外啮合液压齿轮马达输出特性的统一简约式

为正确认识任意侧隙大小/偏置卸荷槽不同类型下齿轮马达的输出特性,基于啮合齿廓/输出特性不同的啮合线区间,以衡量侧隙大小的类型值和双卸荷槽对称线与齿轮副中心线的偏置值为变量,构建出转速/转矩等输出特性的统一简约式。结果表明,输出转速/转矩曲线可以由啮合齿廓的啮合转速/转矩曲线,通过输出特性啮合线区间的截取而直接得到;对称卸荷槽类型下的均值转速最小,均值转矩最大,转速/转矩的脉动系数最小;小侧隙较大的卸荷槽偏置范围和调速/调矩范围更大;小侧隙和对称卸荷槽类型的均值转速更小,均值转矩更大,转速/转矩的脉动系数更小;马达转矩脉动式与齿轮泵流量脉动式完全一致;转矩脉动系数略小于转速脉动系数,大齿数情况下可近似为相等;追求高转速时,应选用大侧隙和卸荷槽极限偏置的类型组合;追求大转矩或高输出脉动质量时,应选用小侧隙和对称卸荷槽的类型组合等。得出的输出特性的获取方法更简单、原理更清晰、形式更简洁、结果更可靠。

正交面齿轮传动的两类界线

为了建立系统的正交面齿轮传动啮合界线与曲率干涉界线理论,本文通过求解非线方程组获得了两类界线的数值解。证明了啮合界线在小轮齿面上是渐开线;其共轭线也是渐开线。发现干涉界线一般有2条,近齿面干涉界线存在于面齿轮内端附近,大致沿齿高走向。近齿面干涉界点存在平凡解,是干涉界线和啮合界线共轭线的交点,位于传动副瞬时相对转动轴上。基于近齿面干涉界线,建立了面齿轮无根切内径公式,通过数值迭代可以获得内径准确值;还导出了无根切内径估算公式,便于设计中应用。

考虑点蚀情况的双渐开线齿轮动态特性研究

齿轮是机械传动系统的核心部件,点蚀与磨损是其主要失效的形式。为解决齿轮发生点蚀失效时双渐开线齿轮的时变啮合刚度与动态特性不明这一问题,采用接触线百分比法求解了发生点蚀时双渐开线齿轮的啮合刚度,并利用有限元法验证了算法的正确性。首先,对不同点蚀情况进行了分类,分析了不同点蚀数量对双渐开线齿轮接触线长度的影响;然后,基于接触线百分比法,利用轮齿载荷与轮齿变形的比值关系求解了不同点蚀情况下齿轮的啮合刚度,采用有限元法验证了算法的正确性,并对比分析了点蚀对双渐开线与普通渐开线齿轮啮合刚度的影响;最后,建立了两种齿轮的柔性多体动力学模型,基于冲激函数法分析了两种齿轮在不同点蚀情况下的动力学特性。研究结果表明:相同工况条件下,随着点蚀程度的加深,两种类型齿轮啮合刚度均不断减小,动态啮合力及振动角加速度幅值增加,其中双渐开线齿轮啮合力最大值为1.24×10^(5)N,角加速度最大值为2.66×10^(6)°/s^(2);相比于普通渐开线齿轮,双渐开线齿轮在点蚀影响下的啮合刚度变化更稳定,加速度幅值波动更平缓,具有更好的抵抗冲击能力和动力传递稳定性。

计入线外啮合的弧齿锥齿轮变速工况动力学分析

针对弧齿锥齿轮副的稳态和变速瞬态工况进行了研究。在稳态工况下,研究发现到齿轮副的振动位移、速度和动态啮合力表现出周期性波动的特征;在啮合周期的起始和结束位置,存在振动冲击现象;在时域分析中,动态啮合力的主要振幅在啮合频率(1916Hz)及其多个倍频处,最大振幅出现在5倍啮合频率处。在变速瞬态工况下,模拟了主动轮的匀速变速过程,观察了主动轮角速度随时间的变化。结果显示,变速瞬态引发更大振幅和动态啮合力波动。

A calculation method for friction coefficient and meshing efficiency of plastic line gear pair under dry friction conditions

A calculation method for the friction coefficient and meshing efficiency of plastic line gear(LG)pair under dry friction conditions was studied theoretically and experimentally,taking a polyoxymethylene parallel line gear pair(POM PLGP)as an example.Firstly,the geometric and mechanical models of PLGP were built by considering the effects of misalignment and loaded deformation under the actual operating condition.Then,the friction coefficient of POM specimens was obtained via the ball-on-disk experiment,of which the value varies between 0.35 and 0.45 under the experimental conditions.The calculation formula for the friction coefficient of POM LG pair was obtained by fitting the friction coefficient of the POM specimens,and the meshing efficiency of POM LG pair was calculated based on the calculation formula for friction coefficient and the meshing efficiency calculation approach.Finally,the meshing efficiency of POM PLGP specimens was measured using a homemade gear meshing efficiency test rig.The experimental results validated the feasibility of the proposed calculation method for the friction coefficient and meshing efficiency of the plastic LG pair.This study provides a method for the calculation of the friction coefficient and meshing efficiency of plastic gear pairs under dry friction conditions.It also provides the basis for the wear calculation of plastic LG pair under dry friction conditions.

机车牵引齿轮实际重合度的分析研究

实际重合度是轮齿修缘后啮合性能的重要评价指标,修缘量的选取对轮齿实际重合度具有直接影响,目前主流的经典重合度公式难以建立修缘量与实际重合度的对应关系。通过分析齿轮修缘的基本机理,研究主、从动齿轮齿顶修缘量的确定方法,以修缘前后轮齿法向载荷方向及实际啮合线长度的变化规律为基础,提出了修缘后实际重合度的分析计算方法,结合实例分析了某型号牵引齿轮修缘前后不同工况下的实际重合度,并与G.尼曼公式计算结果对比,为轮齿修缘品质提供了具有实用价值的检验指标。

点线啮合齿轮与渐开线齿轮啮合特性对比分析

以点线啮合齿轮副与渐开线齿轮副为研究对象,建立两种啮合齿轮的仿真模型,综合对比分析了点线啮合齿轮与渐开线齿轮在啮合传动误差、齿面载荷分布、齿面滑动速度分布、齿面接触应力分布、齿根弯曲应力分布、啮合接触迹线分析等方面的啮合特性。分析得知,点线啮合齿轮在上述啮合特性方面明显优于渐开线啮合齿轮。研究为全面理解点线啮合齿轮的传动特性提供了理论依据,对其推广应用具有一定参考价值。

不同工况下弹流润滑与齿轮动力学耦合研究

为探究线接触下齿轮传动系统与弹性流体动力润滑的耦合特性,研究采用广义有限元法建立两级齿轮传动系统,通过有限元法求啮合刚度,考虑齿轮润滑状态下的油膜刚度效应,综合叠加齿轮油膜刚度与啮合刚度,使用Newmark积分法对动力学方程进行求解,分析了耦合润滑后不同工况下齿轮啮合位置处的动力学特性和润滑特性。结果表明:齿轮综合刚度会随转速的增加而减小,随负载增加而增大;转速相比于负载对于油膜厚度影响较大,且考虑了轴的柔性后,传动系统在共振转速区内振幅变化显著,会对油膜厚度和系统振动产生一定影响,耦合油膜后在高速共振区内齿面动载荷变化明显。

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。

直齿单点线啮合齿轮传动综合刚度计算研究

当前点线啮合齿轮传动的综合刚度计算套用渐开线齿轮啮合刚度计算公式,精确度较低。文中以势能法计算直齿点线啮合齿轮传动单对齿时变啮合刚度的研究成果为基础,推导基于时变啮合刚度的直齿单点线啮合齿轮传动综合刚度计算公式,并通过有限元仿真验证的方法验证其计算精度,并将其与基于渐开线齿轮传动的综合刚度计算结果进行比较,验证基于时变啮合刚度的直齿点线啮合齿轮传动综合刚度计算公式的可信度。

渐开线弧齿圆柱齿轮及其啮合特性

阐明了渐开线弧齿圆柱齿轮的主要几何参数,利用微分几何理论推导出渐开线弧齿圆柱齿轮的齿面方程、共轭齿面方程以及齿轮副的啮合线、齿面接触线表达式,并通过计算机编程对弧齿圆柱齿轮的齿面、共轭齿面、啮合线及齿面接触线实现图形绘制,直观地揭示了弧齿圆柱齿轮在传动过程中的啮合特性。渐开线弧齿圆柱齿轮具有较长的齿面接触线和较大的啮合重合度,齿轮副啮合平稳性好。

参数化直线共轭内啮合泵齿廓设计方法

针对直线共轭内啮合泵齿廓设计,建立通用齿廓法线反转法求解共轭齿廓点数学模型,给出由啮合线求滑动率、啮合角、压力角的方法,揭示距离参数l对传动性能的影响规律;形成以齿厚系数k为参数的整体齿廓构成方法,提出重叠干涉的判定条件及齿根、齿顶干涉的解决方案。建立流量脉动及困油特性模型,通过对直线共轭内啮合泵性能仿真分析,结果表明该类泵具有流量脉动小、不易困油等优势,为系统性解决直线共轭内啮合泵齿廓设计提供方法。

齿廓修形斜齿轮副啮合刚度解析计算模型

斜齿轮的轮齿误差是一个三维空间问题,其齿廓修形后啮合刚度的解析计算方法不同于直齿轮。改进了斜齿轮三维空间啮合线长度及位置计算方法,实现了斜齿轮啮合线长度及啮合位置的快速计算;根据力、变形分解原理和刚度/误差耦合关系,提出了一种考虑轴向变形以及齿廓修缘的斜齿轮啮合刚度解析计算模型;以一组斜齿轮副为例,研究了斜齿轮啮合刚度与啮合线长度在一个啮合周期内的变化规律,分析了不同齿廓修形参数对斜齿轮啮合刚度的影响规律。研究结果表明:利用该模型不仅可以准确快速地计算斜齿轮副啮合刚度,而且还可以确定最佳齿廓修形量,为斜齿轮的齿廓修形提供理论指导。

边界条件和螺旋角对TI蜗杆传动啮合性能的影响

为准确地描述TI蜗杆副齿面的接触状况及确定齿面接触区域的大小,将边界问题引入接触线分析中.选用蜗杆副螺旋角β作为参数,推导了TI蜗杆副蜗轮齿面上啮合界限线存在的判定条件.分析表明,蜗轮齿面上啮合界限线的分布情况有4种:不存在啮合界限线,有一条啮合界限线,有两条啮合界限线,以及两条啮合界限线完全重合.采用使两条啮合界限线重合的螺旋角度,或略小于此值,均可获得较好的啮合质量.仿真结果验证了该结论的正确性.

基于接触线的二次包络TI蜗杆传动啮合性能分析

从接触线和啮合界限线的角度对二次包络TI蜗杆传动进行了接触性能分析。分析表明,只有当蜗轮齿面上的啮合界限线为一条或两条且这两条线不重合时,才能在二次包络TI蜗杆传动副的蜗轮齿面上得到二次接触线;在加工允许的范围内,螺旋角取较大的数值,能够较好地改善啮合性能,从而发挥二次包络TI蜗杆传动的优势。研究对合理选择设计参数具有指导意义。

齿轮弯曲强度有限元精确分析方法研究

通过计算轮齿弹性共轭接触迹,确定齿轮在啮合过程中各个位置的压力角、齿廓接触长度以及接触位置等参数。并对ANSYS进行二次开发,制作了一个精确计算齿轮弯曲强度有限元分析的软件。运用此软件对相同参数的渐开线齿轮与点线啮合齿轮进行弯曲强度的有限元精确计算,得出点线啮合齿轮比渐开线齿轮弯曲强度提高11.7%的结论。

点线啮合齿轮冷胶合计算研究

根据弹性流体动力润滑理论,运用道森和希金森公式计算点线啮合齿轮各啮合点最小油膜厚度及膜厚比以估计齿面间的润滑状态,判别是否产生冷胶合。推导啮合点的综合曲率半径计算公式,确定啮合点单位齿宽法向载荷。根据点线啮合齿轮实际发生冷胶合的位置,确定了最小油膜厚度计算点,并根据大量实际计算提出修正后的最小油膜厚度计算公式。

基于积分温度法的点线啮合齿轮热胶合计算研究

参照渐开线圆柱齿轮热胶合计算方法,在平均磨擦因数中相对曲率半径计算中,根据点线啮合齿轮啮合过程中两种节点位置及受载情况,提出了相对曲率半径计算公式。根据点线啮合齿轮的载荷分配情况,推算了节点前后啮合状态和接近节点啮合状态的重合度计算公式。提出了啮入系数中的点线啮合齿轮齿顶圆直径计算公式。

相交轴渐开线变厚齿轮几何设计与啮合特性分析

根据空间齿轮啮合原理,建立相交轴渐开线变厚齿轮传动工作节圆锥模型,确定工作节锥角、齿线倾斜角及两齿轮安装距。提出空间点接触到线接触的转变控制条件,实现相交轴齿轮副的近似线接触;推导齿轮变位系数对节圆锥左右两侧有效齿宽的影响;基于相交轴变厚齿轮副参数关系,分析设计参数对啮合主方向角(FPD角)和齿轮副重合度的影响;根据线接触控制条件完成齿轮副参数设计并采用有限元法进行啮合特性分析,结果表明,考虑线接触条件的节圆锥设计得到的相交轴齿轮副在加载情况下,啮合状态呈现明显的线接触且啮合区域达到整个区域的50%左右,试验验证了理论分析的正确性。

斜齿轮啮合线位置及长度的数值仿真

通过分析斜齿轮啮合过程,提出一种斜齿轮啮合线位置及长度的计算方法。通过数值仿真研究了斜齿轮啮合线位置及长度的时变规律。以某车辆变速器斜齿轮传动系统为例,确定了输入、输出轴斜齿轮副的啮合线位置,计算了啮合线长度总和,获得了随斜齿轮旋转位置时变的啮合线位置及长度总和,并讨论了螺旋角对斜齿轮的啮合线长度总和的影响。结果表明:与直齿轮不同,斜齿轮的啮合线长度连续周期变化。存在一个或几个特定的螺旋角,使斜齿轮的啮合线长度总和不变。