同时考虑了压缩模量比和计算深度的变化,对各计算方法下卧层顶面附加压力计算结果进行了分析对比,并给出1≤E_(S1)/E_(S2)<3时软弱下卧层顶面附加压力的计算方法建议。

东海低渗储层压裂高起裂压力规律分析

东海HY-A1井H8b气藏为异常高温、高压地层,压裂设计的预测起裂压力与压裂施工不一致,作业中出现高起裂现象;考虑裂缝内流体压力、主应力、井壁渗透率、裂缝倾角等因素,建立了东海低渗储层压裂高起裂压力数学模型;通过现场验证,起裂压力计算误差为4.9%,具有一致性。借助二分法对模型求解,结果表明,随井斜角度的增大,当方位角<45°时,起裂压力变化随井斜角的增大并不明显,当方位角≥45°时,起裂压力呈现先减小后增大的趋势;随方位角的增大起裂角呈现先增大后减小,直至为零,起裂压力总体呈现先减小后增大的趋势;随着方位角增大,起裂压力存在最低峰值,最低峰值区间的方位角在50°~80°之间;井斜角α=0°直井段时,方位角φ=71°时,最低起裂压力峰值为58.5 MPa,在东海本区块属于高起裂;在一定的方位角度上起裂角存在最大峰值,起裂角最大峰值区间的方位角在60°~80°之间;应力差值大、泊松比小、异常高压是高起裂压力的关键因素;在压裂设计中,满足施工需求同时,尽可能设计方位角及井斜角靠近起裂压力最小区域。

变参数滚刀加工非标齿轮的探讨

针对非标齿轮的加工问题,采用变参数滚刀的设计方法,改变了原有齿轮的参数,将其模数变为现有滚刀的模数,同时改变其相关参数,用现有的滚刀进行加工,经过检测加工后的齿轮齿形完全符合原设计要求。