人字齿轮星型传动系统优化修形设计

齿轮修形是改善齿轮传动动态特性的一种重要手段。应用人字齿轮于星型轮系构成人字齿轮星型传动系统,研究了修形齿面建模和承载传动误差计算方法。以承载传动误差幅值最小为目标,分别进行了太阳轮与星轮啮合副和星轮与内齿圈啮合副修形优化设计。将优化设计得到的修形量重新分配,并通过TCA和LTCA技术验证了分配方法合理性。该研究成果为星型轮系修形设计提供了理论依据。     

修形人字齿轮传动系统动态特性分析

利用抛物线代替齿条刀具切削刃上的部分直线,实现人字齿轮齿高修形;通过预控抛物线型传动误差,结合刀具切削刃的方程,推导齿条刀具与轮齿的啮合方程,实现人字齿轮齿向修形。建立人字齿轮弯-扭耦合动力学模型和系统的振动微分方程。根据人字齿轮轮齿接触分析方法(TCA)求出齿高修形和齿向修形齿轮的传动误差,并作为误差激励代入人字齿轮动力学方程中,进行修形人字齿轮的动特性研究。通过计算得出预控抛物线传动误差修形可以降低人字齿轮传动的动载系数,从而更有效地达到减振降噪的目的。     

基于KISSsoft动车组传动齿轮修形优化设计

以某高速动车组传动齿轮系统为例,用齿轮设计软件KISSsoft计算了传动过程中齿轮支撑轴的变形。通过修形补偿轴系变形对齿轮副啮合性能的影响,比较了修形前后齿轮副啮合的接触斑点、齿面线载荷分布以及传递误差,以确保动车组齿轮传动系统能够更加平稳可靠的工作。所进行的研究工作对动车组齿轮副设计有重要的参考价值。     

基于齿轮时变啮合过程的修形齿面设计方法研究

斜齿轮啮合过程中的理想齿面为渐开螺旋面,但在实际的服役过程中,由于齿轮受载、热变形以及支承变形等因素的影响,实际齿面与理想齿面存在一定的偏差,通常采用齿面修形的方法来减小由于位置偏差引起的齿面偏载及振动。现有的修形方式往往采用考虑载荷大小的公式法计算修形量,虽然能在一定程度上提高传动性能,但仍存在设计精度不高的问题。提出一种基于齿轮时变啮合过程的拓扑修形齿面设计方法,以此来提高齿轮副传动的啮合性能。首先,通过沿斜齿轮接触迹线划分齿面的方式对石川公式进行改进,建立斜齿轮副齿面时变刚度模型;然后,根据齿轮副的实际啮合过程建立6自由度动力学方程;最后,根据动力学方程计算的齿面综合变形量设计补偿齿面拓扑修形量,并进行了动力学仿真。通过与采用传统公式法设计的修形齿轮进行仿真对比,验证了提出方法的有效性。     

圆弧齿廓刀具及齿向鼓形的斜齿轮拓扑修形

齿轮修形是改善齿轮传动特性的一种重要手段。提出了新的齿廓方向刀具圆弧修形及齿向鼓形修形的拓扑修形方案,利用齿轮啮合原理、齿轮接触分析(TCA)技术设计了修形参数,并研究了修形齿轮的误差灵敏度,包括螺旋角和压力角误差对接触印痕及传动误差的影响。研究表明,这种修形方案的误差灵敏度低,而且没有边缘接触,啮合性能较好。研究成果为斜齿轮修形设计提供了理论依据。     

齿廓方向修形的斜齿面齿轮啮合特性研究

主要研究了修形面齿轮副传动的啮合特性.提出了一种沿齿廓方向抛物线修形的面齿轮齿面结构,对传统斜齿面齿轮和修形的斜齿面齿轮副的啮合进行了比较.计算机仿真表明,修形的斜齿面齿轮传动啮合性能明显改善,接触路径沿两齿面齿长方向分布,有效避免了边缘接触;啮合区域对安装误差较为敏感,特别是轴夹角误差的大小,对啮合印痕在齿面上分布的影响尤其明显,容易导致接触区域向面齿轮的大端和小端偏移.     

基于KISSsoft的齿轮修形优化设计

以风电齿轮箱高速级齿轮传动为研究对象,利用KISSsoft软件进行齿轮修形优化设计。通过对比高速级齿轮原有单一目标齿轮修形设计及多目标修形优化两种状态下的计算结果,得出以提高齿面接触、齿根弯曲强度和齿面抗胶合能力,减小传递误差及改善齿面载荷分布的多目标修形设计可以有效地提高齿轮强度,改善啮合质量,降低齿轮传动振动和噪声。     

成形磨削人字齿轮齿面扭曲消减设计方法

齿面扭曲是螺旋线修形人字齿轮成形磨削时产生的一种加工误差,为了消减齿面扭曲,提高磨削精度,基于逆向思维提出了一种齿轮反扭曲加工计算方法来消减齿面扭曲引起的加工误差。根据成形磨削人字齿轮空间啮合坐标系,求解标准齿轮齿面、齿面扭曲和齿面反扭曲多位置处的接触线,并通过计算齿面法曲率和螺旋线修形量,建立人字齿轮齿面反扭曲模型;联合蒙特卡洛法对修形前后人字齿轮进行接触线优化,通过有限元方法分析齿面反扭曲和齿面扭曲的传动误差、齿面接触应力;最后,比较了修形后齿面扭曲和齿面反扭曲的动态特性。结果表明,齿面反扭曲加工能够有效消减人字齿轮齿面加工原理性误差,提高人字齿轮磨削精度。     

内啮合短齿高直齿轮承载传动误差研究

齿轮承载传动误差是评价齿轮动态啮合性能的一个重要指标,承载传动误差波动幅值越小,齿轮副动态啮合性能越好。针对目前直齿内啮合齿轮承载传动误差研究不充分的问题,以Romax软件为工具,建立内啮合短齿高直齿轮副模型,研究了内啮合短齿高直齿轮齿廓修形参数和螺旋线修形参数对承载传动误差波动幅值的影响,获得了修形参数对承载传动误差波动幅值的影响规律,并采用粒子群算法研究了内啮合短齿高直齿轮修形优化设计方法。研究成果为提高内啮合短齿高直齿轮的动态啮合性能提供了依据。     

齿轮综合修形方法的研究

在齿轮副传动过程中,弹性变形和安装误差是造成传动误差的主要来源,通过分析齿廓修形和齿向修形的不足,提出了一种新型的修形方法——综合修形,来提高齿轮副传动平稳性与承载能力;根据轮齿啮合弹性变形的规律确定了综合修形的相关参数,并推导出其计算公式.最后用有限元方法验证了综合修形可以明显改善齿轮副的齿面受力状态.     

真实啮合状态面齿轮副时变啮合刚度计算及系统振动特性分析

为了获得面齿轮传动系统真实啮合状态的时变啮合刚度,提出一种能够综合考虑齿面修形和安装误差,运用面齿轮轮齿接触分析(TCA)及承载接触分析(LTCA)技术的时变啮合刚度精确计算方法。构建了面齿轮副的TCA和LTCA模型,采用有限元和数学规划的方法获得轮齿接触变形及齿轮啮合力,计算得到面齿轮副精确时变啮合刚度,进而研究了修形参数对面齿轮系统时变啮合刚度的影响规律;在此基础上,建立了考虑时变啮合刚度以及综合传递误差等内部激励的面齿轮传动系统动力学模型,仿真了精确时变啮合刚度激励下的面齿轮传动系统振动响应,为面齿轮传动系统的动态设计提供了理论参考。     

修形直齿轮的啮合干涉与啮合间隙

修形直齿轮因误差因素在齿对的啮入和啮出位置会出现啮合干涉或啮合间隙。本文利用齿对的啮合变形与齿廓法向修形量、齿廓误差的关系,推导了啮合齿对在啮合线的啮入和啮出位置所存在的几何干涉或啮合间隙,得到了啮合重合度小于2和3的齿轮副啮合齿对的最大干涉量或间隙量的计算表达式,为分析修形直齿轮的啮合状态和修正齿轮修形参数奠定了基础。     

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。     

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.     

齿轮修形及其实现方法研究

介绍了齿轮齿形修形和齿向修形两种修形方法及修形齿轮的加工方法。齿形修形利用一对啮合齿的综合刚度来确定最大修形量,并在求出修形长度之后确定修形曲线方程;齿向修形同时考虑接触变形和歪斜度等因素来确定鼓形齿的最大鼓形量,并根据有效接触齿宽求出最大鼓形量的中心距。由有限元接触分析,验证了修形齿轮可以减小啮合应力集中,使齿轮传动更平稳。     

直齿轮减振修形优化设计

为了提高齿轮副实际齿面啮合性能,设计齿廓修形曲面,与理论齿面叠加构造了直齿轮实际修形齿面,结合TCA、LTCA技术,建立考虑啮入冲击、刚度激励的直齿轮弯扭耦合的多齿对振动模型,以传动误差幅值、啮合冲击、啮合线向相对加速度均方根最小进行多目标优化,设计了最佳修形齿面。研究表明:无修形齿轮的传动误差幅值随载荷增加而增大,修形后随载荷增加重合度逐渐增大,幅值会产生波动,然后保持稳定,修形后直齿轮啮入啮出端载荷明显降低,因此啮合冲击降低;该方法确定的齿轮修形参数精确、有效,能大幅度减小齿轮的振动。     

人字齿轮最佳齿向修形设计的Kriging响应面法

为了最大程度地降低人字齿轮时变啮合刚度引起的振动,改善齿面载荷分布不均,将人字齿轮两侧修形量单独考虑,提出一种以动载系数最小、结合Kriging响应面的人字齿轮最佳齿向修形设计方法。首先,根据两侧修形量与时变啮合刚度函数建立的BP神经预测网络来得到Kriging响应面所需的样本数据。然后,通过Kriging模型建立时变啮合刚度各参数响应面。其次,建立人字齿轮弯扭轴耦合动力学模型,并将Kriging预测的人字齿轮时变啮合刚度函数带入动力学微分方程中,求解动载系数并建立响应面,得到全局最优齿向修形参数。最后,通过算例证实人字齿两侧最佳鼓形量并不一致,能够较好地补偿人字齿轮实际传动中由于误差和变形导致的两侧不同的啮合歪斜度,所优化获得的修形人字齿轮动载系数相比未修形下的动载系数减少41.29%,且比常规修形方法(ISO)的减少了15.04%。     

计入行星架柔性的行星传动啮合特性分析及修形可靠性研究

以大功率风电齿轮箱中低速行星级传动为研究对象,通过建立计入行星架结构柔性的多体模型,对行星架进行静态分析求得其位移幅值和应力云图,并据此分析行星架柔性引起的传动件附加位移对行星级内外齿轮副啮合特性的影响。在此基础上,采用正交试验原理开展行星轮系的齿轮修形研究,以减轻因行星架柔性变形引起的啮合错位对齿轮啮合性能的负面效应。最后,针对提出的齿轮微观修形策略,运用可靠性理论研究因误差等随机因素引起的啮合错位量和齿轮微观修形参数的随机不确定性对传递误差波动量造成的影响。可靠性分析结果表明,啮合错位量和修形参数的随机不确定性对传递误差波动量的影响很小,表明所提的修形策略可用于指导行星齿轮的微观齿面修形。     

对数修形斜齿轮的接触分析

齿轮修形能减少轮齿边缘应力集中,提高其接触疲劳强度。首次将对数修形曲线应用在斜齿圆柱齿轮修形设计上,建立了斜齿轮接触分析的力学模型,计算分析单齿啮合及双齿啮合时接触区内接触应力分布以及轮齿表层内Mises应力场。结果表明,在不同啮合位置轮齿端部应力集中程度不同;对数修形后的斜齿轮轮齿端部应力集中状况得到了显著的改善;不同接触线上的修形量不同,使得不同啮合位置齿面修形达到相同效果。     

齿向修形齿轮啮合刚度及齿向载荷分布系数的计算研究

齿向修形技术已成为提高齿轮传动性能、降低振动噪声的主要手段之一。其中,啮合刚度、载荷分布系数是评价齿轮修形效果优劣的主要参数。考虑安装误差的影响,利用有限元准静态分析方法,对不同修形量齿轮的啮合刚度以及载荷分布系数开展定量计算。分析得到了安装误差、齿轮修形量对齿轮啮合刚度以及载荷分布系数的影响规律。结果表明,齿向修形不仅能增加齿轮的啮合刚度还可以降低不平行度误差引起的齿向载荷分布系数,安装误差一定时齿轮存在最佳值域的齿向修形量,偏离该值域时传动性能变差。