基于势能原理的铰接支撑齿条-齿轮时变啮合刚度解析计算

齿轮齿条传动是一种重要的机械传动方式,其内部时变啮合刚度是一种主要的激励源,对系统振动噪声水平有着重要影响。针对齿轮齿条时变啮合刚度高效、准确的解析计算问题,提出了一种基于势能原理的铰接支撑齿条与齿轮啮合刚度解析计算方法,计算获得了不同参数下的齿轮齿条时变啮合刚度,并利用有限元法验证了建立的解析计算模型的正确性。同时,利用建立的解析计算方法分析了垂向间隙、压力角、齿条长度等参数对齿轮齿条时变啮合刚度的影响规律。结果表明,建立的解析计算方法能够准确计算齿轮齿条时变啮合刚度,为齿轮齿条传动系统动态特性分析提供了理论支撑。     

伸缩货叉齿轮齿条虚拟样机装配的研究

简要介绍了齿轮齿条式伸缩货叉的工作原理,为使伸缩货叉上的齿轮齿条各啮合点能够准确啮合,防止轮齿干涉产生,结合Wolfram Mathematica、SolidWorks和AutoCAD软件进行计算和虚拟样机试验,通过原理推导提出了一种能够准确装配齿轮齿条的方法,并给出了对应的计算方法和案例,解决了闭合齿轮齿条的装配精度问题,从而为齿轮齿条式伸缩货叉的实际装配提供了依据。     

三峡升船机齿条试验装置传动效率计算分析与试验验证

三峡升船机齿条试验装置传动系统主要由驱动齿轮箱、驱动齿轮齿条、负载齿轮齿条以及负载齿轮箱等4部分组成。为了更好地计算分析三峡升船机齿条试验装置的传动效率,通过建立的齿轮箱传动效率计算模型,对试验装置中的4个组成部分以及装置总传动效率和耗电量分别进行计算分析,并与试验数据测得的输入转速和转矩、输出转速和转矩等数据进行对比分析,验证了计算模型和试验数据的准确性,为低速重载齿轮箱和齿轮齿条的传动效率研究奠定基础。     

大模数磨损齿轮齿条静力学分析

针对磨损故障形式下的齿轮齿条起升机构,通过分析计算相同载荷下1/12磨损、1/6磨损、1/4磨损下的齿轮齿条基本参数变化情况,利用将齿轮齿条磨损问题量化为ISO相关基本参数改变的方法,对正常和不同磨损故障形势下的弯曲强度进行理论计算,得到其弯曲应力理论计算值.再通过有限元方法对正常和1/12磨损、1/6磨损、1/4磨损下的大模数齿轮齿条起升机构进行静力学分析,研究不同磨损状况下齿轮齿条的弯曲应力和接触应力应变分布规律,并将静力学分析得出的弯曲应力分析结果与利用ISO公式计算的弯曲强度计算结果进行对比分析,验证了将齿轮齿条磨损问题转化为相关基本参数改变问题的可行性,并通过对大模数故障齿轮齿条起升机构的静力学分析,得到其故障形式下的静力学特性,为大模数齿轮齿条起升机构的故障诊断和运行健康评估提供必要的理论基础.     

车轮踏面磨耗对齿轨列车齿轮齿条接触状态影响研究

针对齿轨列车车轮踏面磨耗情况下难以探究齿轮齿条接触状态规律的问题,提出了一种基于Hertz接触理论的考虑车轮踏面磨耗情况的齿轮齿条齿面接触应力计算模型。首先,分析了磨耗情况下齿轮齿条的接触关系,获得了接触应力计算关键参数随车轮磨耗的变化规律,并结合Hertz接触理论构建了考虑车轮磨耗的齿轮齿条接触应力计算模型;然后,选取某工程齿轮齿条参数进行计算,获得了磨耗周期内的齿面接触应力分布,并通过27组有限元仿真试验获得了不同磨耗量、不同接触位置的齿轮齿条接触应力数据,与上述计算模型结果进行了对比;最后,运用上述计算模型进一步分析了车轮磨耗影响接触应力规律的内在机制和关键因素。结果表明,模型结果与仿真计算结果的最大相对误差为7.71%,验证了计算模型的准确性;车轮踏面磨耗量越大,齿轮齿条啮入点附近的接触应力越大,其影响机制是车轮磨耗导致啮入点附近驱动齿轮曲率半径急剧减小;增大初始中心距和齿条齿顶圆角影响系数,可降低车轮踏面磨耗对接触应力的影响,并可通过减小高度调整周期来优化接触状态情况。     

基于ADAMS的齿轮齿条刚柔耦合啮合分析

通过CATIA建立大型民机齿轮齿条式前轮转弯机构中齿轮齿条运动机构的三维实体模型,在ABAQUS中建立有限元模型并定义相关接触参数,对齿轮齿条啮合情况进行齿面接触应力以及齿根弯曲应力的分析。以Hertz弹性碰撞理论为基础,在ADAMS中进行了齿轮齿条刚体啮合力计算。并在刚体啮合力计算的基础上将齿轮和齿条作为柔性体,在ADAMS中进行刚柔耦合啮合力及齿根应力分析,将啮合力结果与刚体分析进行对比发现其基本吻合,而齿根弯曲应力与有限元分析结果则相差24.8%。     

一种变比齿条齿廓设计优化方法

提出一种变比齿条数字设计方法。该方法克服了布尔减运算法不能精确建模的弊端;将变比齿轮齿条副中的渐开线齿轮离散成端截面方向上无限薄的齿轮元的集合,建立了变比齿条齿廓点高度值计算的数学模型;通过布尔减运算建模法确定变比齿条齿廓包络区间及变比齿条各个齿廓点对应的渐开线齿轮转角范围和变比齿条位移范围;采用数值计算方法求解变比齿条齿廓点高度值计算的数学模型,得到变比齿条齿廓点云模型。试制了样件,测试了变比齿轮齿条副的实际传动比,通过理论传动比曲线与实际传动比曲线的对比验证了该方法的有效性。     

基于有限元法的齿轮齿条式摆动液压缸的强度分析

针对某液压缸厂齿轮齿条式摆动液压缸的安全问题,采用有限元软件对齿轮齿条的强度问题进行计算分析。三维建模后导入有限元软件ANSYS Workbench ,以Static Structure 模块计算啮合接触区域的应力分布和变形情况,针对计算结果对摆动液压缸可能出现的故障进行预测并寻找解决措施,为齿轮齿条式摆动液压缸的进一步优化提供了可靠、高效的理论支持。     

齿轮齿条钻机起升系统啮合特性分析

齿轮齿条钻机起升系统采用超静定结构设计,在下钻和起升过程中,由于载荷的不对称性影响齿轮齿条啮合运动的同步性,因此对不对称荷作用下的齿轮齿条啮合特性分析研究非常重要。以齿轮为研究对象,通过ABAQUS进行齿轮齿条啮合有限元分析的基础上,利用ADAMS和Solid Works联合仿真的方法,对不同类型载荷作用下的齿轮齿条啮合同步性进行了系统地研究,并进一步对各齿轮进行了强度校核。通过计算分析得出,不对称载荷偏向一边的齿轮受力明显大于另一侧,但仍在许可范围内,不过考虑到疲劳因素的影响,仍需增加齿轮强度。     

自升式海洋平台齿轮齿条接触应力分析

运用Pro/E软件对某自升式海洋平台升降系统的齿轮齿条进行三维建模,计算了平台在预压状态下齿轮齿条的应力,分析了齿轮齿条在不同啮合位置时的应力状况和齿轮及齿条齿面接触应力的分布情况,并着重对重点区域的接触应力进行了分析。结果表明,在一个啮合周期内,接触应力趋于对称分布,最大应力出现在单齿啮合区间;齿轮齿条啮合过程中,接触面上的最大应力出现在轮齿的边缘部位,沿齿宽方向逐渐递减。     

超大模数齿轮齿条承载能力影响因素研究

超大模数齿轮齿条的承载能力是影响升降系统安全性、可靠性的关键因素。针对某风电安装船齿轮齿条式升降系统中所采用的超大模数渐开线圆柱齿轮,分析影响齿轮齿条强度的主要参数。建立齿轮齿条啮合有限元分析模型,基于有限元法,研究齿轮的变位系数x、压力角α、齿顶高系数h*a、齿顶隙系数c*、齿根圆角半径系数ρ*f、模数m及齿条宽度b对齿轮与齿条接触强度及弯曲强度的影响规律。分析结果表明:每个参数对齿轮齿条承载能力都有较大程度的影响,但影响程度各不相同。     

自升式平台齿轮齿条参数优化研究

基于有限元软件ANSYS对某自升式平台齿轮齿条的强度进行了分析。从齿条齿宽和齿轮齿条齿根圆角半径2个方面研究探讨了提高齿轮强度的方法,并对齿条齿宽和齿轮齿条的齿根圆角半径进行了优化。研究结果表明,适当增大齿条齿宽可以减小齿轮齿条的接触应力,增大齿轮齿条的齿根圆角半径可以提高齿轮齿条的齿根弯曲强度。     

Optimization of asymmetric spur gear drives to improve the bending load capacity

In a given size of symmetric involute gear designed through conventional approach, as the load carrying capacity is restricted at the higher pressure angle due to tipping formation, the use of the asymmetric toothed gear to improve the fillet capacity in bending is examined in this study. Non-standard asymmetric rack cutters with required pressure angles and module are developed to generate the required pinion and gear of a drive with asymmetric involute surfaces and trochoidal fillet profiles. The respective profiles thus generated are optimized for balanced fillet stresses that are equal and possibly the lowest also. For this study of optimization, several non-standard asymmetric rack cutters are designed to accommodate different combinations in the values of pressure angle, top land thickness ratio, profile shift, speed ratio and the asymmetric factors. However for any drive with a given center distance and a speed ratio, only two non-standard asymmetric rack cutters, one for the pinion and other for the gear are used to generate a required numbers of pinion and gear with different cutter shift values for the purpose of optimization. The influence of these parameters on the maximum fillet stress has been analyzed to suggest the optimum values of these parameters that improve the fillet capacity in bending. The optimization of the asymmetric spur gear drive is carried out using an iterative procedure on the calculated maximum fillet stresses through FEM for different rack cutter shifts and finally the optimum values of rack cutter shifts are suggested for the given center distance and the speed ratio of an asymmetric gear drive. Comparisons have also been made successfully with the results of the AGMA and the ISO codes for symmetric gears to justify the results of the finite element method pertaining to this study.     

低速重载开式齿轮齿条传动润滑状态分析

采用三峡升船机齿条性能评定试验装置,研究低速重载、频繁换向条件下开式齿轮齿条的润滑状态。对开式齿轮齿条油膜厚度计算模型中润滑油的压黏系数进行修正以适用高黏度润滑油,利用油膜厚度准则对开式齿轮齿条的润滑状态进行分析。结果表明,采用油膜厚度准则能相对准确地判断低速重载开式齿轮齿条传动的润滑状态;转速、载荷对润滑状态有很大的影响,齿轮齿条换向时,润滑状况相对恶劣,易磨损、胶合,应尽量减小载荷和齿面粗糙度,增大润滑油黏度。     

海洋平台升降装置的齿轮齿条均载特性研究

针对自升式海洋平台齿轮齿条升降系统齿条两侧受力存在偏差的问题,建立其动力学模型并进行分析,研究了在载荷、压力角和模数变化的情况下,小齿轮均载的变化趋势。研究结果表明,小齿轮的均载系数随着升降载荷、压力角的增大而减小,均载系数在1.067~1.082之间变化;小齿轮的均载系数随着模数的增加呈现先增大后减小的趋势,当模数为100 mm时小齿轮的均载系数最大。     

超大模数齿轮的参数化建模及接触分析

超大模数齿轮缺乏成熟的强度计算理论.针对风电安装船齿轮齿条式升降系统中所设计的超大模数渐开线圆柱齿轮,通过分析渐开线齿轮变位原理,基于Pro/E建立精确的齿轮齿条啮合参数化模型.在分析升降系统实际工况的基础上,研究齿轮齿条在一个啮合周期内接触应力及弯曲应力的变化规律.结果显示,接触应力在齿面成不均匀分布,发生较明显的边缘效应;齿根拉应力与压应力大小不同;最大接触应力发生在单齿啮合区的下界点上,最大弯曲应力出现在单齿啮合区上界点上.     

交错轴变速比渐开线斜齿轮——齿条传动的啮合分析与加工

在交错轴变速比渐开线斜齿轮－齿条传动中,其变速比功能是通过一个渐开线斜齿轮和一个特殊的斜齿条之间的啮合来实现的,齿条呼个齿郭沿齿长及齿高方向均呈不相同的复杂曲线状。本文建立了该运动的运动几何模型,在啮合分析的基础上,导出了斜齿郭方程,完成了复杂齿条的几何造型。并将复杂的斜齿条齿廓当作自由曲面来处理,提出并实现了一种有别于传统的展成法的新的齿条加工方法。     

数控机床双驱系统中齿轮齿条调整工艺的分析

针对实例中某桥式龙门五轴机床的齿轮齿条双驱系统调整工艺过程,有针对性及合理地给出相关安装几何公差及检测方法,以确保齿轮齿条高精度、高稳定性地运行,进而保证数控机床的高速高精度平稳运行。     

基于ANSYS Workbench的齿轮齿条动力转向器齿条刚度分析

在齿轮齿条动力转向器的工作过程中,齿条是承载的关键部件,齿条的刚度是齿条设计的重要参数。对转向器的齿条进行研究,利用有限元分析软件ANSYS Workbench模拟齿条刚度实验过程,得到齿条的刚度及应力分布情况,通过与刚度实验对比,验证了有限元模型的正确性。文中的研究对转向器齿条刚度的设计、性能改进及质量评定有重要的参考价值。     

Kinematic synthesis and analysis of the rack and pinion mechanism for planar path generation and function generation for six precision conditions

The rack and pinion mechanism is synthesized for generating both three prescribed path points with input coordination and three positions of function generation. This mechanism has a number of advantages over the four bar linkage. First, since the rack is always tangent to the pinion, the transmission angle is always the same (optimum) value of 90° minus the pressure angle of the pinion. Second, with both translation and rotation of the rack occuring, multiple outputs are available. Other advantages include the generation of monotonic functions for a wide variety of motion and nonmononotomic functions for the full range of motion as well as nonlinear amplified motions. In this work, the mechanism is made to satisfy a number of practical design requirements such as a completely rotatable input crank and others. The method of solution developed in this work utilizes the complex number method of mechanism synthesis and the solution is programmed on a VAX 11/785 computer and is being made available to interested readers.