齿根过渡圆角对齿轮弯曲强度的影响

主要论述齿根过渡圆角对齿轮弯曲强度的影响,利用Kisssoft软件计算不同齿根过渡圆角下齿根弯曲强度及其安全系数,利用零件的S-N曲线计算在设定工况下齿轮的损伤率,并通过静态耐久试验验证齿根过渡圆角对齿根弯曲强度的影响很大,为齿轮强度优化提供了参考.     

基于应力释放提高齿轮弯曲强度方法的研究

齿轮齿根圆角部位的应力集中是影响齿轮弯曲疲劳的重要因素,为了提高齿轮的弯曲疲劳强度,在齿面开应力释放圆孔使齿根应力重新分布来减小齿根最大弯曲拉应力。采用二维有限元计算圆孔的半径及最佳位置,通过三维有限元模型进行验证及接触应力计算,并进行弯曲疲劳极限分析。结果表明:对于选定参数的齿轮,齿面开圆孔可以使齿根应力重新分布来减小齿根最大弯曲拉应力,大大提高齿轮的弯曲疲劳寿命并减小齿轮质量;但应力的减小与开孔的位置及圆孔的大小有很大关系,存在最佳的圆孔大小和圆孔位置;齿轮参数不同也会引起最佳圆孔位置和大小的改变,并且齿根应力的微量减少都会使弯曲疲劳寿命大幅度提高。     

齿根圆角大小的计算及测量方法

主要论述齿根圆角大小——影响齿轮弯曲强度的要因之一的计算及测量方法,通过论述齿根圆角大小的计算方法,说明齿根圆角大小对齿轮弯曲强度的影响,同时介绍了在实际零部件质量控制过程中,如何通过测量的方法保证齿根圆角的大小,从而保证齿轮的弯曲强度。     

基于残余应力的轮齿齿根强化对弯曲疲劳强度影响研究综述

随着工程技术的不断发展,弯曲疲劳强度成为齿轮进一步发展的重要限制因素,且弯曲疲劳失效相较于齿面失效更具危险性。结合齿轮弯曲疲劳折断机理及裂纹扩展过程,系统阐述了齿根裂纹萌生重要影响因素(包括齿根过渡圆角、磨削台阶及残余应力场等)对齿根弯曲疲劳性能的影响;基于残余应力和表面及亚表面组织可控的齿面强化机理,进一步分析了改善齿轮弯曲疲劳性能的表面强化工艺(包括喷丸强化、齿根磨削工艺等)及其研究进展;着重探讨了齿根磨削对齿轮弯曲疲劳性能的影响。为工程实际中优化齿轮设计及制造、改善齿轮弯曲疲劳性能提供理论依据和技术参考。     

点线啮合齿轮齿根弯曲应力研究

提出点线啮合齿轮齿根弯曲应力计算方法,修正了大齿轮的齿根弯曲应力计算公式,在公未中增加大齿轮弯曲强度提高倍数.通过有限元仿真和试验验证了点线啮合齿轮齿根弯曲应力计算方法,并得出点线啮合齿轮弯曲疲劳强度比渐开线圆柱齿轮至少要提高15%的结论.     

基于高弯曲强度的齿轮过渡曲线分析

齿根过渡曲线是影响齿轮弯曲强度的重要因素。为了提高齿轮弯曲强度,延长齿轮的工作寿命,从齿轮根部过渡曲线的加工刀具设计入手,分别考虑圆角刀顶、单圆弧刀顶、双圆弧刀顶,建立齿轮过渡曲线成形方程,确定齿轮根部强度敏感部位和应力集中系数的关系模型,探究齿轮不同过渡曲线对齿轮弯曲强度的影响,用有限元法对理论分析计算的结果进行验证。研究表明:使用双圆弧刀顶的刀具加工出的齿轮,其齿根弯曲强度比普通齿轮的齿根弯曲强度有很大提高,为高弯曲强度齿轮设计提供理论依据。     

基于椭圆齿顶刀具的渐开线齿轮齿根过渡曲线的研究

提出了加工齿轮刀具顶部设计成椭圆弧段,生成的曲线作为渐开线齿轮的齿根过渡曲线,对刀具椭圆方程进行求解,并利用齿廓法线法求解了齿根过渡曲线方程。进行齿轮的齿根过渡曲线干涉分析,通过ANSYS软件对齿轮弯曲强度进行有限元分析,并与基于单圆弧齿顶刀具的渐开线齿轮弯曲强度对比。结果表明:该齿轮不会发生齿根过渡曲线干涉,并且能够得到与基于单圆弧齿顶刀具的渐开线齿轮基本相同的弯曲强度。     

齿轮弯曲强度的计算机仿真分析

仪器仪表行业广泛使用齿轮传动,齿轮强度的高低直接影响着仪器仪表的测试精度和可靠性。齿根过渡曲线的形状对齿根弯曲强度有重要影响,为了提高齿轮的弯曲强度,就有必要研究齿根过渡曲线。本文利用MATLAB软件,研制开发了齿轮弯曲强度的计算机仿真程序,该程序逐点计算齿轮过渡曲线处的弯曲应力大小,以便找出弯曲应力的最大值和最大应力发生的位置;同时利用有限元软件ANSYS,建立轮齿模型,仿真分析轮齿受力时的齿根弯曲应力的分布状态,本文研究为进一步进行齿轮弯曲强度的测试研究奠定了良好的理论基础。     

摩擦力对机床重要硬齿面齿轮齿根弯曲疲劳强度的影响

研究了摩擦力对机床齿轮齿根弯曲疲劳强度的影响。经过分析计算，推导出包括轮齿间摩擦力在内的齿根弯曲疲劳强度验算公式及简化验算公式。计算表明：一般情况下轮齿间摩擦力产生的影响甚微。因此，对于软齿面机床齿轮传动或不重要的硬齿面机床齿轮传动可不计轮齿间摩擦力对齿根弯曲疲劳强度的影响。但对重要的硬齿面机床齿轮传动应按本文导出的简化验算公式校验齿根弯曲疲劳强度。     

WN齿轮副多点啮合负载及弯曲强度特征的研究

为了探析WN(Wildhaber-Novikov)齿轮传动的弯曲强度特征及失效原因,提出了基于WN齿轮多点啮合的齿根应力计算原理和方法。针对WN齿轮负载传动的点接触和弹性变形特征,建立了齿根弯曲强度分析模型。根据啮合过程中负载、啮合齿轮副和接触点数的变化进行了齿根弯曲应力的计算,利用有限元方法分析了啮合传动中螺旋角以及中心距误差等对最大齿根应力的影响,揭示了WN齿轮传动的失效原因和弯曲强度特征。通过齿根应力实验测试以及和渐开线齿轮的比较证实了本方法的可靠性。     

销齿副销齿和轮齿弯曲应力有限元分析

对于常用齿轮轮齿弯曲应力的有限元分析已多有研究,但对于应用日渐广泛的销齿传动的销轮销齿和齿轮轮齿弯曲应力有限元分析迄今尚未见报导。本文将Pro/E和ANSYS相结合,对销齿副销齿和轮齿弯曲应力进行了有限元分析,得出了弯曲应力等值分布图,为销齿传动的精确设计及弯曲应力的深入研究提供了有益的分析数据。     

非对称齿廓齿轮弯曲疲劳强度理论分析与试验

为提高齿轮承载能力设计齿轮两侧压力角不等的非对称渐开线新齿形,推导双压力角非对称齿廓齿轮工作齿侧与非工作齿侧的渐开线齿廓方程和齿根过渡曲线方程,通过迭代计算和优化策略提出非对称齿廓齿轮疲劳强度解析法计算公式。编制生成非对称齿轮齿廓的参数化程序,在此基础上建立非对称齿廓齿轮有限元分析模型。通过解析法对不同压力角组合的非对称齿廓齿轮弯曲应力和危险截面位置计算得出,随着工作齿侧压力角的增大齿根最大弯曲应力逐渐降低,单齿啮合区向齿顶偏移;通过对有限元模型进行计算得出的结果与解析法一致,应用最小二乘法拟合出非对称齿廓齿轮齿根弯曲应力随工作齿侧压力角变化的计算公式。采用数控电火花线切割方法加工制造非对称与标准齿廓齿轮,在高频疲劳试验机上采用双齿脉动加载方法对其进行疲劳强度试验。试验结果表明,非对称齿廓齿轮在相同寿命下比对称齿轮极限载荷提高了50%,非对称齿廓齿轮的应力值变化趋势与前两种方法是一致的。     

关于面齿轮接触和弯曲应力有限元计算方法的研究

根据面齿轮加工基本坐标系和齿轮啮合原理,由刀具齿面方程和坐标转换矩阵建立了面齿轮齿面方程,通过编程计算出面齿轮齿面点,实现了面齿轮三维可视化建模。采用三维有限元分析方法,研究了5种不同载荷条件下面齿轮传动的接触应力、弯曲应力和重合度的变化规律。计算结果表明,随着载荷的增大,面齿轮齿面接触区和重合度增大;在单齿啮合时,面齿轮接触和弯曲应力最大,弯曲应力最大值出现在沿齿高方向靠近中间的位置。本文对面齿轮传动的强度设计具有一定的指导意义。     

A study on the bending stress of the hollow sun gear in a planetary gear train

Generally, planetary gear type traveling reduction gear is composed of multiple planetary gear stages and has a hollow sun gear in the last stage planetary gear. In designing reduction gear, it is important to evaluate accurately the bending stress at the tooth root of the sun gear as the sun gear is the weakest component in the reduction gear system. Although bending stress can be calculated easily using gear standard codes such as the American Gear Manufacturers Association (AGMA) and International Organization for Standardization (ISO) 6336 for almost all gears, meticulous calculation is needed for the hollow sun gear because of its low backup ratio (rim thickness divided by tooth height) and comparatively large root fillet radius. In this study, a finite element analysis (FEA) is carried out to investigate the effect of rim thickness and root fillet radius on bending stress at the tooth root of the hollow sun gear. In standard codes, bending stress at the tooth root is calculated linearly with a constant slope for the backup ratio below 1.2. However, the effect of the rim thickness on bending stress is more complex in the planetary gear system. Bending stresses calculated by FEA with various backup ratios and root filler radii are compared with the bending stresses calculated by the standard codes.     

准双曲面齿轮的修正节锥设计方法及切齿试验

为了提高准双曲面齿轮的强度和耐磨性,提高准双曲面齿轮的使用寿命,提出准双曲面齿轮的修正节锥设计方法。在不改变大轮外径和中点工作齿高的的情况下,令大轮的齿顶高系数fa≤ ,从而可以导出新的节锥参数,此时新的节锥与面锥重合或在准双曲面齿轮实体之外。利用齿面接触分析(TCA)、齿面承载接触分析(LTCA)和有限元法(FEM),分析齿轮副的啮合性态、齿面接触应力、齿根最大拉伸应力和齿根最大压缩应力。计算机模拟显示,采用修正节锥设计方法设计的准双曲面齿轮的齿面接触应力、齿根最大拉伸应力和齿根最大压缩应力显著减少,采用修正节锥设计方法设计的准双曲面齿轮在加工过程中可用一般的刀具,不需要特殊的工具。     

常见齿轮过渡曲线对应齿轮弯曲应力的比较分析

为了全面而深刻地了解齿轮过渡曲线,延长齿轮的工作寿命,从齿轮加工刀具入手对常见齿轮过渡曲线对应的齿轮弯曲应力进行了有限元分析,并将常规齿轮弯曲应力计算中的齿轮单对齿啮合区上界点引入到有限元载荷计算中,以提高有限元计算精度,最后将有限元计算的齿轮最大弯曲应力点与齿轮危险截面弦齿厚进行了对比,以验证结果的正确性。研究表明,应用齿轮过渡曲线设计方法所生成的齿轮,不但使齿形描述方便,而且使弯曲应力的分析更加准确。     

变位系数对齿轮齿根弯曲应力影响的研究

利用有限元法计算齿轮整个啮合过程的齿根弯曲应力,得到了不同变位系数与齿根弯曲应力的对应关系。分析结果表明,变位系数对于小齿轮齿根弯曲应力的影响较大,而对于大齿轮影响则较小。当变位系数在一定范围内变化时,齿根应力存在一个最小值。     

减速齿轮传动中主动轮齿根弯曲疲劳的计算

传动齿轮强度理论认为,齿间滑动摩擦对齿轮齿根弯曲疲劳的影响可忽略不计。针对此说法,本文作者对带惰轮的起重减速齿轮传动中主动轮受国情况展开全面的分析研究,推导出包括齿间滑动摩擦力在内的,实际外载荷作用下的主动轮齿根弯曲疲劳应力计算公式。结果表明,齿间摩擦力对含惰轮的减速齿轮传动中主动轮齿根弯曲疲劳强度的影响不可忽视。     

不同重合度非圆齿轮设计及弯曲应力分析

非圆齿轮传动具有广泛的应用场景。针对非圆齿轮传动,采用齿轮啮合原理和材料力学等原理及方法,提出了大重合度非圆齿轮设计方法。探讨了非圆齿轮传动原理和节曲线构建方法,计算了其节曲线曲率半径和重合度方程。建立了不同重合度非圆齿轮轮齿时变啮合刚度与载荷分配率计算模型,推导了不同重合度非圆齿轮齿根弯曲应力方程。探讨了不同结构参数下非圆齿轮副重合度、时变啮合刚度、时变载荷分配率及齿根弯曲应力变化规律,确定了轮齿所受最大载荷位置。开展了不同重合度非圆齿轮齿根弯曲应力仿真分析和实验测量,与理论计算结果进行了对比分析,最大误差分别约为4.8%和5.9%,验证了理论方法的合理性与正确性,为大重合度非圆齿轮传动的工程应用奠定了基础。