渐开线弧齿圆柱齿轮的应力分析

简要论述了渐开线弧齿圆柱齿轮的主要几何参数,从其齿面方程出发,分析渐开线弧齿圆柱齿轮副齿面接触线,并对其进行了重合度的分析,在此基础上提出了渐开线弧齿圆柱齿轮副齿面接触应力和齿根弯曲应力的计算方法,并通过有限元软件分析直齿轮、弧齿轮的应力。弧齿圆柱齿轮比直齿圆柱齿轮具有优越性。     

新型齿轮传动副建模及接触分析

在分析曲线齿圆柱齿轮加工原理基础上,提出一种面向制造的曲线齿圆柱齿轮建模新方法,基于UG的二次开发,采用齿坯滚动进给、刀具旋转切削的方法,实现面向制造的曲线齿圆柱齿轮的三维造型,并根据Hertz公式建立了曲线齿圆柱齿轮的接触应力计算公式。有限元分析结果表明,同等条件下曲线齿圆柱齿轮的接触强度较直齿轮、斜齿轮有显著提高,其最大应力仅为直齿圆柱齿轮的73.8%,斜齿轮的76.57%,为曲线齿圆柱齿轮在高速重载等工况下的工业应用提供理论依据和工程应用价值。     

基于ADAMS多体动力学的轮齿动态载荷仿真分析

齿轮啮合过程中的轮齿动态载荷是齿轮研究领域的一个重要问题。文中介绍了直齿圆柱齿轮啮合传动特性以及ADAMS多体动力学分析中的接触碰撞模型;建立了基于ADAMS的直齿圆柱齿轮副多体动力学分析模型;通过动态仿真分析,获得齿轮啮合过程中的轮齿动态载荷历程,以及不同转速时轮齿的动载系数变化规律,为进一步研究直齿圆柱齿轮齿顶修形设计提供理论依据。     

构建精确的三维渐开线直齿圆柱齿轮的方法

基于CAXA制造工程师软件平台,根据渐开线的参数方程及渐开线直齿圆柱齿轮的形成原理,通过建立精确的渐开线齿轮的齿廓,实现渐开线直齿圆柱齿轮的三维精确造型。该方法为渐开线直齿圆柱齿轮的设计、分析及加工制造提供了依据。     

基于VBA工具开发的渐开线齿轮实体造型系统

运用空间解析几何和数值分析的方法 ,完成渐开线直齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮和直齿圆锥齿轮的三维实体建模 ,并利用AutoCAD2 0 0 0的二次开发工具VBA(VisualBasicApplication)加以实现。通过屏幕对话框输入齿轮的参数后 ,程序即可生成正确齿轮模型     

基于UG的渐开线齿轮参数化设计系统的开发

基于设计知识建立了渐开线齿轮的统一参数化模型,通过改变统一模型的锥角和螺旋角能够生成直齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮、直齿圆锥齿轮和斜齿圆锥齿轮,并在统一模型的基础上基于UG二次开发技术开发了渐开线齿轮参数化设计系统.     

基于ANSYS直齿圆柱齿轮有限元模态分析

研究了直齿圆柱齿轮的固有振动特性，采用有限元法建立了直齿圆柱齿轮的动力学模型，通过有限元分析软件ANSYS对齿轮进行模态分析，得到了齿轮的低阶固有振动频率和主振型，可以为齿轮系统的动态设计提供参考，同时也为齿轮系统的动态响应计算和分析奠定了基础。     

基于Inventor精确标准齿轮辅助建模的软件开发

利用InventorVBA二次开发实现渐开线标准直齿和斜齿圆柱齿轮三维参数化造型,弥补了Inventor内不能精确绘制渐开线的不足,并分析了渐开线齿廓的构成和斜齿轮的螺旋线。介绍了齿轮建模方法,通过VBA编程开发了辅助软件,实现了标准直齿和斜齿圆柱齿轮在Inventor中的精确建模。     

基于Inventor精确标准齿轮辅助建模的软件开发

利用Inventor VBA二次开发实现渐开线标准直齿和斜齿圆柱齿轮三维参数化造型,弥补了Inventor内不能精确绘制渐开线的不足,并分析了渐开线齿廓的构成和斜齿轮的螺旋线.介绍了齿轮建模方法,通过VBA编程开发了辅助软件,实现了标准直齿和斜齿圆柱齿轮在Inventor中的精确建模.     

直齿圆柱齿轮加工稳定状态的探讨

通过对用齿轮滚刀加工直齿圆柱齿轮过程的受力分析,建立起直齿圆柱齿轮滚齿加工过程中滚刀的稳定状态方程.从而得出滚齿加工过程中滚刀保持稳定进给状态的条件,为机床自动进给的研究提供参考.     

非对称渐开线直齿轮的有限元模态分析

基于Pro/E软件建立了非对称渐开线直齿轮的参数化模型,通过ANSYS软件建立了齿轮的有限元模型,并对有限元模型进行模态分析,得到了非对称/对称渐开线直齿轮的固有频率和振型分布。结果表明：渐开线直齿轮固有频率的变化与齿轮两侧的压力角无关,是稳定的;固有频率相对于与工作齿侧和非工作齿侧压力角之和呈现递增—稳定—递减的关系;渐开线直齿轮的最大变形量,随着频率的变化是阻尼正弦衰减的,并逐渐收敛到同一临域内,与齿轮两侧的压力角分配无关。     

随机内外激励对齿轮系统动态特性的影响分析

考虑时变啮合刚度、齿侧间隙等因素的影响,建立了单对齿轮系统纯扭转非线性动力学模型。将齿轮综合传递误差波动和外部载荷作为随机变量,利用数值仿真方法对系统模型进行了求解,通过统计分析得到了系统各响应量和动态啮合力的统计特征。结果表明:外部激励的随机性对齿轮系统振幅和动态啮合力的影响比综合传递误差波动随机时明显;综合传递误差及外部激励随机波动离散程度的增加会导致系统振幅和动态啮合力不稳定性加剧。     

Effects of different coupling models of a helical gear system on vibration characteristics

Time-varying mesh stiffness (TVMS) and the dynamic coupling between the helical gears have a great influence on the vibration characteristics of a helical gear rotor system. Considering the effects of TVMS and adopting two coupling models (lateral-torsional coupling model and lateral-torsional-axial-swing coupling model), the dynamic behavior of a helical gear system was studied. First, an analytical model was used to analyze TVMS of a helical gear pair where the helical tooth is simulated by many spur tooth slices along the direction of the tooth width and the mesh stiffness of each slice is calculated using the energy method. Then, considering the effects of the TVMS excitation, the finite element model of a helical gear rotor system was established. Gear mesh was simulated by the above-mentioned two coupling models to investigate the effects of coupling forms on the system vibration characteristics. The strain energy was used to distinguish the dominant mode and dominant shaft of a gear system in natural characteristics analysis. The results show that the full coupling model can analyze accurately the vibration characteristics of the system and the axial and swing motions cannot be ignored in vibration analysis. Finally, the effects of helix angle on TVMS and vibration responses of a helical gear system were also studied.     

裂纹方向对齿轮动力特性及动态应力影响的研究

利用参数化方程在PROE中建立了不同裂纹起始角度的裂纹齿轮模型,并分析了不同裂纹起始角度对齿轮结构固有频率和振型的影响。在此基础上,利用ANSYS软件对含有不同裂纹起始角度的齿轮进行了应力分析,并对其轮齿应力场进行了比较研究。结果表明:齿根发生裂纹时不同裂纹角度对齿轮低阶固有频率影响较小,而对高阶固有频率影响较大。分度圆发生裂纹时不同裂纹角度对齿轮固有频率影响不是很明显。同等裂纹深度下,随着裂纹角度的增加,齿根处应力明显增加。这说明当轮齿出现裂纹时,如果裂纹角度比较大,则轮齿更容易破坏。这为裂纹齿轮的强度计算和工作性能分析提供了依据。     

含裂纹故障齿轮系统的非线性动力学研究

考虑时变啮合刚度、间隙非线性及传动误差的影响,针对试验齿轮箱中的单对齿轮传动建立齿轮副扭转振动的参数化动力学模型,对裂纹故障的非线性动力学机理进行研究。采用平均法分析齿轮裂纹模型的主共振及1/2亚谐共振的动力学响应;给出裂纹演化过程对齿轮系统啮合刚度及动力学行为的影响;通过幅频特性曲线、时域图、相轨迹图、Poincaré截面图及频谱图综合分析含有裂纹故障齿轮的振动特征;通过奇异性理论分析裂纹程度及传动误差所产生的内部激励与系统动力学分岔的关系,从而揭示了不同裂纹程度和传动误差所引起的不同分岔模式;最后通过试验提取含有裂纹故障齿轮的振动特征,试验结果验证了理论分析的结果,从而为齿轮系统裂纹故障的识别提供理论依据。     

齿轮传动动态系统辨识及修形研究

利用自动控制理论研究实际工况下齿轮传动的动态性能, 通过系统辨识算法, 建立了直齿圆柱齿轮传动周向振动和噪声之间的差分方程模型, 此模型能够准确描述齿轮传动系统的动态特性。根据齿轮传动周向振动和轮齿变形之间对应关系, 对降低齿轮传动噪声的齿廓修形曲线进行了优化设计, 并进行了试验验证。为齿轮传动系统的修形、减振、降噪和优化设计提供了一种新的研究方法。     

一种研究齿轮传动动态性能的新方法

利用自动控制理论研究实际工况下齿轮传动的动态性能 ,通过系统辨识算法 ,建立了直齿圆柱齿轮传动周向振动和噪声之间的差分方程模型 ,此模型能够准确描述齿轮传动系统的动态特性。为齿轮传动系统的动态性能研究提供了一种新的研究方法     

时变刚度渐开线直齿轮啮合冲击响应的研究

由于渐开线齿轮啮合刚度的时变性，传动齿轮的振动具有非线性振动的性质。文章将啮合冲击区分成若干微区段，视各微区段啮合刚度为定值，采用时域方法辨识出相应模态参数，用直线拟合固有频率分布曲线，从而提出一种新的计算啮合冲击响应的方法，其计算结果与实验值相符，并给出了用固有频率作敏感因子诊断轮齿裂纹故障的例子。     

含侧隙齿轮副的动载荷分析

以振动理论为基础，提出一种考虑齿轮拍击振动的齿轮动载荷的数值计算方法。建立计算动载荷的齿轮冲击模型，在模型中考虑了齿轮正、反冲击时实际的啮合刚度，并给出啮合柔度的计算方法。分析在考虑静态传递误差、啮合刚度、侧隙、摩擦力及外部扭矩变化等多种激励时，作用在轮齿上的动态载荷以及整个齿轮上的综合动态载荷的计算公式。最后通过实例分析作用在轮齿上的动态载荷、综合动态载荷变化规律以及相关激励参数对动态载荷的影响。     

Mesh relationship modeling and dynamic characteristic analysis of external spur gears with gear wear

Gear wear is one of the most common gear failures, which changes the mesh relationship of normal gear. A new mesh relationship caused by gear wear affects meshing excitations, such as mesh stiffness and transmission error, and further increases vibration and noise level. This paper aims to establish the model of mesh relationship and reveal the vibration characteristics of external spur gears with gear wear. A geometric model for a new mesh relationship with gear wear is proposed, which is utilized to evaluate the influence of gear wear on mesh stiffness and unloaded static transmission error (USTE). Based on the mesh stiffness and USTE considering gear wear, a gear dynamic model is established, and the vibration characteristics of gear wear are numerically studied. Comparison with the experimental results verifies the proposed dynamic model based on the new mesh relationship. The numerical and experimental results indicate that gear wear does not change the structure of the spectrum, but it alters the amplitude of the meshing frequencies and their sidebands. Several condition indicators, such as root-mean-square, kurtosis, and first-order meshing frequency amplitude, can be regarded as important bases for judging gear wear state.