Contact surface fatigue life for roller rack pinion system

A roller rack pinion(RRP)system,which consists of a rack-bar and a cam pinion,transforms a rotation motion into linear motion.The rack-bar has a series of roller train and meshes with the cam pinion.First,the exact tooth profile of the cam pinion and the non-undercut condition to satisfy the required performance have been proposed with the introduction of the profile shift coefficient.Then,the load stress factors are investigated under the variation of the shape design parameters to predict the gear surface fatigue limit which is strongly related to the gear noise and vibration at the contact patch.The results show that the pitting life can be extended significantly with the increase of the profile shift coefficient.

重载齿轮齿条偏载特性及修形优化分析

针对抽油机齿轮齿条重载工况下齿条齿面上出现偏载损伤的问题,对重载齿轮齿条偏载特性修形优化进行了研究。根据石川法结合切片法计算齿轮齿条受载以后的变形量及重合度,通过理论计算了齿轮齿条偏载变形公式,从而确定修形量。并分析了不同修形方案对低速重载齿条齿面偏载的影响。结果表明,齿轮齿条机构在低速重载中,受偏载力的作用,其沿着齿向会呈现重合度逐渐减小,载荷不断增大,变形量逐渐增大。采用齿向齿廓同时修形能最大程度减少偏载时的接触应力。

车轮踏面磨耗对齿轨列车齿轮齿条接触状态影响研究

针对齿轨列车车轮踏面磨耗情况下难以探究齿轮齿条接触状态规律的问题,提出了一种基于Hertz接触理论的考虑车轮踏面磨耗情况的齿轮齿条齿面接触应力计算模型。首先,分析了磨耗情况下齿轮齿条的接触关系,获得了接触应力计算关键参数随车轮磨耗的变化规律,并结合Hertz接触理论构建了考虑车轮磨耗的齿轮齿条接触应力计算模型;然后,选取某工程齿轮齿条参数进行计算,获得了磨耗周期内的齿面接触应力分布,并通过27组有限元仿真试验获得了不同磨耗量、不同接触位置的齿轮齿条接触应力数据,与上述计算模型结果进行了对比;最后,运用上述计算模型进一步分析了车轮磨耗影响接触应力规律的内在机制和关键因素。结果表明,模型结果与仿真计算结果的最大相对误差为7.71%,验证了计算模型的准确性;车轮踏面磨耗量越大,齿轮齿条啮入点附近的接触应力越大,其影响机制是车轮磨耗导致啮入点附近驱动齿轮曲率半径急剧减小;增大初始中心距和齿条齿顶圆角影响系数,可降低车轮踏面磨耗对接触应力的影响,并可通过减小高度调整周期来优化接触状态情况。

带式转载机机架结构的优化分析

带式装载机具有连续输送、运量大的优点,在煤矿的转载输送中具有广泛的应用,且运行可靠,便于实现自动化转载输送。由于煤炭的应用中输送距离较长,造成带式装载机的工作长度较长,从而对支撑的机架结构提出较高的要求,且机架结构的承载变化较大,对其使用寿命造成一定的影响。为提高机架结构的使用性能,采用ANSYS Workbench有限元分析的方式对装载机机架结构进行分析优化,建立机架的结构及分析模型,并通过不同拉索吊点位置的分析,确定最佳的吊点位置,此时机架受到的应力作用最小。经过分析,机架的最大应力及位移变形量均较小,满足系统的使用需求,进一步采用截面积较小的杆件进行机架的结构优化,从而降低机架的重量,提高带式转载机的使用可靠性及寿命。

自升式平台齿轮齿条升降机构错齿优化动力学分析

齿轮齿条升降机构是自升式平台的重要传动和承载装置,啮合产生的接触应力和由于刚度激励引发的振动是影响升降系统传动性能与使用寿命的重要因素,因此通过进行结构的优化设计和仿真分析提高传动机构动力学性能具有重要的工程意义。提出通过优化设置自升式海洋平台齿轮齿条升降机构小齿轮之间相位差的方式实现错齿啮合,从而实现有效提高机构承载能力和动力性能的目的。结合提出的错齿优化方案,对错齿前后齿轮齿条啮合过程进行动态接触有限元分析,并验证错齿优化对传动机构强度和时变刚度的改善效果,并对比分析齿轮齿条传动机构模态特性、运动平稳性和同步性以及小齿轮载荷分配均匀性等动力学行为。结果表明,错齿优化后齿轮齿条升降机构在动态啮合时能够产生更小的接触应力和弯曲应力,而且齿轮综合刚度的阶跃值有明显减少,与此同时在传动平稳性、同步性和载荷分配均匀性方面也具有良好表现。因此错齿优化可有效地提高齿轮齿条传动过程中的承载能力和运动性能,对改进齿轮齿条升降机构的设计具有参考价值。

自升式平台齿轮齿条强度有限元分析

基于有限元软件ANSYS建立某自升式平台升降系统齿轮齿条的三维模型,并计算平台在预压状态下齿轮齿条的应力,分析齿轮齿条在不同啮合位置时的Von mises应力和齿面接触应力的分布情况,并将其与公式计算值进行对比。结果表明:齿轮齿条啮合过程中接触面上应力呈带状分布,最大应力出现在带状区域的两端,带状区域的中部应力相对较小;齿面和齿根是齿轮齿条啮合接触过程中容易失效的部位,升降系统齿面接触应力与齿根弯曲应力偏高,在升降系统的设计中应采取措施降低相应应力或提高材料强度;基于有限元方法的计算结果与公式计算值误差较小,可以作为该齿轮齿条强度分析的依据。

基于ADAMS的齿轮齿条刚柔耦合啮合分析

通过CATIA建立大型民机齿轮齿条式前轮转弯机构中齿轮齿条运动机构的三维实体模型,在ABAQUS中建立有限元模型并定义相关接触参数,对齿轮齿条啮合情况进行齿面接触应力以及齿根弯曲应力的分析。以Hertz弹性碰撞理论为基础,在ADAMS中进行了齿轮齿条刚体啮合力计算。并在刚体啮合力计算的基础上将齿轮和齿条作为柔性体,在ADAMS中进行刚柔耦合啮合力及齿根应力分析,将啮合力结果与刚体分析进行对比发现其基本吻合,而齿根弯曲应力与有限元分析结果则相差24.8%。

自升式平台齿轮齿条升降装置动力学行为分析

以某自升式海洋平台的单桩腿升降装置为研究对象,分别从正常升降和工程上比较关注的应急升降入手,进行不同升降载荷时的齿轮齿条升降装置运动学及动力学仿真分析,揭示复杂特殊工况下各小齿轮以及升降装置整体的动力学行为。仿真结果表明,在齿轮齿条升降装置正常工况、不同升降载荷下,装置具有良好的运动同步性,各小齿轮的转速曲线基本一致,整个桩腿的升降载荷由所有小齿轮的切向力均匀承担;当某对小齿轮发生驱动失效时,该对小齿轮的转速快速降低后由齿条带动其与其他小齿轮保持同步运动,小齿轮驱动失效虽然造成其他小齿轮的径向受力变大,但整个升降装置仍然能够保持径向载荷平衡。

超大模数齿轮的参数化建模及接触分析

超大模数齿轮缺乏成熟的强度计算理论。针对风电安装船齿轮齿条式升降系统中所设计的超大模数渐开线圆柱齿轮,通过分析渐开线齿轮变位原理,基于Pro/E建立精确的齿轮齿条啮合参数化模型。在分析升降系统实际工况的基础上,研究齿轮齿条在一个啮合周期内接触应力及弯曲应力的变化规律。结果显示,接触应力在齿面成不均匀分布,发生较明显的边缘效应;齿根拉应力与压应力大小不同;最大接触应力发生在单齿啮合区的下界点上,最大弯曲应力出现在单齿啮合区上界点上。

自升式海洋平台齿轮齿条升降装置有限元分析

齿轮齿条传动装置是关系到自升式海洋平台整体安全性能的关键因素之一。在基于Solidworks软件建立的齿轮齿条整体模型中导入Abaqus软件，应用Abaqus／Explicit动态接触分析方法对齿轮齿条装置啮合过程进行精细动态接触分析，得到不同压力角和和不同啮合状态下，齿轮齿条应力分布、接触面积以及最大接触应力的时间历程变化曲线，并揭示了小齿轮和齿条沿齿轮厚度方向接触应力及弯曲应力的变化规律。分析结果表明：齿轮齿条处于单齿啮合状态下，节圆附件接触应力约是双齿啮合状态下的2倍；沿齿轮齿条厚度方向的接触应力与弯曲应力均表现出相应的变化规律；随着压力角的增加，齿轮齿条接触面积增加，齿轮齿条最大接触应力减小。

大模数重载齿轮齿条接触强度分析

齿轮齿条啮合系统是齿轮齿条钻机的关键设备,其齿轮齿条的强度关系到整个钻机平台的作业安全。为了校核齿轮齿条强度,根据钻机实际工况,建立大模数重载齿轮齿条啮合模型,采用有限元软件分析齿轮齿条的啮合受力情况,并进行数值模拟,研究其接触应力和应变情况。根据齿轮强度校核理论对齿轮齿条进行理论计算。有限元仿真与理论分析结果表明:有限元分析模型的简化、加载的位置和大小、接触方式、约束方式以及运算简化处理等会产生一定的误差。在误差允许范围内,有限元分析结果更接近实际工况,可作为大模数重载齿轮齿条啮合的强度计算依据。研究结果对钻机齿轮齿条机构设计具有一定的指导意义。

自升式海洋平台齿轮齿条接触应力分析

运用Pro/E软件对某自升式海洋平台升降系统的齿轮齿条进行三维建模,计算了平台在预压状态下齿轮齿条的应力,分析了齿轮齿条在不同啮合位置时的应力状况和齿轮及齿条齿面接触应力的分布情况,并着重对重点区域的接触应力进行了分析。结果表明,在一个啮合周期内,接触应力趋于对称分布,最大应力出现在单齿啮合区间;齿轮齿条啮合过程中,接触面上的最大应力出现在轮齿的边缘部位,沿齿宽方向逐渐递减。

金属软管内部的波纹管失效原因分析

某金属软管暴露在炼钢炉产生的烟尘10个月左右时,其内部的波纹管发生开裂。文中主要采用扫描电镜对波纹管的断口及表面进行微观形貌观察和能谱分析;采用金相显微镜对波纹管进行显微组织分析、晶粒度评级及晶间腐蚀试验;并结合波纹管基体的化学成分和硬度对失效的波纹管进行全面评估。综合分析后得出波纹管的应力腐蚀开裂导致金属软管失效的结论。

龙门式揭膜机机架的振动疲劳分析

针对苗期作物收获后残膜造成环境及土壤污染问题,提出了一种苗期揭膜机。为防止在作业过程中机架与外界激励产生共振所带来的结构破坏,基于Solid Works软件建立揭膜机机架的三维模型,利用ANSYS软件进行模态分析,并计算各个激励频率,再结合模态的固有频率进行比较。采用有限元分析方法,结合机架材料的S-N曲线理论,对机架进行疲劳分析。研究结果表明:安装减振片后机架的变形量减小了83%,机架的疲劳寿命为1.131 4×106次,大于1×106次,能满足机架的疲劳寿命要求。再对机架施加随机载荷,利用雨流计数法得到雨流阵列和损伤矩阵结果,结合损伤公式计算得到机架疲劳寿命预估结果为7.3年。

自升式海洋平台齿轮齿条接触强度分析

齿轮齿条升降装置是影响自升式海洋平台安全性的一个重要因素,因此非常有必要对其进行强度分析。基于proe软件建立齿轮齿条三维模型导入到abaqus软件中进行接触分析,得到预压工况下齿轮齿条的接触应力、弯曲应力以及重点区域应力变化曲线图;分析了不同压力角和不同模数下,齿轮齿条的接触应力以及弯曲应力的变化情况;分析了齿轮齿根裂纹对齿轮齿条应力分布的影响。分析结果表明:齿轮和齿条沿齿厚方向应力均呈现一定的变化规律;随着压力角和模数的增大,齿轮和齿条的最大接触应力均呈现减小的趋势。齿轮齿根有裂纹时,容易产生应力集中,齿根裂纹处应力值产生突变;裂纹对齿轮齿条最大接触应力影响不大。

自升式平台齿轮齿条参数优化研究

基于有限元软件ANSYS对某自升式平台齿轮齿条的强度进行了分析。从齿条齿宽和齿轮齿条齿根圆角半径2个方面研究探讨了提高齿轮强度的方法,并对齿条齿宽和齿轮齿条的齿根圆角半径进行了优化。研究结果表明,适当增大齿条齿宽可以减小齿轮齿条的接触应力,增大齿轮齿条的齿根圆角半径可以提高齿轮齿条的齿根弯曲强度。

抽油机用齿轮齿条接触强度及振动冲击改善方法研究

针对一种抽油机换向机构中非完整齿轮-齿条部件,其结构强度关系整机安全性,且齿轮齿条传动会产生振动冲击,影响整机使用寿命,因此,对齿轮齿条传动进行接触分析,并研究齿轮齿条振动冲击的改善方案。利用有限元方法数值模拟齿轮齿条结构强度,分析摩擦对接触强度的影响;基于Adams软件仿真分析接触参数对啮合力突变的影响,提出齿廓修形改善啮合力突变的方案。结果表明,摩擦系数对齿轮齿条接触强度的影响较大,摩擦系数增大,齿面接触强度减小;直线修形渐开线齿廓改善啮合力突变的效果好,同时双圆弧齿廓也能减缓啮合力突变,但啮合力数值较大。研究为后续试验提供了参考依据。

基于ANSYS的糊底机机架模态分析

纸纱复合袋糊底机的机架是整机的主要承载结构,其强度和可靠性对整机安全高效生产至关重要。针对机架的工作特性,利用有限元分析软件ANSYS对机架的工况性能进行研究,保证其具有富裕的强度和良好的动态特性。在Solid Works中建立机架模型并简化,在ANSYS中进行静态及模态分析。通过分析得到糊底机机架在工作时的应力大小、应变位置及该机架的前十阶固有频率、振型及总振幅。分析结果可为后续的样机设计、机架结构优化设计和改进提供参考和理论依据。

基于ANSYS Workbench的双层自行车停车架结构设计

随着环境污染问题加剧,城市公共自行车越来越受到大众欢迎,但公共自行车的停放成了首要难题。针对该问题,文章以南京市公共自行车为研究对象,设计了一种双层自行车停车架。停车架通过滑槽、滚轮实现,自行车停放于第二层;通过挡块、左右挡板、前后挡架对停放好的自行车进行限位。结合ANSYS Workbench对其进行静态应力分析,变形云图显示该第二层停车架横梁最大变形量为0.181 6 mm,与计算结果存在0.7%的误差,满足自行车停放设计需求;等效应力集中在616Pa^6.593 MPa之间,满足强度要求。

风机维修平台用齿轮齿条机构的动力学分析方法

目的对所设计的风机内部维修平台的齿轮齿条运行机构的平台进行动力学分析,解决风机维护问题.方法利用三维绘图软件Solid Works建立了齿轮齿条的三维实体模型,在Ansys Workbench中建立了有限元模型,利用瞬态动力学模块分析风载大小的变化对平台运行机构的影响.结果通过对平台运行机构在强风,高空的工作环境下的有限元分析和电机突然启制动对齿轮齿条的瞬态动力学分析,得出风机内部维修平台运行机构在风机特定工况下,接触应力随时间变化的仿真曲线.齿轮齿条的最大接触应力在144.9~146.5 MPa波动,并在约0.2s以后稳定在145.7 MPa,符合所选取齿轮齿条材料的许用应力要求.结论平台齿轮齿条运行机构在选定的特殊工况下都能安全工作,当风场风速与所吊重物尺寸存在指定关系时可以进行吊装作业,所选取的运行机构的结构形式也为同类风机内部维修平台的设计与优化提供参考.