准双曲面齿轮准静态接触分析和试验研究

建立了精确的准双曲面齿轮的轮齿面和过渡曲面数学模型;选择用平均接触椭圆长半轴、接触线方向角和传动误差曲线交点来评价齿面接触斑点和传动误差;以一个准双曲面齿轮副为计算实例,建立了适合准静态齿面接触分析的准双曲面齿轮传动系统有限元分析模型;通过准静态加载齿面接触特性分析,得到齿根弯曲应力、接触应力和传动误差的变化规律,分析载荷的影响情况,并比较了有限元结果与经验公式计算结果。开发了准双曲面齿轮试验台,进行齿面接触斑点和齿根弯曲应力检测,试验结果与仿真结果的一致性较好。     

变位面齿轮副小轮双向修形轮齿接触分析

建立了变位面齿轮的加工和啮合坐标系,推导了变位小轮和变位面齿轮的齿面方程,将变位小轮理论齿面与修形曲面叠加构造了精确的修形齿面,对齿面进行了仿真并可视化,并对变位面齿轮副中小轮双向修形后进行了齿面接触分析,计算了不同安装误差下的啮合轨迹和几何传动误差,算例表明,修形后获得了开口向下2阶抛物线几何传动误差,降低了接触印痕对安装误差的敏感性,变位面齿轮副传动啮合性能得到改善。     

高齿准双曲面齿轮的轮齿加载接触分析

给出了准双曲面齿轮齿加载接触分析的数学模型和加载接触分析的求解方法，计算了高齿准双曲面齿轮和普通齿准双曲面齿轮副的加载接触过程，对比了两种齿轮在不同工况和安装误差条件下的齿面印痕、齿面载荷分布、齿间载荷分配和承载传动误差，证明了高齿准双曲面齿轮副齿面载载体分布、齿间载荷分配和承载传动误差，证明了高齿准双曲面齿轮副齿面载荷分布和齿间载荷的分配合理，接触印痕受安装误差的影响较小，具有较高的强度和较好的动态特性。     

采用曲面综合法的复杂齿面微分修形与拓扑结构设计

针对高减比准双曲面(HRH)齿轮空间曲面极端扭转、曲率修正难度大的问题,提出了刀具双向修形点接触齿面修正方法。利用ease-off曲面综合法、齿面微分修形、拓扑结构精益化设计,实现了点接触齿面啮合质量的精确控制。建立了曲面综合法齿面微分精益化设计计算流程,给出了轻修形、内对角重修形、内对角轻修形三种拓扑结构设计形式;利用齿面承载接触分析(LTCA)方法,对比了上述三种形式的齿面啮合刚度、传动误差及载荷分布特性,其中内对角轻修形方式的接触性能最好。进行了HRH齿轮动态啮合性能试验,齿面接触斑点检验了点接触齿面ease-off梯度特征。研究结果表明,实测振动特性变化规律与啮合刚度、承载传动误差(LTE)理论仿真分析一致。齿轮在较宽转速与载荷范围运转平稳,验证了所设计HRH齿轮的齿形关系正确,微分精益化修形控制良好。     

高齿准双曲面齿轮的研究

研究基于局部综合法的高齿准双曲面齿轮ＨＦＴ法切齿参数的设计,给出用ＨＦＴ法加工准双曲面齿轮副的齿面接触分析方法,并在此基础上,比较了普通齿和高齿２种准双曲面齿轮副的传动误差曲线和啮合区。结果表明,高齿准双曲面齿轮副具有较好的啮合性能。     

基于差齿面拓扑的轮齿承载拟赫兹接触分析

基于齿条曲面多项式与齿轮公切共轭产形原理,建立了数值齿面、差齿面ease-off模型;通过ease-off曲面映射,解析了齿面接触路径、传动误差、接触线等轮齿啮合特性信息。利用势能法、变形协调方程与拟赫兹接触分析解决了齿面载荷计算、边缘接触应力求解问题,获得了轮齿啮合刚度、传动误差、齿间载荷分担、载荷分布、接触应力等齿面啮合的时变历程特性。计算结果与第三方软件的计算结果具有较好的一致性。     

Ease-off拓扑修正的准双曲面齿轮齿面修形方法

为了提升驱动桥准双曲面齿轮传动的啮合性能,针对准双曲面齿轮刀倾半展成法(HFT)提出一种Ease-off拓扑修正方法。在建立齿面共轭啮合数学模型的基础上,推导出小轮基准齿面方程,通过计算小轮实际齿面与基准齿面之间的偏差,构建出Ease-off拓扑。借助二阶多项表达式对Ease-off拓扑分解,计算出齿面失配系数,通过调整齿面失配系数构建出修正Ease-off拓扑。通过比较当前Ease-off拓扑与修正Ease-off拓扑,消除小轮当前齿面与修正齿面之间的偏差,反求出小轮加工参数。最后以一对准双曲面齿轮为例进行齿面拓扑修形与磨齿加工,实际齿面印痕与仿真结果一致,验证了齿面拓扑修形方法的有效性。齿面加载接触分析结果表明,修形后齿面接触应力分布得到了改善,实际载荷下齿面接触重合度增加,从而验证了修形方案的合理性。     

全工序法准双曲面齿轮建模与有限元分析

研究了全工序法准双曲面齿轮,即大轮成形法、小轮螺旋成形法加工的齿面建模、加工切削仿真和有限元分析。借助坐标变换和空间啮合理论,推导小轮齿面方程;根据机床调整参数,在CATIA中模拟刀盘和轮坯的展成运动,进行切削加工仿真,建立高精度的齿轮副实体模型;利用有限元软件Abaqus对齿轮副进行接触分析,计算并提取整个啮合过程的齿根弯曲应力和齿面接触应力,为准双曲面齿轮的强度设计提供参考。     

机床调整参数误差对小轮齿面误差影响规律的理论研究

研究机床调整参数误差对变性法加工的准双曲面齿轮小轮齿面误差的影响规律.基于齿轮啮合原理建立准双曲面齿轮小轮的理论齿面方程和误差齿面方程,推导机床调整参数误差作用下的齿面任一点法向误差的解析表达式,提出机床调整参数误差对齿面法向误差的影响系数概念,依此判断各项机床调整参数误差对齿面误差的影响程度.通过理论齿面和误差齿面的比较,确定各项机床调整参数误差作用下齿面节点处法向误差的变化规律,以及全齿面法向误差的变化规律.由解析法和非线性迭代法求解共同确定了准双曲面齿轮加工过程中对齿面误差影响较大的调整参数误差项.研究内容和方法可为准双曲面齿轮齿面误差补偿修正提供理论依据和实践指导.     

小交错角面铣准双曲面齿轮副的几何设计与啮合特性

提出一种针对小交错角面铣准双曲面齿轮的几何设计方法,推导了基于单叶双曲面副瞬时轴线的空间节圆锥副设计参数几何关系,提出了考虑齿根平滑过渡的小交错角准双曲面齿轮副啮合特性控制方法。建立了齿轮副啮合模型与有限元分析模型,研究了不同外载荷对齿面啮合特性的影响。小交错角齿轮传动原理样机验证了准双曲面齿轮可在小交错角极端几何尺度下平稳工作。