某直升机传动系统中间减速器齿轮齿面擦伤问题研究

通过对某型直升机传动系统中间减速器齿轮齿面擦伤问题的原因进行分析和排查,引入齿顶圆角a、b值作为辅助判断齿顶圆角与齿面、齿顶转接情况,确定是由于输出齿轮齿顶圆角偏小且与齿面转接未圆滑过渡导致的齿面擦伤。本文对故障机理进行了详细分析,针对故障原因从设计、工艺两方面提出了改进措施,经试验验证有效。

齿轮齿根过渡圆角的计算方法及控制的研究

齿根过渡曲线的曲率半径大小,影响渐开线起始圆直径和齿根强度。本文定量分析了齿轮齿根部最大过渡圆角的设计计算方法,采用欧拉一萨瓦里共轭齿面曲率的关系,从理论上建立了齿条型刀具的刀尖圆角与被切齿轮齿根圆角的对应关系,为齿轮设计和加工提供了理论依据。从工艺的角度,研究了粗切滚刀的刀尖圆角的设计及选用原则,以及磨削齿条的刀尖圆角与渐开线起始圆的相互关系。本文的研究对合理设计齿根圆角、合理设计和选用齿轮滚刀、精确修整齿轮磨削砂轮、保证渐开线起始圆直径,都具有实际应用价值。

HGT准双曲面齿轮精确建模和加载接触分析

以加工方法 HGT为研究对象,根据格里森HGT准双曲面齿轮的加工方法和加工原理,并以摇台机床为基础,推导了理论工作齿面方程和齿根过渡曲面方程,在此基础上建立了3维几何仿真模型,并对齿轮副进行了轮齿加载接触分析,得到齿轮副在拟真实工况下的齿面印痕、传动误差曲线和载荷分配系数。最后通过切齿试验验证了理论推导的正确性。仿真和试验结果表明:1)齿轮重合度大,传动平稳;2)当大轮加载扭矩超过一定值(500 N·m)时,轮齿会出现边缘接触。该研究为齿轮的强度和振动分析等提供了可靠的前提条件。

齿根过渡曲面对正交面齿轮弯曲强度影响

为更加真实有效地分析正交面齿轮弯曲强度,本文推导了正交面齿轮齿面方程及齿根过渡曲面方程,构建了正交面齿轮的全部齿廓,并利用Pro/E软件分别生成了两种全齿廓正交面齿轮三维实体模型。基于内切抛物线理论分析论证了正交面齿轮的最大弯曲应力位置是在沿齿高方向齿面的上半部分而非齿根处。利用ANSYS软件分别对齿顶圆角和齿顶尖角插齿刀所切制的两种面齿轮三齿模型进行了弯曲强度分析。研究结果表明,齿顶圆角插齿刀所切制的齿根过渡曲面提高了正交面齿轮的弯曲强度。

齿轮齿根部最佳过渡圆角的计算

研究齿轮齿根部过渡曲线的确定方法 ,给出了最佳过渡圆角的计算方法 ,为齿轮设计和加工时过渡圆角的确定提供了依据。

含过渡曲面的弧齿锥齿轮齿面精确建模

针对用SGM法加工的弧齿锥齿轮,根据刀具、机床和被加工齿轮的相互运动及切齿过程,由齿轮啮合方程和弧齿锥齿轮切齿原理详细地推导出弧齿锥齿轮过渡曲面和齿廓曲面方程,得到弧齿锥齿轮精确数学模型,根据一对锥齿轮的加工参数在MATLAB中编程计算并采集了齿面数据点,然后导入Pro/E建立了含有过渡曲面的弧齿锥齿轮三维模型。建立的含过渡曲面的弧齿锥齿轮模型为弧齿锥齿轮的数字化制造与有限元分析提供基础条件。

含齿根过渡曲面的弧齿锥齿轮有限元精确建模

针对齿轮加工的展成法,建立了弧齿锥齿轮轮齿齿面展成坐标系。采用双面刀盘加工大轮齿槽的两个侧面,建立了双面刀盘的数学模型,推导了直线刀刃的切削锥面方程和刀尖圆角方程;采用单面刀盘加工小轮轮齿的两个侧面,建立了单面刀盘的数学模型,推导了直线刀刃的切削锥面方程和刀尖圆角方程。按照从摇台到轮坯的坐标转化顺序,从刀具方程得到了被加工齿轮的工作齿面方程和齿根过渡曲面方程。针对弧齿锥齿轮轮齿齿廓端面特征,给出了精确划分轮齿有限元网格的方法。对某弧齿锥齿轮副,在MATLAB环境下获得了含齿根过渡曲面的精确轮齿有限元模型。为承载接触分析和应力计算奠定基础。

小模数塑料齿轮齿根过渡圆角算法优化

针对塑料齿轮经常出现齿轮齿根断裂的现象,再结合塑料齿轮注塑成型时会收缩的特性,提出了一种对塑料齿轮过渡曲线圆角半径进行精确设计的新方法。通过ANSYS Workbench(AWE)软件进行静力学分析、验证,最终解决了塑料齿轮齿根应力集中的现象,为小模数塑料齿轮参数化设计提供一定参考。

采用孔穴方法改变受载齿轮应力分布状态的研究

根据渐开线齿轮的齿廓方程,建立孔穴齿轮结构应力计算的有限元数学模型。在有限元分析的基础上,研究齿轮轮齿端面开孔对受载轮齿应力的影响。通过改变孔的大小、位置及数目来改变齿根应力的大小和分布状态,降低轮齿受拉侧齿根弯曲应力最大值,以延长齿轮的弯曲疲劳寿命。

双圆弧齿轮轮齿弯曲应力的研究

用三维边界元法对GB12759-91双圆弧齿轮的轮齿弯曲应力进行了分析计算,并在此基础上得出齿根应力与法向载荷之间、齿腰应力与法向载荷之间、齿根应力与当量曲率半径之间及齿腰应力与当量曲率半径之间的关系曲线.研究表明,大螺旋角或小载荷时,齿腰应力大于齿根应力.因此,齿腰应力也是关键环节,需受到重视.

基于空间接触的齿根过渡曲线对齿轮弯曲强度影响分析

在齿轮基本尺寸不变的情况下提高渐开线齿轮强度是一个重要课题。提出一种基于实际物理力学模型的渐开线斜齿轮三维模型空间多齿对同时接触的分析方法,应用Pro/E软件,以齿根过渡曲线分别为典型的双圆弧和单圆弧的两对变位斜齿轮模型为研究对象,按照一定的啮合角度变化,得到全方位接触分析结果,确保齿根弯曲强度结果的较高可靠性。通过对两种齿轮齿根应力的比较得出结论:算例中过渡曲线为双圆弧的齿轮齿根应力约为单圆弧齿轮齿根应力的1.3～1.5倍。最后通过VB(Visual basic)语言对Catia软件进行二次开发的方式仿真加工出上述两种齿轮模型,并在相同条件下进行有限元分析。在仿真加工出齿轮模型的齿根过渡圆弧曲率半径不完全一致的情况下,其齿根应力也满足1.3～1.5倍的结论。该分析方法可为齿根单圆弧齿轮的推广与应用提供基础支持。

齿根过渡圆角处应力的分析计算

分别用传统的材料力学的方法计算了在齿轮设计过程中 ,轮齿齿根处弯曲应力和在同样的条件下 ,用有限元方法分析了不同齿根过渡圆角齿形的齿根剖面上各点以及过渡圆角处各节点的应力值。此结果和方法为选择正确的应力集中系数 。

插制齿轮的直角坐标齿廓方程

应用齿廓法线法,推导出插齿加工的直齿内、外齿轮的直角坐标齿廓方程,给出了齿廓各段曲线起点与终点的确定方法。

基于齿根圆角圆心所在位置的时变啮合刚度修正模型

因接触齿对数的变化以及接触位置变化,将导致作为齿轮系统动力学的最重要的内部激励-时变啮合刚度发生变化。然而,目前的研究不能精确的采用解析模型来计算齿根圆与基圆之间的势能,将导致时变啮合刚度的计算误差。针对这个问题,基于势能法,提出了一个精确考虑齿根圆与基圆之间的势能的计算时变啮合刚度的解析模型,根据齿根圆角圆心所在位置,研究了不同参数条件下轮齿时变啮合刚度的算法,与有限元仿真结果的对比表明:提出的修正算法能更为精确地计算轮齿的时变啮合刚度,可减小解析法计算刚度的误差,为齿轮振动分析提供了一个新的途径。

变半径齿根圆角锥齿轮几何建模与疲劳强度仿真分析

针对直齿锥齿轮的齿根大多采用0.3倍模数的定半径圆角过渡,容易造成齿根弯曲应力偏大、锥齿轮使用寿命降低等问题,提出了一种变半径齿根圆角锥齿轮的设计方法。建立了标准齿根圆锥下的变半径齿根圆角一般方程;基于某电动汽车差速器定半径非标行星齿轮,推导出不同齿根圆锥下的齿根变半径圆角的一般方程,对非标行星齿轮进行了优化设计。通过有限元动力学和疲劳寿命仿真分析得知,变半径齿根圆角相较于半径最大的定半径圆角,锥齿轮平均齿根弯曲应力减小了10.8%、疲劳损伤降低了6.6%。所提出的设计方法提升了锥齿轮力学性能和疲劳寿命。

基于圆柱齿轮齿顶修形的弧线齿面齿轮齿面设计研究

面齿轮是一种由渐开线圆柱齿轮与近似锥齿轮相互啮合的一种新的齿轮传动形式。弧线齿面齿轮是以渐开线弧线齿圆柱齿轮为假想刀具包络展成的面齿轮。推导了面齿轮工作齿面方程,并对圆柱齿轮齿顶进行圆角化修形设计;推导了截面圆角方程、圆角曲面方程以及修形后的弧线齿面齿轮过渡曲面方程,并通过Matlab对两种齿顶形式的圆柱齿轮建立数学模型,得知齿顶圆角包络产生的面齿轮要比齿顶尖角包络产生的面齿轮在内径齿根部的齿厚更大。研究结果表明,对刀具齿顶进行圆角化不仅可以避免面齿轮与圆柱齿轮边缘接触导致面齿轮齿面磨损,还可以增大面齿轮内径齿根处的厚度,该种面齿轮修形方式也为其他齿形面齿轮提供了理论依据。

油泵锥齿轮断裂故障研究

某型油泵从动锥齿轮在产品寿命试验过程中,出现齿根断裂故障,为定位故障原因,为后续齿轮设计、生产和加工提供理论依据,开展齿轮振动特性及齿根过渡圆角对应力分布影响分析。建立齿轮有限元模型,进行振动固有特性计算;采用Campbell共振图法,获得工作转速状态下各共振点频率安全裕度。建立不同齿根过渡圆角模型,分析弯曲应力分布随过渡圆角变化趋势,得到工作转速状态下的应力安全裕度。齿根过渡圆角减小,加剧齿根应力集中,降低疲劳寿命,导致齿轮断裂故障。通过油泵锥齿轮断裂故障研究,给出齿根过渡圆角范围,严格控制加工参数,提高油泵锥齿轮工作寿命。

强化汽车齿轮的有效途径——计算顶隙与齿轮弯曲强度

文章提出了计算顶隙的概念及计算方法，全面分析后指出计算顶隙可以极大地提高齿轮的承载能力，为产品设计人员设计高强度齿轮提供了一种行之有效的设计方法。

双圆弧齿轮齿腰应力的研究

本文用回归分析法求得了ＧＢ１２７５９—９１型双圆弧齿轮的齿腰应力的计算公式。研究表明，大螺旋角或小载荷时，齿腰应力大于齿根应力。因此，齿腰是一个薄弱环节，应受到重视。

滚齿渐开线起始点计算方法研究

主要介绍了滚齿工序在加工渐开线齿廓时生成齿根过渡曲线的几种形式,简单描述了设计齿根圆角与生产中齿根圆角的关系,并给出了过渡齿根圆弧和渐开线曲线坐标表达式,通过拟合出两条曲线的交点,即是滚刀加工有效渐开线起始点。为了解齿根过渡曲线生成过程、掌握渐开线全齿形曲线规律及加工制造提供一定方法和思路。