双渐开线齿轮传动模态分析及阶梯参数对动态特性的影响

双渐开线齿轮传动是一种新型齿轮传动。利用有限元分析软件对双渐开线齿轮传动进行了模态分析,并与同参数普通渐开线齿轮传动进行了对比。分析结果表明:与普通渐开线齿轮传动相比,双渐开线齿轮传动固有频率增大,最大振幅普遍减小,因此该传动系统啮合产生的噪音和轮齿发生共振的可能性降低。通过改变双渐开线齿轮阶梯参数,研究了相关参数对其齿轮系统动态性能的影响,为双渐开线齿轮传动的设计及阶梯参数的选择和优化提供了理论依据。     

相错轴渐开线螺旋齿轮副接触疲劳分析及修形影响

基于空间啮合理论,推导了相错轴渐开线螺旋齿轮副的啮合方程和齿面方程,编写Matlab程序,生成齿轮副的实体和装配模型,由显式动力学接触分析得到齿轮副的瞬态接触力、接触应力和输出转速,进而进行齿轮副疲劳寿命分析;研究不同齿廓修形量对齿轮副接触应力、输出转速波动及疲劳寿命的影响规律。结果表明,适度的修形可以减小齿轮副的动态接触应力,降低输出转速波动,提高疲劳寿命,但对接触力的影响不大;在一定范围内,增大修缘厚度可以减小齿轮副动态最大接触应力,提高疲劳寿命,但同时加剧输出转速波动;增大随修缘高度会增大齿轮副动态最大接触应力和输出转速波动,减小疲劳寿命。     

塑料斜齿轮与金属蜗杆传动机构疲劳寿命分析

高分子材料领域的快速发展,促进了中低载荷齿轮传动中金属齿轮塑料化的趋势。塑料斜齿轮常被用于代替金属蜗轮与金属蜗杆进行啮合传动,但金属与塑料材料的各方面性能差异较大,塑料斜齿轮损伤形式复杂,其疲劳寿命难以预测。针对这一问题,基于Hertz接触理论和航天领域形成的相对坐标法,运用多体动力学软件RecurDyn建立金属蜗杆与塑料斜齿轮的刚柔耦合动力学模型,获得了塑料斜齿轮在对应加载工况下的瞬态应力值,作为Durability模块中塑料斜齿轮的载荷输入值;引用德国塑料齿轮标准VDI 2736中POM齿轮疲劳寿命与接触应力幅值关系,得到塑料斜齿轮材料的S-N曲线,并基于应力时间历程寿命计算准则,对塑料斜齿轮的疲劳寿命进行了分析。通过疲劳台架实验验证了该分析模型的准确性,为后续塑料齿轮疲劳寿命的研究提供了理论依据。     

双渐开线齿轮齿面摩擦力对接触应力的影响

建立双渐开线齿轮有限元模型,分析齿面摩擦力对接触应力的影响,并与渐开线齿轮进行对比。结果表明:相同摩擦状态下,双渐开线齿轮与渐开线齿轮的最大等效接触应力的数值差别不大,但接触应力分布不同,渐开线齿轮节点附近接触应力比较高,双渐开线齿轮节点以下靠近齿根处接触应力比较高;齿面摩擦力对接触应力分布的影响不大,但对接触应力数值的影响很大,因此在进行接触应力分析时,必须考虑齿面摩擦力的影响;通过改变齿面间的润滑条件,减小齿面摩擦力,是提高齿轮抗点蚀能力和接触疲劳寿命的有效方法。     

高速重载斜齿圆柱齿轮传动的参数对性能的影响研究

基于刀具进行齿轮参数选取的传统设计方法,对于高速重载齿轮传动很难满足振动冲击小、质量轻等性能要求。基于齿轮传动的性能要求,建立了高速重载齿轮传动的参数直接设计方法。采用动载系数、最大接触应力和滑移率描述齿轮传动的性能指标,考察齿顶高系数、压力角、螺旋角、齿数比以及变位系数对齿轮性能的影响,为进行齿轮直接设计方法和参数优化奠定了理论基础。结果表明,增大齿顶高系数和螺旋角、减小压力角可以减小动载系数使得齿轮传动中的噪声和冲击减少;增大齿顶高系数、压力角和螺旋角可以减小齿面接触应力;减小齿数比可以减小滑移率;减小齿面接触应力和滑动率并在等滑移率曲线上选取变位系数能够避免齿面胶合和传动失效。     

汽车主减速器圆锥滚子轴承的最佳轴向预紧量

轴向预紧量会直接影响轴承的力学性能和使用寿命,以汽车主减速器用圆锥滚子轴承为研究对象,通过分析主减速器输出轴传动系统受力得到不同载荷工况下的齿轮载荷,并基于Romax建立主减速器输出轴-轴承系统模型,以齿轮载荷作为外载荷,分析轴向预紧量对轴承内部接触状态和疲劳寿命的影响。得出结论:随预紧量增大,受载滚子数增多,滚子与套圈最大接触载荷先减小后增大,最大接触应力先减小后增大;轴承寿命随预紧量的增大先增大后减小;最佳预紧量随径向载荷的增大而增大。     

基于多目标优化的差速器齿轮修形

为降低差速器齿轮在传动过程中的振动和噪声,采用了行星齿轮齿廓修形和偏心螺旋线修形。通过KISSSoft分析了齿廓修形量、螺旋线修形量、螺旋线修形因子Ⅰ和螺旋线修形因子Ⅱ对传动误差峰值差、齿面最大接触应力、行星齿轮齿根弯曲应力和半轴齿轮齿根弯曲应力的影响,通过Minitab建立4个响应量的回归方程,得到以传动误差峰值差最小、齿面最大接触应力最小以及行星齿轮齿根弯曲应力不大于1 100 MPa为目标的修形方案,修形后传动误差峰值差降低了11.39%,齿面最大接触应力下降了3.89%,行星齿轮和半轴齿轮的齿根弯曲应力分别下降了4.40%和5.62%。最后,采用有限元仿真分析,验证了修形后的差速器齿轮的疲劳寿命满足要求,并通过台架试验进行了验证。     

混合动力变速箱齿轮的修形与仿真研究

为了解决混合动力变速箱齿轮副在实际工作过程中出现的偏载现象,针对某混合动力轻卡变速箱减速齿轮副出现的齿轮偏载问题,通过齿轮分析软件Romax对啮合的斜齿轮进行三维建模,在运行设定的混合动力变速箱常用工况下对其中一对齿轮副进行仿真分析,并使用二代遗传算法进行了齿轮修形。修形结果表明,在不同工况下齿轮副的传动误差值、齿面接触载荷以及最大接触应力均有所减小,齿面偏载情况得到改善;齿轮啮合性能以及寿命得到了提高。研究为混合动力变速箱齿轮修形提供了理论参考。     

带式啮合介质齿轮传动接触强度研究

基于Merritt理论,建立了带式啮合介质齿轮传动的简化接触模型,为这种传动金属轮齿与非金属带构成的摩擦副之间的摩擦特性与润滑机理研究奠定了基础。运用接触有限元法,与同参数同工况的普通渐开线齿轮的最大接触应力进行对比,结果表明：由于柔性介质带的存在,带式啮合介质齿轮的接触应力降低。利用有限元方法分析介质带性能参数对齿轮传动性能的影响,结果表明：介质带材料的弹性模量是影响该传动接触强度的主要因素。     

基于有限元法的正交面齿轮疲劳特性探究

基于齿轮几何学原理,利用刀具的齿廓方程,推导了与之共轭的正交面齿轮的齿面和齿根方程,编写Matlab程序生成了正交面齿轮齿面和齿根点云,在Imagewear和UG中生成了面齿轮传动的实体和装配模型。对正交面齿轮传动真实载荷谱15种工况的载荷历程进行雨流计数,得到载荷循环数、均值与幅值的关系,在此基础上,在FE-SAFE中采用Brown-Miller算法对正交面齿轮传动进行了疲劳寿命分析,研究了表面粗糙度和载荷对面齿轮疲劳寿命的影响规律。结果表明,面齿轮在啮合齿顶处寿命最低;面齿轮寿命随表面粗糙度和载荷的增加而减小,疲劳寿命对载荷较敏感。     

汽车变速器表面涂层齿轮疲劳性能试验与接触强度研究

在齿面制备减摩涂层可以有效地改善接触条件,提高齿轮疲劳寿命。文中主要研究减摩涂层对齿轮接触强度的影响规律。首先,在SRV标准试件表面制备涂层,通过摩擦磨损试验获得涂层试件间摩擦因数变化曲线;其次,对无涂层和有涂层的汽车自动变速器齿轮进行疲劳耐久试验,通过测量得到试验后齿轮的表面形貌特征;最后,根据齿轮非线性弹塑性接触理论,建立粗糙表面的齿轮接触强度分析模型,得出减摩涂层在提高齿轮接触疲劳强度中的作用。研究结果表明,磷酸锰转化涂层通过降低齿轮接触应力从而可以提高齿轮的疲劳耐久寿命;齿轮最大接触应力随粗糙度呈现先降低后升高的趋势。为涂层齿轮强度设计提供理论指导。     

电动汽车变速箱齿轮修形技术研究

电动汽车变速箱是电动汽车噪声的主要来源。为减小变速箱斜齿轮由于弹性变形和制造误差引起的啮合冲击,使变速箱传动平稳及改善啮合噪声,有必要研究齿轮修形技术。利用Pro/E软件建立斜齿轮的参数化模型并导人到ANSYS Workbench中进行接触有限元分析,并对3种修形方案的接触应力进行比较。结果表明:斜齿轮副采用合理的修形方案可以降低最大接触应力峰值,消除啮合冲击,同时提高变速箱齿轮传动的平稳性。     

弧齿锥齿轮不同载荷有限元多齿接触研究

根据弧齿锥齿轮铣齿加工的数学模型,求得弧齿锥齿轮的齿面参数,建立精确的三维模型。应用ANSYS Workbench软件分析弧齿锥齿轮多齿啮合状态下不同载荷时的接触应力变化规律,得到了较为准确的弧齿锥齿轮接触应力,为该齿轮的疲劳寿命计算提供了理论依据。     

变位系数对超高转速齿轮副的疲劳寿命优化

为了研究变位系数对超高转速、冲击载荷下齿轮系统传动系统的疲劳寿命的影响,文中采用三维建模软件NX10.0对现有绿篱机的高速齿轮副进行了建模,通过有限元分析软件ANSYS对其进行了变形量与最大主应力分析,以及完成了综合使用寿命的计算,根据木桶原理,得出现有变位系数选取不合理。文中分别对主、从动齿轮在对应的变位系数取值区间范围内进行多组取值分析计算,在等强度设计原则下,对此处齿轮副变为系数进行了优化。优化后的主、从动齿的最大变形量分别减小了1.16%,16.01%,以及该对齿轮副的使用疲劳寿命提升了9.01倍。这对该款绿篱机的后续优化提供了指导意义。     

基于行驶仿真试验的齿轮疲劳寿命分析

利用虚拟样机模型,通过行驶仿真试验获取了传动箱齿轮在各任务剖面的动态载荷谱。通过三维接触应力分析,得到了齿轮危险点的应力-时间历程,用插值法对恒转矩下获得的仿真载荷进行了修正,分析了载荷的分布规律,采用权系数法确定了多工况的二维联合概率分布函数,建立了传动箱齿轮在全寿命里程的疲劳设计谱。采用二维概率Miner准则计算了零件的疲劳寿命,并分析了相关参数对齿轮寿命的影响。     

水泥球磨机调心滚子轴承接触应力和寿命分析

介绍了球磨机小齿轮轴两端调心滚子轴承载荷的计算方法,建立Romax轴系仿真模型,分析了径向力、齿轮推力、温度对轴承接触应力和寿命的影响,结果表明:随径向力增大,轴承最大接触应力增大,寿命减小;随齿轮推力增大,游动端轴承的接触应力和寿命几乎无变化,固定端轴承列1和列2接触应力变化趋势不同,0~225 kN,列1呈减小趋势,列2呈增大趋势,超过225 kN后,列1略有增加,列2略有减小,固定端轴承寿命减小;随温度升高,轴承接触应力变化较小,在50℃内,轴承寿命基本保持不变,当温度继续升高,轴承寿命急剧下降。     

基于ANSYS的斜齿轮接触动力学分析

对齿轮接触动力学原理进行了研究,基于ANSYS建立了一对斜齿轮的有限元模型,根据接触动力学原理和有限元多点约束技术进行了动态接触分析。通过求解获得了齿轮在啮合过程的接触状态和齿根弯曲应力的变化规律,求出了齿面最大接触应力和齿根最大弯曲应力。结果表明,基于ANSYS的斜齿轮接触动力学模拟可以反应啮合过程中实际的动态响应,为精确计算齿轮的强度和疲劳寿命提供了可靠保证。     

基于Workbench差速器齿轮的疲劳分析

使用CATIA软件对差速器齿轮进行实体建模,通过Workbench软件的高效率模型导入功能实现了CATIA和Workbench的联合仿真,对差速器齿轮进行动力学分析以及疲劳分析。基于汽车在行驶过程中差速器的2个典型的工况下,建立齿轮接触有限元模型,分别计算齿轮啮合时的应力大小,以接触应力最大值作为计算差速器齿轮的疲劳分析输入值。结果表明,差速器齿轮的疲劳危险位置产生在齿轮齿面接触区域和齿轮齿根处,并且验证了此结果满足齿轮的寿命设计要求。所利用的Workbench快速获取零部件的相关疲劳寿命的方法,可以有效地降低产品的研发周期与成本,具有一定的工程意义。     

液力变速器行星齿轮传动接触分析

利用三维建模软件UG精确地建立了行星齿轮传动的三维模型,并在分析时进行了相应简化。选定变速器四挡工况,运用ANSYS Workbench对参与传动的P3行星齿轮机构进行静态接触分析和瞬态动力学分析,得到了齿轮啮合的最大接触应力值、轮齿变形量、最大瞬态冲击力以及冲击力稳态值,验证了设计结构强度和可靠性,并与理论结果进行对比验证了软件分析的正确性。     

考虑表面粗糙度的面齿轮齿面接触应力分析

根据齿轮啮合原理,得出了面齿轮的齿面方程,求得面齿轮齿面曲率。结合赫兹接触理论,推导了点接触面齿轮传动接触点的接触应力及应力沿齿面的分布规律,从齿根到齿顶,齿面接触应力先增大后减小,在靠近齿面中点处达到最大值。由粗糙表面接触理论,分析了面齿轮齿面微观弹塑性变形时的接触面积,并得到粗糙齿面接触时面齿轮齿面接触应力及其分布。对比分析了几种不同粗糙度条件下面齿轮齿面接触应力的变化规律,结果表明:齿面接触应力随表面粗糙度的增大而增大,与齿根处相比,齿顶接触应力受表面粗糙度影响更大。文中的分析可为面齿轮磨损及润滑机理的研究提供依据。