宽斜齿轮啮合过程三维接触有限元分析

针对宽斜齿轮，提出了轮齿在不同位置啮合时有限元网格及模型的自动生成方法，并开发出相应的三维前后处理及接触分析程序，进行了轮齿啮合过程中应力应变的数值分析。本文程序使用方便，只需输入齿轮基本参数，即可得到轮齿不同啮合位置的网格、应力分布、位移场、应力场、接触状态及接触线载荷分布。     

齿轮传动啮合接触冲击分析

基于接触动力学相关理论和齿轮传动物理模型,提出齿轮传动啮合接触冲击概念,研究齿轮啮合传动时由啮合点处速度差异导致的轮齿接触冲击现象,建立齿轮啮合接触冲击模型,给出啮合接触冲击求解算法,分析不同冲击转速、冲击位置对冲击合力、冲击时间和冲击应力的影响,并利用解析计算式对比计算各个冲击位置和冲击速度条件下的最大冲击力,验证数值计算结果的有效性.研究表明:冲击转速和冲击位置对冲击合力、冲击时间以及冲击应力均产生较大影响.同时还给出不同冲击条件下齿面上最大接触应力点在整个冲击接触过程的分布,为接触疲劳和疲劳累积的深入研究提供参考,计算结果表明最大接触应力点集中在齿宽中部附近区域,并且受冲击速度的影响很小.     

塑料斜齿轮与钢制蜗杆的啮合理论分析

基于塑料斜齿轮与钢制蜗杆传动副的成型原理,推导出传动副的啮合方程式.结合赫兹接触理论,分析不同载荷下塑料斜齿轮与钢制蜗杆的齿廓变形规律和潜在接触点.运用有限元方法,模拟塑料斜齿轮的应力应变状态与齿廓变形过程,从而得出了塑料斜齿轮啮合的变化规律.验证了采用赫兹接触理论分析啮合过程的正确性.     

点线啮合齿轮接触强度计算的研究

通过对点线啮合齿轮的啮合特点分析,提出了点线啮合齿轮最大接触应力计算点,并给出了经过修正的最大接触应力计算公式,包括单对齿C点的综合曲率半径计算公式。在最大接触应力计算中增加凹凸齿廓接触线长度变化系数和单对齿C点载荷系数,反映凹凸齿廓接触对所受载荷的影响。在许用接触疲劳应力计算中增加增强系数,反映间断工作的影响。     

渐开线直齿轮啮合过程中载荷及应力的计算机模拟

基于有限元法,提出了一种渐开线直齿轮在啮合过程中参数化模型的表达方法,建立了能随啮合过程变化自动调整接触区和整体模型的啮合轮齿有限元分析模型,采用有限元弹性接触分析方法对轮齿从啮入至啮出整个啮合周期的接触载荷分配及分布、应力分布的变化等进行了研究。采用该方法可实现用计算机模拟齿轮在啮合过程中载荷及应力的变化。     

齿轮系统轮齿啮合过程的动力学分析

考虑了齿轮的制造、安装误差及齿轮系统外部载荷因素,将齿轮轮齿等效为单侧接触弹簧,建立了齿轮系统基于轮齿啮合过程的动力学分析模型,并根据啮合过程中可能出现的啮入和啮出冲击、脱齿、齿面碰撞等情况,给出了用状态系数描述的动力学方程.在状态空间上对齿轮啮合过程的相轨迹进行了定性分析,根据分析结果,说明了因齿轮误差和轮齿脱齿产生...     

基于有限元法的塑料齿轮动态啮合接触分析

为研究塑料直齿轮在动态啮合过程中的应力分布规律,运用ANSYS Workbench建立了塑料直齿轮啮合副的有限元模型,基于接触有限元法对塑料直齿轮的接触过程进行了仿真分析,得到了塑料直齿轮的动态接触应力与齿根应力的分布规律,然后利用该方法研究了在不同工作载荷下塑料齿轮的动态啮合规律。计算结果表明:有限元数值仿真结果与采用赫兹应力理论以及刘易斯方程所计算的塑料齿轮应力值相吻合,验证了该方法的正确性;同时还获得了工作载荷对塑料齿轮啮合传动的影响,为塑料齿轮的啮合特性分析提供可行的分析方法。     

啮合误差状态下渐开线圆柱齿轮接触应力有限元分析

基于啮合原理和坐标变换理论,求解出误差状态下的齿轮啮合位置。在齿轮接触应力的计算中,有限元方法有着快速准确的优点。利用通用有限元程序ANSYS分别从静态接触和动态接触两个方面,计算了在啮合误差状态下齿轮接触应力的分布情况,从而验证了ANSYS在啮合误差状态下齿轮接触应力分析的有效性。     

人字齿轮传动的静态和动态接触特性研究

根据渐开线圆柱齿轮啮合原理,推导齿轮的齿廓方程,建立精确的人字齿轮三维模型,对齿轮在静态和动态接触情况下进行受力分析.计算齿轮的弯曲应力和接触应力,并且得到啮合过程中随时间变化的齿轮应力分布曲线.讨论了在静态接触情况下齿顶高系数和压力角对齿轮应力的影响,以及在动态接触过程中齿廓修形对齿轮啮合特性的影响,为齿轮传动系统的设计和静、动态接触特性研究提供相关数据和理论依据.     

啮合误差状态下渐开线圆柱齿轮接触应力有限元分析

基于啮合原理和坐标变换理论,求解出误差状态下的齿轮啮合位置.在齿轮接触应力的计算中,有限元方法有着快速准确的优点.利用通用有限元程序ANSYS分别从静态接触和动态接触两个方面,计算了在啮合误差状态下齿轮接触应力的分布情况,从而验证了ANSYS在啮合误差状态下齿轮接触应力分析的有效性.     

齿轮接触强度的研究及基于Visual Basic语言的程序设计

根据齿轮啮合原理和接触力学,深入研究了渐开线齿轮传动啮合过程中各啮合点的接触应力计算,研究了不同参数齿轮传动最大接触应力可能出现的啮合位置,分析了国家标准(GB/T 3480-1997)接触强度计算公式,指出了国家标准中接触应力计算公式的局限性,提出了更加全面的确定和计算最大接触应力的方法;并运用Visual Basic语言和Microsoft Visual Basic6.0软件,编制了齿轮接触强度的计算程序;程序为计算齿轮的几何参数、接触应力及接触强度校核提供了快捷的工具,可以大大提高了齿轮设计的效率.     

Some experimental verification of predicted load-carrying capacities of contacting pairs

The limiting value of the contact pressure which may be realized between rolling and sliding pairs was studied. Earlier theoretical work has enabled the elastic and shakedown (steady state elastic) pressures to be determined and has indicated the optimum residual stress which should be induced in a wearing surface (e.g. by shot peening) to raise artificially the load-bearing capacity of a material to near its theoretical limit.Here, a rolling-ball-type experiment is described which enables the shakedown limit for a general rolling pair to be verified. Results are presented which verify the predicted pressure limits for a range of geometries and improve confidence in the values predicted for sliding contact. An experimental determination of the shakedown limit for this latter configuration is currently being pursued.Lastly some recent work on stresses remaining after shot peening is correlated with load limits and it is shown that this process is ideal for enabling a wide variety of load limits to be attained.     

直齿面齿轮加载啮合有限元仿真分析

研究正交面齿轮在加载条件下面齿轮啮合的传动性能参数、齿面接触应力和轮齿弯曲应力变化规律的有限元分析计算关键技术,以赫兹接触应力解析公式计算结果为对比,提出接触应力和弯曲应力计算的有限元网格密度确定方法。根据面齿轮重合度,分析面齿轮加载啮合仿真的五齿模型和七齿模型适用场合,给出面齿轮在啮合过程中的齿面接触应力和齿根弯曲应力最大值位置,计算面齿轮多齿模型接触应力及弯曲应力极值,准确得到面齿轮传动的重合度、传动误差、载荷分布系数等传动性能参数,以及载荷对这些传动性能参数的影响规律。研究结果表明,赫兹接触应力解析公式计算的结果合理地确定了有限元模型的网格密度,有限元仿真得到的应力值可靠,传动性能参数的分析结论正确。     

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。     

An Engineering Model for Three-Dimensional Elastic-Plastic Rolling Contact Analyses

Fatigue life of heavily loaded rolling bearings is strongly dependent on elastic-plastic material properties. For bearing steels these elastic-plastic properties can be accurately obtained by performing monotonic or half-compressive tests. A three-dimensional strain deformation analysis based on the incremental theory of plasticity and the use of Prandtl-Reuss relations in conjunction with the von Mises yield criterion was developed in order to evaluate the permanent deformation in dry contacts loaded above the elastic limit in case of normal loading. The Ramberg-Osgood stress-strain relation for two martensitically hardened variants of SAE 52100 bearing steel considered the nonlinear kinematic and/or isotropic material behavior. Parameters describing the influence of retained austenite are modeled by using a nonlinear isotropic law. Pressure distribution and contact surface displacements during incremental loading are evaluated by using a conjugate gradient method and the internal stress field is derived by using the superposition principle. Further, a fast analysis of smooth surfaces in elastic-plastic static and rolling contact is developed based on analytical relations for the internal stress field. Cyclic evaluation of plastic strains and residual stresses is carried out until shakedown. In order to verify the theoretical model, rolling contact tests under high normal load were performed. Residual stresses and residual profiles measurements show excellent agreement between numerical and measured cyclic values.     

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 note on shakedown

The residual stresses developed beneath a rigid ball pressed into an ideally elastoplastic half-space are found on the centre-line of contact. Using the theoretical results of Johnson a shakedown limit based on the criterion that residual stresses are maintained at less than the yield criterion is found, and experimental results confirm that this limit obtains.     

煤矿提升绞车传动轮系优化设计

选定JTB-0．8×0．6A型绞车作为研究对象,结合其技术参数进行分析,提出选用NGW作为其行星轮的啮合方式,接着对行星轮系的设计展开分析。通过对太阳轮轴进行基于ANSYS 平台的应力分析,得出轴肩及与齿轮和轴的接触处存在应力集中的现象;通过基于LS-DYNA平台分析计算齿轮的应力应变情况,得出行星齿轮啮合过程中的最大应力集中在太阳轮上。针对分析结果,给出相应的优化对策。     

齿轮传动多体接触动力学模型

基于多体接触动力学理论,对齿轮传动动力学模型进行了研究,给出了模型参数的确定方法.以开发的混合型齿轮传动为对象,在ADAMS软件环境中建立了其多体接触动力学模型.在仿真环境下直观动态地描述了齿轮啮合接触过程,计算出齿轮传动在给定输入转速和载荷作用下各级齿轮的动态啮合力.仿真分析结果揭示了齿轮传动的刚度激励与啮合冲击激励引起响应的周期性波动的现象.     

基于Ansys/LS-DYNA的弧齿锥齿轮动态接触仿真分析

弧齿锥齿轮的啮合是一个极其复杂的非线性过程,为获得更符合实际的接触应力,以一对动车组弧齿锥齿轮为例,在Pro/E中进行三维参数化精确建模,利用Ansys/LS-DYNA对弧齿锥齿轮进行动态接触仿真分析。计算出齿轮副从开始啮合到退出啮合的整个动态啮合过程中的齿面接触应力的分布变化情况,得到轮齿不同部位的有效应力随时间变化的曲线,并对计算结果进行了理论分析。