斜齿轮滑动摩擦功率损失的计算

应用齿轮啮合理论,提出了斜齿轮啮合滑动摩擦功损的计算方法。首先,利用轮齿接触分析得到齿轮副的啮合路径和接触印痕;然后,利用承载接触分析求得齿面接触点法向载荷和承载传动误差,通过求解一个周期内所有啮合位置,可以得到一对轮齿从进入啮合到退出啮合所有接触点的法向载荷和承载传动误差,极大减少了计算工作量;最后,将承载传动误差转换成齿面接触点的相对滑动速度并与该接触点处的摩擦力相乘得到该点的滑动摩擦功损,将所有接触点的滑动摩擦功损一起带入功率近似计算公式从而得到斜齿轮啮合的滑动摩擦功率损失。     

少齿差内啮合传动多齿啮合的研究

在少齿差内啮合传动中,存在多对接近啮合的小间隙齿面于理论啮合点左右,轮齿受力产生的微小变形使得某些对齿面相互接触进入啮合状态。多对轮齿同时啮合,使得传动能力明显提高,而它的力学计算属于超静定问题。介绍利用大型有限元分析软件ANSYS分别计算正常渐开线齿轮内啮合和短齿渐开线齿轮内啮合的承载能力,说明少齿差内啮合传动的实际承载能力以及齿形长短对承载能力的影响。     

面齿轮啮合过程中齿面温度仿真

齿面温度及其变化是计算轮齿变形和判断齿轮是否胶合的主要依据。根据面齿轮传动以及传热学的基本原理,通过对面齿轮啮合接触区进行分析,运用表面温度法,介绍了面齿轮点接触区润滑数学模型、油膜厚度方程和油膜能量方程,建立了面齿轮传动的齿面瞬时接触温度的计算方程。研究了啮合齿面间的接触应力、齿面相对滑动速度以及齿面间的摩擦系数等相关参数的计算。对面齿轮传动的啮合过程中不同啮合位置时,齿面温升进行有限元分析,研究面齿轮齿面温度的分布规律,为面齿轮的设计提供有效的理论依据。     

面齿轮啮合过程中齿面接触域的分析与研究

根据齿轮啮合原理,分析了面齿轮齿面的形成;分析并计算了面齿轮的齿面法曲率及啮合诱导法曲率,阐述了影响齿面曲率及齿面诱导法曲率的因素;推导了点接触正交面齿轮传动接触轨迹方程;计算了面齿轮啮合接触域的大小、方向和接触力,并对接触域进行仿真,发现齿面接触痕迹明显偏于轮齿内侧,并通过啮合实验得以验证,这一结论为面齿轮传动的合理设计和使用提供理论依据。     

高重合度直齿渐开线圆柱齿轮传动承载能力与优化设计研究

本文系统地研究了高重合度齿轮齿副的变形与刚度、同时啮合齿对之间的载荷分配、胶合承载能力、弯曲强度、接触强度、参数优化设计.     

基于有限元的斜齿轮齿面接触分析

以某斜齿轮啮合齿为对象,建立三对啮合齿精确有限元模型。运用有限元分析软件ANSYS对啮合齿进行接触静力学分析,得到齿面最大接触应力值;对轮齿进行基于赫兹理论的齿面接触应力计算,最大接触应力理论计算值与有限元仿真值相差6.6%,验证了有限元分析的合理性;有限元分析得到轮齿啮合时轮齿最大变形量并找到轮齿工作薄弱区域,提出了提高该斜齿轮轮齿强度的方法。     

圆柱齿轮传动的三维接触分析

本文用三维有限元、柔度矩阵及数学规划方法对直齿和斜齿齿轮的齿面接触状况进行了三维分析。分析时计及了轮齿变形，轴和轴承的变形，以及被计算齿轮同一轴上其它同时工作齿轮的影响，通过分析计算获得了载荷在同时啮合各齿对之间的分配，载荷在轮齿接触线上的分布，以及载荷作用下齿轮副的传动误差，为齿轮系统的动、 静强度设计提供了精确而可靠的理论依据。     

斜齿轮高阶传动误差设计与分析

为了改善斜齿轮副啮合传动性能,提出了应用四阶传动误差函数曲线,采用数控加工展成斜齿轮.利用抛物线齿廓的产形齿条与圆柱齿轮啮合推导小轮齿面方程.采用假想小轮的方法推导了四阶齿线修形大轮齿面数学模型.根据两齿面在啮合中连续相切条件,建立了含有误差的轮齿接触分析模型(TCA).仿真结果表明:该设计降低了接触印痕对安装误差的敏感性,相邻两个啮合周期的啮合转换点处,传动误差曲线的切线夹角接近180°,降低振动及冲击.     

面齿轮啮合过程中齿面接触应力分布研究

利用微分几何学原理推导了面齿轮传动的齿面主曲率与主方向,由此得出面齿轮传动中诱导法曲率的2个主值。分析了面齿轮传动中的主要参数对曲率的影响,并根据面齿轮接触点主曲率和两弹性体弹性系数与接触椭圆区域的关系,确定了面齿轮啮合的接触域;同时,分析了面齿轮在理想啮合状态下的齿面接触压力的分布和变化,并进行了仿真分析。研究结果表明：面齿轮啮合过程中,齿面接触应力沿齿宽方向,靠近边缘两端的应力较大,靠近外边缘的应力最大,而齿面中部的应力最小。因此,面齿轮传动设计中应考虑齿面修型,使面齿轮啮合的接触点靠近齿面中部,以提高面齿轮的承载能力,改善轮齿啮入啮出时的冲击。     

摆动活齿传动齿面闪温研究

根据摆动活齿传动的啮合原理,利用摩擦学、赫兹弹性接触等理论,研究了弹流润滑下活齿与内齿圈之间的摩擦因数的计算方法,分析了传动过程中摩擦因数的时变规律.在对活齿与内齿圈啮合接触时接触带半宽进行分析计算的基础上,应用Blok闪温理论建立了弹流润滑下摆动活齿传动齿面闪温计算模型.通过MATLAB编程求解了摆动活齿传动在一个啮合周期内齿面闪温沿啮合线的分布规律,分析了齿面闪温对输入功率、转速、摆动活齿半径和活齿数等参数的敏感性.算例表明,当活齿与内齿圈在齿廓曲线拐点处啮合时齿面闪温达到最大值.研究结果对进一步研究摆动活齿传动齿面抗胶合承载能力、热应力等有重要意义.     

考虑摩擦的磨损和修形齿轮啮合刚度计算

研究齿面偏差对齿轮啮合刚度的影响,对准确获得齿轮系统动态特性具有重要意义。本文基于改进能量法,提出了一个求解考虑齿面摩擦的直齿轮啮合刚度的完整模型。该模型通过齿廓的参数方程,实现考虑齿轮加工刀具圆角半径和齿面偏差对齿轮单齿啮合刚度的影响;通过齿形误差带来的齿间间隙和轮齿加载变形量的关系,求解出双齿啮合区齿轮副总刚度。分析了磨损齿轮和修形齿轮的啮合刚度、齿间载荷分配系数和传递误差。结果表明：齿面非均匀磨损量会显著降低双齿啮合区刚度并降低重合度,轻载条件下尤为严重;修形齿轮载荷大于修形设计载荷值时,修形效果不明显,而载荷小于修形设计载荷值时,可能出现刚度不足、重合度减小和加载传动误差显著增大等问题。     

斜齿轮传动的啮合刚度计算及其主共振分析

斜齿轮是机械装备的重要传动元件,其啮合刚度的准确计算和传动系统的稳定性分析具有重要的实际意义。根据斜齿轮轮齿接触线的变化规律,结合斜齿轮单对齿单位长度啮合刚度变化规律和ISO刚度计算准则,提出一种斜齿轮啮合刚度计算方法,分析了不同参数下斜齿轮传动的啮合刚度波动特性;基于分析所得的啮合刚度变化规律建立了斜齿轮传动的动力学模型,并利用多尺度法对动力学模型进行了求解,研究了外加载荷和啮合刚度波动对斜齿轮传动主共振的影响。结果表明：给出的斜齿轮啮合刚度计算方法能够较快速、准确地获取啮合刚度波动变化规律,将其引入斜齿轮动态特性分析中,能够更加准确地反映斜齿轮啮合刚度波动和载荷波动对系统主共振稳定性的影响规律;在其他条件不变时,斜齿轮主共振稳定性随静载荷和啮合刚度波动增加而增加,但较大静载荷会导致主共振频率增大,而且在高频激励下,即使较小的啮合刚度波动也会触发主共振的不稳定;载荷波动增加会使斜齿轮主共振幅值增大,使系统稳定性变差。     

正交变传动比面齿轮副的强度计算与分析

为了提高正交变传动比面齿轮副的承载能力,探索该面齿轮副的基本参数对其强度特性的影响.应用空间齿轮啮合传动原理、微分几何学和机械设计基础,建立点接触正交变传动比面齿轮副的坐标系,推导出正交变传动比面齿轮的齿面方程,得到正交变传动比面齿轮的主曲率和压力角计算方法.对该面齿轮进行了受力分析,建立了正交变传动比面齿轮副的强度校核方法,并探讨了该面齿轮副的基本参数对接触应力和弯曲应力的影响.通过传动实验与理论结果的对比分析,验证了该面齿轮副强度计算方法的正确性.     

刀倾全展成准双曲面齿轮的切齿设计

为提高准双曲面齿轮的啮合性能,对刀倾全展成(HGT)准双曲面齿轮进行切齿设计研究.以局部综合法(Local Synthesis)为基础,并依据格里森准双曲面齿轮的加工原理,得到满足一定啮合性能的加工参数,并采用该参数对齿轮副进行轮齿接触分析(TCA).从齿面印痕和传动误差曲线可以看出,齿轮副重合度大,传动平稳,可通过调整局部控制参数来改变齿轮的啮合性能,验证了切齿设计的正确性.该方法可通过对设计参考点及其领域内的啮合条件进行预控,达到对齿面啮合质量的控制.     

Tooth surface geometry optimization of spiral bevel and hypoid gears generated by duplex helical method with circular profile blade

In order to effectively improve meshing performance of spiral bevel and hypoid gears generated by the duplex helical method, the effects of straight lined and circular cutting edges profile on meshing and contact of spiral bevel and hypoid gears were investigated analytically. Firstly, a mathematical model of spiral bevel and hypoid gears with circular blade profile was established according to the cutting characteristics of the duplex helical method. Based on a hypoid gear drive, the tooth bearings and the functions of transmission errors of four design cases were analyzed respectively by the use of the tooth contact analysis(TCA), and the contact stresses of the four design cases were analyzed and compared using simulation software. Finally, the curvature radius of the circular profile blade was optimized. The results show that the contact stresses are availably reduced, and the areas of edge contact and severe contact stresses can be avoided by selecting appropriate circular blade profile. In addition, the convex and concave sides are separately modified by the use of different curvature radii of inside and outside blades, which can increase the flexibility of the duplex helical method.     

正交面齿轮齿面方程及三维建模仿真的研究

面齿轮传动是一种圆柱齿轮与圆锥齿轮相啮合的齿轮传动,其传动的原理是渐开线直齿圆柱齿轮和圆锥齿轮相互啮合传动,由于这种特殊的传动关系,因此面齿轮齿面复杂,设计参数多,设计周期长.深入研究了其运动原理,推导了正交面齿轮的齿面方程,同时应用Pro/E 三维软件对其齿面进行建模仿真,提高了面齿轮的设计效率.     

平面一次包络端面啮合环面蜗杆三维齿廓的理论研究

为提高蜗杆传动效率,达到传动精度更高的要求,利用接触线能够完全包络的环面蜗杆方程,结合经典啮合理论并拟合工具母面转角的参数,在以往的基础上构建了平面一次包络端面啮合环面蜗杆传动的新型啮合传动方式。采用MATLAB绘制的接触线得到该蜗杆的齿廓螺旋线;并利用CREO软件进行三维图形绘制和运动仿真分析。经研究发现：平面一次包络端面啮合环面蜗杆这一新型传动方式可以通过控制端面蜗杆蜗轮副的参数在一定程度上来增加有效啮合齿数,同时缩短了蜗杆的工作长度,并使蜗杆的回转半径增加,虽然回转半径的增加会导致蜗杆径向尺寸增大,但却能在不增加蜗轮尺寸情况下实现大中心距传动;也使该结构在同型减速器中显得更加紧凑。