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.     

塑料斜齿轮与钢制蜗杆啮合力变化规律的研究

为了研究塑料斜齿轮与钢制蜗杆在传动过程中齿面的受力情况,建立了考虑齿间载荷分配的塑料斜齿轮与钢制蜗杆啮合副力学模型,并利用齿轮啮合过程中的变形协调关系,计算得到了塑料斜齿轮齿面接触点啮合力在连续啮合过程中的变化规律。同时也利用ANSYS Workbench有限元软件对塑料斜齿轮与钢制蜗杆的啮合力进行了仿真分析,分析结果显示采用本文方法计算结果与有限元仿真结果吻合良好,验证了本文方法的合理有效。研究表明,塑料斜齿轮齿面在正常啮合过程中的最大啮合力出现在靠近齿根处的少齿啮合区,塑料斜齿轮在此处容易发生磨损和疲劳破坏。所提方法实现了对塑料斜齿轮与钢制蜗杆啮合力的快速计算,可为工程中齿轮设计以及提高齿轮承载能力提供一定的参考。     

基于载荷谱的斜齿轮副疲劳性能研究

建立斜齿轮副三维接触有限元模型,借助Ansys生成模态中性文件,利用Adams进行柔体动力学仿真获得斜齿轮副接触力作为载荷谱,结合Ansys静态接触分析获得的斜齿轮副应力应变和斜齿轮副材料的S-N曲线,在nCode中进行疲劳寿命分析并建立精确的含齿廓偏差的斜齿轮副模型,研究齿廓偏差对斜齿轮副疲劳寿命的影响。结果表明,随着齿廓偏差的增大,斜齿轮副疲劳寿命降低。     

塑料蜗杆与钢质斜齿轮啮合特性分析及实验研究

通过给定齿面方程及数据点,基于UG三维软件建立塑料蜗杆与钢质斜齿轮的基本啮合模型;采用Hyper Mesh软件进行模型网格划分、约束施加和接触条件设定等前处理,运用有限元方法动态对比分析负载状态下塑料蜗杆与钢质斜齿轮、钢质蜗杆与钢质斜齿轮的两齿-单齿-两齿接触齿面应力变化及接触状态变化规律;分别采用滚齿、注塑和车削方法完成钢质斜齿轮、塑料蜗杆和钢质蜗杆的样件试制,并基于微型传动实验平台进行齿面磨损对比测试。结果表明,塑料蜗杆啮合过程中接触应力低、波动小,且具有更好的耐磨性。     

轿车天窗电机低噪声斜齿轮式蜗杆副传动设计

为了提高轿车微电机中斜齿轮与蜗杆啮合传动副的使用寿命并降低噪声,从斜齿轮和蜗杆的设计参数人手,介绍了金属蜗杆塑料斜齿轮传动的参数计算方法,并通过运动仿真GAE分析和试验,验证参数计算方法及参数值是否合理,从而确定合适的参数,有效降低了传动振动和噪声。     

核级阀门电动装置中蜗轮蜗杆传动的动态接触分析

蜗轮蜗杆是核级阀门电动装置中的关键部件,其传动性能影响到核级阀门开闭的可靠性。依据蜗轮蜗杆齿面方程,基于三维软件Solidworks进行蜗轮蜗杆的三维建模,利用Hypermesh和ANSYS/LS-DYNA软件对实际蜗轮蜗杆传动进行了动力学分析。分析了1个啮合周期内蜗轮蜗杆应力应变变化情况,讨论了啮合传动过程中不同加载时间对冲击载荷的影响,并模拟得出了最优的加载值。结果表明,在蜗轮蜗杆啮合传动过程中的最大有效应力值为308MPa,小于静态理论计算值425.7MPa;通过选择合适加载时间不仅达到快速启动的目的而且可以降低冲击载荷,同时为核级蜗轮蜗杆设计制造及其疲劳寿命分析预测提供了参考依据。     

空气压缩机用高重合度斜齿轮副的疲劳寿命分析

针对现役空气压缩机用斜齿轮副的疲劳寿命预测问题,提出了一种基于CAE协同仿真技术的快速疲劳寿命预测方法。采用在ANSYS软件中建立高重合度斜齿轮副的三维静态非线性接触的多齿有限元模型,对齿轮副进行应力计算,进而采取齿廓修形以改善由于啮入或啮出冲击所引起的齿顶应力集中情况。在动力学分析软件ADAMS中得出载荷谱,并利用疲劳分析软件FE-SAFE对斜齿轮副的疲劳寿命做出预测。研究结果表明:齿廓修形可有效地降低啮入啮出冲击;ADAMS可以快速地获得载荷谱,修形后的斜齿轮副寿命能够满足设计要求,且与实际疲劳损伤情况相符。     

不同材料配对的TI蜗杆副接触特性分析及试验

针对TI蜗杆传动,建立其数学模型和精确三维实体模型,齿轮与蜗杆选用42CrMo-42CrMo, QT600-3-42CrMo两组不同材料配对,基于有限元法分析了两组材料配对形式下的接触应力,搭建了传动副的疲劳测试试验台,在试验台上进行传动副的负荷运转试验,考察齿面的磨损和断齿情况。分析结果表明：齿轮和蜗杆均采用42CrMo的材料配对,与QT600-3-42CrMo的配对相比较,后者齿面应力和应变均较小;两组材料传动副轮齿折断出现的载荷级相同,第1组材料渐开线齿轮折断齿数较多,蜗杆齿面磨损较严重,与应力应变分析结果吻合。研究工作为硬齿面TI蜗杆副的材料配对选型奠定了理论基础和试验支撑。     

基于有限元法的正交面齿轮疲劳特性探究

基于齿轮几何学原理,利用刀具的齿廓方程,推导了与之共轭的正交面齿轮的齿面和齿根方程,编写Matlab程序生成了正交面齿轮齿面和齿根点云,在Imagewear和UG中生成了面齿轮传动的实体和装配模型。对正交面齿轮传动真实载荷谱15种工况的载荷历程进行雨流计数,得到载荷循环数、均值与幅值的关系,在此基础上,在FE-SAFE中采用Brown-Miller算法对正交面齿轮传动进行了疲劳寿命分析,研究了表面粗糙度和载荷对面齿轮疲劳寿命的影响规律。结果表明,面齿轮在啮合齿顶处寿命最低;面齿轮寿命随表面粗糙度和载荷的增加而减小,疲劳寿命对载荷较敏感。     

蜗杆斜齿轮传动重合度的研究

以汽车座椅角度调节驱动器为例介绍金属蜗杆与塑料斜齿轮传动副的应用。在参考文献的基础上推导出蜗杆斜齿轮传动重合度公式,分别绘制出压力角an、齿顶高系数han、变位系数x、蜗杆分度圆导程角γ、斜齿轮齿数z2对重合度的曲线图并分析各参数对重合度的影响。     

高速动车组斜齿轮的齿根裂纹萌生寿命数值计算

为分析高速动车组斜齿轮的齿根裂纹萌生寿命,采用UG建模软件建立了斜齿轮副的三维模型,并通过ABAQUS软件确定了裂纹萌生位置。基于疲劳损伤累积理论,对试验齿轮分别采用名义应力法和局部应力应变法模拟计算出裂纹萌生寿命;进行了高频疲劳试验,得到了裂纹萌生寿命,通过对比模拟结果与试验结果,确定了最佳损伤模型,计算得出了斜齿轮齿根的裂纹萌生寿命。分析了载荷、表面粗糙度、残余应力、齿顶修缘等因素对裂纹萌生寿命的影响规律。研究结果表明,载荷及表面粗糙度对裂纹萌生寿命的影响比较显著;裂纹萌生寿命随着残余压应力的增大而延长;适当的修形可延长斜齿轮裂纹萌生寿命。     

基于刚柔耦合的蜗轮蜗杆疲劳寿命分析

针对机械传动机构中蜗轮蜗杆在正常载荷作用下发生疲劳破坏的问题,通过Recurdyn对蜗轮蜗杆进行刚柔耦合分析,得出了蜗轮蜗杆的载荷应力应变云图。基于耦合分析结果,通过FAMFAT对蜗轮蜗杆的疲劳寿命分析,得出了蜗轮蜗杆疲劳寿命与安全系数,确定了载荷应力集中是引起疲劳破坏的主要原因,分析结果为进一步结构优化有重要意义。     

MC尼龙斜齿轮匀速啮合过程瞬态动力学分析

为了得到MC斜齿轮在啮合过程中的接触线特性并对齿轮承载能力进行判断,应用Solid-Works软件建立MC尼龙斜齿轮的三维几何模型,再利用HyperMesh对其进行精确网格划分,最后导入至ANSYS中建立有限元模型,用瞬态动力学中的full法计算分析斜齿轮的啮合传动过程,获得了MC尼龙斜齿轮啮合过程中齿轮应力分布规律。结果表明,齿轮的最大应力出现在齿根位置,齿轮接触线宽度为1.33mm,接触线倾斜角与齿轮螺旋角大致相等,同时还得到了齿根应力谱,为齿轮疲劳寿命计算提供依据。     

基于COSMOS/Works的塑料斜齿轮与钢制蜗杆啮合特性研究

阐述了塑料斜齿轮与钢制蜗杆的啮合特性,建立基于SolidWorks的渐开线齿廓模型,以实现高副配合.运用有限元方法,模拟齿轮在100 ℃环境温度下的应力应变状态与塑料斜齿轮齿廓变形过程,从而得出了塑料斜齿轮啮合的变化规律.通过赫兹压力理论验证基于COSMOS/Works进行有限元分析的正确性.     

多模数ZI蜗杆斜齿轮传动设计与有限元分析及其应力预测

为解决传统渐开线蜗杆斜齿轮副在开式传动或传动比过大时斜齿轮容易发生齿根断裂的情况,提出一种新型的基于不等模数不等压力角设计的渐开线蜗杆副,使斜齿轮的模数与压力角同时提高,大幅提高斜齿轮的齿根强度。通过对此种蜗杆副的传动特性的分析,得到特殊的啮合角与中心距计算方式。另外,通过对同传动比、同蜗杆情况下基于不等模数设计的ZI蜗杆斜齿轮副和传统ZI蜗杆斜齿轮副的建模与有限元分析,得出在较大模数比情况下的斜齿轮齿根强度约为传统斜齿轮齿根强度的2.956倍,增大了渐开线蜗杆的应用范围。后续使用灰色预测,对比出误差平方和(Sum of Squared Errors, SSE)最小模型,予以验证预测的准确性,另外进行蜗杆施加不同转矩下的斜齿轮啮合齿受拉力处最大应力σ_1max的数据预测,为相应的工程分析与必要的校核设计给出了依据。     

纯电动汽车二挡变速箱齿轮接触疲劳寿命研究

针对纯电动汽车变速箱尚没有确定的疲劳载荷谱,难以得到较为准确的变速箱齿轮疲劳寿命值的问题,基于瞬时道路工况UDDS工况,以整车参数作为输入,采用仿真建模方法,提出一种纯电动汽车二挡变速箱齿轮接触应力-时间的获取方法。通过对齿轮接触应力过程的分析提出一种新的应力计数方法,并对接触应力进行计数得到疲劳载荷谱。最终运用名义应力法及疲劳累积损伤理论对纯电动汽车二挡变速箱齿轮接触疲劳寿命进行了预测。结果表明,该寿命值满足纯电动汽车变速箱寿命设计值。     

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。     

船舶斜齿轮动力学分析和修形研究

针对齿轮啮合受到时变负载影响,引起齿面疲劳损失和冲击的问题,对齿轮动力学性能和修形进行了研究,首先利用ADAMS建立了刚柔耦合模型;然后基于不同修行方法,得到了修形前后的时变载荷曲线;最后应用ANSYS Workbench软件对多耦合齿轮传动系统进行模态分析,并利用瞬态动力学模块得到了修形前后齿轮啮合动态应力变化曲线。研究结果表明,在斜齿轮三齿和两齿交替啮合过程中,抛物线长修形传动性能优于圆弧短修形,可为齿轮动力学分析提供有效依据。     

直廓环面蜗杆-圆柱斜齿轮传动的几何建模与接触特性分析

提出了一种直廓环面蜗杆-圆柱斜齿轮啮合传动形式。根据蜗杆几何参数,计算出与蜗杆配合的圆柱斜齿轮几何参数,建立了直廓环面蜗杆与圆柱斜齿轮的三维模型;运用有限元软件Workbench进行静力学分析,得出齿面接触应力、等效应力及位移量;对斜齿轮进行齿廓及螺旋线双向内凹修形,结果显示内凹修形可以适当减小齿面接触应力及位移量,从而提高齿轮副的承载能力,其中齿廓修形对接触性能影响更为显著。通过加工与滚检试验,验证了所提出的直廓环面蜗杆与斜齿轮传动方式的可行性。     

基于不同工况的直齿轮接触强度分析与疲劳分析

针对齿轮在长周期交互循环载荷作用下的疲劳失效问题,以一对相互啮合的渐开线直齿轮为研究对象,对其进行了静态和动态应力分析,并基于载荷谱及材料的S-N曲线以及线性累积损伤理论,对其进行疲劳寿命分析,得到不同影响因素下的齿轮疲劳寿命云图和各个节点的最小疲劳寿命。结果表明：在静载条件下,齿轮副的最小疲劳寿命区域出现在静态力学分析的最大接触应力位置;在动载条件下,齿轮副的最小疲劳寿命则位于齿面分度圆与齿轮端面的过渡区域。