卵形齿轮副计算机辅助分析系统研究

根据非圆齿轮的加工原理 ,建立了卵形齿轮的齿廓计算模型 ,开发了卵形齿轮副的计算机辅助设计与分析系统 ,进而分析了卵形齿轮副的若干几何和啮合特性 :传动比、压力角、根切现象、齿廓曲率半径等 ,为设计人员提供了完整的设计和分析平台 ,并可将系统输出的齿廓坐标或齿廓图形直接用于线切割加工。     

直线—圆弧齿廓内齿轮副的齿形优化设计

圆弧齿廓外齿轮和直线齿廓内齿轮都可以通过磨削加工解决内齿轮副硬齿面的加工问题,用圆弧齿廓替代与直线齿廓内齿轮啮合的外齿轮齿廓会引起啮合传动误差,通过误差分析,提出了其误差计算公式,以该啮合传动误差为最小作为目标函数,对直线-圆弧齿廓内齿轮副齿形进行了优化设计,结果表明齿形误差仅为几微米.     

直线一圆弧齿廓内齿轮副的齿形优化设计

圆弧齿廓外齿轮和直线齿廓内齿轮都可以通过磨削加工解决内齿轮副硬齿面的加工问题,用圆弧齿廓替代与直线齿廓内齿轮啮合的外齿轮齿廓会引起啮合传动误差,通过误差分析,提出了其误差计算公式,以该啮合传动误差为最小作为目标函数,对直线一圆弧齿廓内齿轮副齿形进行了优化设计,结果表明齿形误差仅为几微米。     

翻板机主减速器齿轮修形

对齿轮副进行齿廓修形和齿向修形,可以减小由轮齿受载变形和制造误差引起的啮合冲击,从而提高齿轮的啮合性能和承载能力.给出了翻板机主减速器的主要参数,对一级齿轮副进行了齿廓弹性变形和齿向弹性变形计算,确定了齿廓和齿向修形量.减速器现场检测结果,验证了齿轮修形的良好效果.     

用工具斜齿条法加工斜齿非圆齿轮的啮合理论模型

介绍了斜齿非圆齿轮齿廓的形成原理,针对用工具斜齿条法加工斜齿非圆齿轮动轴线变传动比复杂的运动几何关系,建立了其理论研究的数学模型,对斜齿非圆齿轮齿廓端面截形、节曲柱面截形及瞬时接触线进行了分析。论证了斜齿非圆齿轮齿廓为直纹面,其节曲柱面截形是变导程等螺旋角的螺旋线,平行轴斜齿非圆齿轮传动的瞬时接触线是直线。     

直线-圆弧齿廓内齿轮副啮合效率分析

经过齿形优化,用圆弧齿廓替代与直线齿廓内齿轮啮合的共轭外齿轮齿廓,利于解决内外齿轮硬齿面加工问题.就其啮合性能,提出了直线-圆弧齿廓内齿轮副啮合性能之一的重合度和啮合效率的计算公式,并进行了算例比较.结果表明,直线-圆弧齿廓内齿轮副的重合度小于同模数同齿数的渐开线齿廓内齿轮副;在仅探讨几何参数和啮合参数影响的情况下,直线-圆弧齿廓内齿轮副的啮合效率明显高于渐开线齿廓内齿轮副.     

锥形面齿轮副的几何展成及轮齿接触分析

为了解决面齿轮同轴分扭构型中不同支路面齿轮副的齿侧间隙调整问题,使输入轮或惰轮支路之间载荷分配更均衡,对锥形面齿轮副进行了研究。推导了齿廓修形的锥形渐开线齿轮和齿廓修形的面齿轮齿面几何,研究了面齿轮齿宽限制条件。为了评价锥形面齿轮副的传动性能,进行了轮齿接触分析(Tooth contact analysis, TCA)和应力分析。研究结果表明:为了保证锥形面齿轮副传动强度,锥形渐开线齿轮半锥角不宜过大;锥形面齿轮副对误差有较好的耐受性;对锥形渐开线齿轮或者面齿轮进行齿廓修形后,能有效避免边缘接触;在几乎不影响啮合传动的情况下,可通过改变小齿轮轴向安装位置,调整锥形面齿轮副的齿侧间隙。锥形面齿轮副适用于类似同轴面齿轮分扭传动构型等需要调整齿侧间隙的传动场合。     

两级星型齿轮传动系统低振动齿廓修形设计研究

针对两级星型齿轮传动系统，为降低系统振动、提升系统性能，开展齿廓修形方法和动力学建模研究。并基于此开展修形参数对系统动态啮合力齿频幅值的影响规律研究，确定齿廓修形参数设计范围。获得齿廓修形参数的非劣解集合，以内外齿轮副啮合频率对应的幅值最小为目标，确定系统齿廓修形参数。开展未修形与修形齿轮系统的动态响应分析，验证了系统齿廓修形设计方法的可行性。结果表明，合理的修形参数可以有效地减小系统的振动。     

齿轮齿廓误差的检测与分析

齿轮的齿廓误差是影响齿轮传动平稳性及产生传动噪声的主要因素。在检测齿轮齿廓误差的基础上,分析研究了齿轮的齿廓误差对齿轮传动平稳性和传动噪声的影响,提出了齿轮副综合齿廓误差的概念,认为影响齿轮传动平稳性的是齿轮副的综合齿廓误差。     

渐开线球齿轮指状铣刀齿廓曲线的设计

根据渐开线球齿轮的仿形加工原理，设计一种具有渐开线齿廓的指状铣刀。通过理论分析，确定齿廓曲线上渐开线的计算公式，重点阐述齿根过渡曲线设计的方法，解决了不同参数的球齿轮指状铣刀齿廓曲线设计问题。     

基于KISSsoft的齿顶修缘方法对比

分析了齿轮齿顶修缘的原理及应用方法,并以公司某齿轮产品为例,利用齿轮设计软件KISSsoft模拟计算了齿轮设计手册推荐算法、KISSsoft推荐短齿廓修形算法、美国Dudley算法和德国Niemann算法4种不同的齿顶修缘算法。同时根据计算结果对比了不同算法对齿轮副啮合性能产生的影响。所进行的研究工作对齿轮副齿顶修缘设计有一定的参考价值。     

直线齿廓内齿轮传动副的齿形设计及运动仿真

推导了内齿轮为直线齿廓的内齿轮副中共轭外齿轮的齿廓曲线方程,提出了该齿轮副几何尺寸计算主要关系式,讨论了内齿齿形半角的取值极限,并通过基于Pro/e的三维模型进行了运动仿真,结果显示本文设计出的齿轮副其啮合连续平稳无干涉。     

高重合度摆线内齿轮副齿面接触强度研究

合理的齿轮强度计算是实现齿轮结构设计及优化、保证留有适当裕量的基础。高重合度摆线内齿轮副同时参与啮合的轮齿对数较多,齿根弯曲应力很小,所以只需考虑齿面接触强度问题。基于改进能量法和赫兹弹性理论,推导了理想条件下该齿轮副的时变啮合刚度、齿间载荷分配和齿面接触强度计算模型。鉴于共轭齿廓节点处曲率半径为零,研究了节点附近不参与啮合的齿廓修形区域优化问题,在此基础上,通过将齿轮加工中产生的各种误差及侧隙转化为理论齿廓公法线上的偏移量,分析了不同加工误差对承载特性的影响程度,并在ABAQUS中进行了加载接触有限元分析验证。结果表明,该齿轮副对加工误差（侧隙）非常敏感,即对精度要求很高,为齿面接触强度计算和误差控制提供了技术支持。     

解析法设计椭圆齿轮齿廓

非圆齿轮是一种用于实现变传动比的齿轮机构,因其具有独特的几何与运动学特性,故在很多机构中被运用。椭圆齿轮的齿廓是实现传动比函数的载体,也是承受载荷的实体。其齿廓的设计、制造直接影响到机械的使用性能。针对椭圆齿轮的齿廓设计问题,用解析法获得了椭圆齿轮齿廓,其齿廓数据为数控加工和线切割加工提供了加工点;为了验证解析法得到的椭圆齿轮齿廓精度,对比分析了其与折算齿形法绘制的齿廓数据,发现两者齿廓近似相同且有足够的精度,这有益于进一步研究非圆齿轮齿廓。     

大型风电传动齿轮成形铣削刀具刃形曲线设计

基于成形原理加工齿轮廓形的盘铣刀是生产大型风电传动齿轮的必备刀具。然而,受加工原理误差影响,传统齿轮盘铣刀只能针对特定模数和齿数齿轮进行加工,刀具通用性差。传统刀具廓形不能够保证被加工齿轮的加工精度与使用寿命,无法最大程度发挥成形铣削的原理优势。基于此建立了齿轮渐开线实际廓形曲线数学模型,分析了共轭齿条顶角相对运动轨迹,建立了齿根过渡曲线方程,依据齿根过渡圆弧空间相对位置,重构了不同形式齿廓曲线的设计方式;基于逆向投影法,以被加工齿轮的各项参数为变量,建立了刀片刃形曲线数学模型,根据刀片空间包络原理,重构了可转位齿轮盘铣刀廓形曲线设计方式;进行了齿轮齿廓及刀片刃形曲线数值分析,研究了大型风电传动齿轮齿廓曲线以及可转位齿轮盘铣刀刀片刃形曲线的主要形式,研究结果为大型齿轮廓形成型加工提供技术支持。     

内斜齿轮拓扑修形与传动误差仿真研究

为提高内斜齿轮传动副的啮合性能,提出一种内斜齿轮拓扑修形方法。根据齿廓、螺旋线修形原理推导得出内斜齿轮修形齿面方程;预置齿廓、螺旋线修形系数,运用齿轮啮合原理构建内斜齿轮副的接触分析(TCA)模型,得出在不同的修形系数下的传动误差;通过有限元仿真分析,得出在不同的修形系数、不同载荷下的传动误差。结果表明,在不同的工况条件下应选择不同的修形系数才能满足使用要求,该方法对成形磨削的拓扑修形内斜齿轮设计提供了参考。     

内螺旋齿轮电火花加工的齿形误差分析

讨论内螺旋齿轮电火花成形加工中齿形精度的主要因素,重点分析极间电场强度对放电间隙的影响。指出电火花加工渐开线齿轮时,沿渐开线齿廓不均匀的电场强度分布而产生的齿形误差是电火花加工渐开线齿轮齿形误差的主要误差因素。改变齿廓曲率半径以形成均匀分布的电场强度,即采用修形齿廓曲线,是保证齿形精度的有效途径。     

空气压缩机用高重合度斜齿轮副的疲劳寿命分析

针对现役空气压缩机用斜齿轮副的疲劳寿命预测问题,提出了一种基于CAE协同仿真技术的快速疲劳寿命预测方法。采用在ANSYS软件中建立高重合度斜齿轮副的三维静态非线性接触的多齿有限元模型,对齿轮副进行应力计算,进而采取齿廓修形以改善由于啮入或啮出冲击所引起的齿顶应力集中情况。在动力学分析软件ADAMS中得出载荷谱,并利用疲劳分析软件FE-SAFE对斜齿轮副的疲劳寿命做出预测。研究结果表明:齿廓修形可有效地降低啮入啮出冲击;ADAMS可以快速地获得载荷谱,修形后的斜齿轮副寿命能够满足设计要求,且与实际疲劳损伤情况相符。     

考虑轴线平行度误差及热变形的齿轮修形设计

以渐开线直齿圆柱齿轮副为研究对象,基于改进的摩擦热量离心抛射扩散模型计算齿面对流换热系数,综合有限元仿真及摩擦生热分析求得齿面热流量,计算了考虑轴线平行度误差的齿轮副本体温度,进而建立热-结构耦合分析模型,研究轴线平行度误差、温度影响下齿轮副的修形量,给出了确定合理齿廓及齿向修形量的方法。结果表明,温度对修形量有一定影响,轴线平行度误差使得齿轮副齿向两端啮入/啮出干涉量不同,存在偏载的齿轮副应按齿廓齿向综合修形方式对齿轮副修形。     

斜齿轮三维修形的优化设计

齿向修形和齿廓修形是提高高速重载齿轮传动性能的重要手段。由于斜齿轮传动时齿廓修形和齿向修形的相互干扰作用,传统的齿向修形和齿廓修形的独立设计方法已不能满足斜齿轮的修形要求。作者提出了一种斜齿轮三维修形的优化设计方法,结合了有限元、柔度矩阵和数学规划,达到了均化齿面载荷分布和改善动态性能的综合目标。