面齿轮的齿面接触特性分析

研究了正交面齿轮传动中的齿面接触特性,在不考虑误差影响的点接触正交面齿轮传动接触特性分析中,推导了接触点方程,对接触点进行了可视化仿真;得出了圆柱齿轮和正交面齿轮接触点处主曲率的变化规律;推导了正交面齿轮上接触特性方程;得到了接触特性的变化规律,并对接触斑点进行了可视化仿真.     

非正交弧线齿面齿轮齿面设计及可视化

设计了一种新型非正交弧线齿面齿轮,其以弧线齿圆柱齿轮为假想刀具,包络展成面齿轮工作齿面及过渡曲面,并在Matlab中得到面齿轮的数学模型,推导出非正交弧线齿面齿轮全齿面齿面方程,并通过Matlab编程实现了齿面可视化,为后续对非正交弧线齿面齿轮的研究奠定了理论基础。     

变位面齿轮副小轮双向修形轮齿接触分析

建立了变位面齿轮的加工和啮合坐标系,推导了变位小轮和变位面齿轮的齿面方程,将变位小轮理论齿面与修形曲面叠加构造了精确的修形齿面,对齿面进行了仿真并可视化,并对变位面齿轮副中小轮双向修形后进行了齿面接触分析,计算了不同安装误差下的啮合轨迹和几何传动误差,算例表明,修形后获得了开口向下2阶抛物线几何传动误差,降低了接触印痕对安装误差的敏感性,变位面齿轮副传动啮合性能得到改善。     

航空圆弧齿面齿轮啮合特性分析

基于啮合原理和微分几何的理论,推导出了弧齿面齿轮啮合传动的齿面方程和啮合轨迹方程,通过对啮合轨迹方程的仿真研究,得出了影响弧齿面齿轮啮合轨迹的主要参数为基本齿廓上任意点的压力角和基本齿条的法截面到端截面的垂直距离.     

齿面接触闪温对齿轮啮合特性的影响分析

齿轮啮合过程中能量损耗引起的齿廓形变改变了齿轮啮合状态,基于Bloke闪温理论,推导出了齿面接触闪温随齿轮啮合点位置变化的表达式,计算了齿面接触闪温引起的齿廓形变;通过Hertz接触理论,推导出齿面接触闪温对啮合刚度的影响表达式。对模型进行研究,分析了摩擦因素随啮合点位置的变化规律,载荷、转速对齿面最大接触闪温的影响,齿面接触闪温对齿廓形变和啮合刚度的影响。仿真结果显示,齿面接触闪温对轮齿啮合刚度的影响较大,在非线性动力学分析中应予以考虑。     

加工误差对面齿轮接触特性影响分析

为分析插齿加工中刀具安装误差对面齿轮接触特性的影响,建立考虑刀具安装误差的面齿轮插齿加工的啮合坐标系;采用包络原理,推导了面齿轮齿廓曲面方程和含加工误差的面齿轮接触线方程;应用数值仿真的方法,建立了含刀具偏置与交角误差的面齿轮接触线模型,分析刀具偏置与交角误差对面齿轮齿接触轨迹的影响。研究结构表明,面齿轮接触轨迹对刀具的安装误差不敏感。     

MATLAB环境下的对数螺旋锥齿轮啮合接触分析

根据齿轮啮合原理,通过一种求解齿面瞬时接触区域的数值算法,推导出对数螺旋锥齿轮的齿面接触区域方程,再结合对数螺旋锥齿轮的三维模型,利用MATLAB软件对其进行仿真分析,得到了对数螺旋锥齿轮啮合接触区的变化规律,实现了接触区域的可视化仿真。最后,以一对对数螺旋锥齿轮样轮的齿面接触试验为例,将试验结果与仿真分析结果进行对比,验证了接触区域仿真结果的正确性,为后续对数螺旋锥齿轮齿面进行TCA分析奠定了理论基础。     

偏置正交弧线齿面齿轮的齿面设计及实体建模

提出了一种新型的偏置正交面齿轮.以弧线齿圆柱齿轮作为假想刀具,并对其施加一定偏置距离,用包络法展成偏置正交弧线齿面齿轮.根据微分几何和齿轮啮合原理,推导了偏置面齿轮的齿面方程,并在Matlab中建立了工作齿面及过渡曲面的数学模型.以此模型为基础,施加了两种不同的偏置距离,通过分析方程组与对比齿面模型可知,偏置距离对齿形的影响主要体现在齿高上,而齿宽和齿厚上的改变则不明显.最后,通过导出齿面点集,在Catia零件设计平台实现了偏置正交弧线齿面齿轮的实体建模,为后续对该类齿形的啮合分析、弯曲强度等研究奠定了基础.     

人字齿面齿轮传动及其几何啮合特性

基于人字齿轮传动的特点和面齿轮传动的原理,提出了面齿轮人字齿的构建方法,为了使得不同旋向的轮齿均获得局部接触特性,采用了齿向俢形以实现接触路径的偏移;为在最大限度上利用面齿轮人字齿的齿宽,提出了面齿轮无退刀槽人字齿的加工方法,设计了其使用的刀具;阐述了面齿轮人字齿的加工原理,建立了坐标系,并推导了面齿轮人字齿面的数学模型和齿面几何啮合性能仿真模型;最后给出了面齿轮人字齿面的计算结果,并绘制了虚拟样机,并完成了齿面接触分析。结果表明:人字齿面齿轮圆柱齿轮的啮合具有理想的啮合性能,可以满足啮合传动的需要。     

基于圆柱齿轮齿顶修形的弧线齿面齿轮齿面设计研究

面齿轮是一种由渐开线圆柱齿轮与近似锥齿轮相互啮合的一种新的齿轮传动形式.弧线齿面齿轮是以渐开线弧线齿圆柱齿轮为假想刀具包络展成的面齿轮.推导了面齿轮工作齿面方程,并对圆柱齿轮齿顶进行圆角化修形设计;推导了截面圆角方程、圆角曲面方程以及修形后的弧线齿面齿轮过渡曲面方程,并通过Matlab对两种齿顶形式的圆柱齿轮建立数学模型,得知齿顶圆角包络产生的面齿轮要比齿顶尖角包络产生的面齿轮在内径齿根部的齿厚更大.研究结果表明,对刀具齿顶进行圆角化不仅可以避免面齿轮与圆柱齿轮边缘接触导致面齿轮齿面磨损,还可以增大面齿轮内径齿根处的厚度,该种面齿轮修形方式也为其他齿形面齿轮提供了理论依据.     

双向弧线圆柱齿轮的啮合特性研究

提出了一种新型齿轮——双向弧线圆柱齿轮,该齿轮齿线为圆弧,增加了齿轮的抗弯强度,消除了齿轮传动的轴向力;齿轮在啮合过程中,其接触为凸曲面与凹曲面的接触传动,增加了齿轮的承载能力,降低了齿面的磨损,提高了齿轮的寿命。重点对该齿轮副的啮合特性进行研究,推导出了其轮廓曲线方程、齿面方程和传动比。得出该齿轮副具有传动比恒定、传动平稳的优点。     

正交直齿面齿轮参数化建模方法

面齿轮传动是一种圆柱齿轮与圆锥齿轮啮合的传动形式。目前对面齿轮的建模主要为加工仿真法、点云法和齿廓边界拟合法。根据啮合原理,推导出正交直齿面齿轮齿面及过渡曲面方程。根据面齿轮齿形特点,提出了截面放样的正交直齿面齿轮建模方法。并根据面齿轮齿面及过渡曲面方程,求出两种放样路径下截面齿廓方程。并基于CATIA二次开发,编制了正交直齿面齿轮参数化建模的软件。并利用此软件,建立了相同参数下采用不同截面放样法的面齿轮模型,并比较了两种截面放样法的优劣。     

渐开线弧齿圆柱齿轮及其啮合特性

阐明了渐开线弧齿圆柱齿轮的主要几何参数，利用微分几何理论推导出渐开线弧齿圆柱齿轮的齿面方程、共轭齿面方程以及齿轮副的啮合线、齿面接触线表达式，并通过计算机编程对弧齿圆柱齿轮的齿面、共轭齿面、啮合线及齿面接触线实现图形绘制，直观地揭示了弧齿圆柱齿轮在传动过程中的啮合特性。渐开线弧齿圆柱齿轮具有较长的齿面接触线和较大的啮合重合度，齿轮副啮合平稳性好。     

变位非正交面齿轮副小轮齿向修形轮齿接触分析

建立了变位非正交面齿轮的加工坐标系和啮合坐标系,推导了变位小轮及变位非正交面齿轮的齿面方程,计算得到了面齿轮数值齿面,分析了变位对非正交面齿轮齿宽的影响。在变位的基础上研究了对小轮进行齿向鼓形修形,而面齿轮不修形的修形方式。分别对未变位、变位、变位加小轮齿向修形的三种非正交面齿轮传动形式进行考虑安装误差的轮齿接触分析。研究表明：随着变位系数增大,非正交面齿轮最小内半径、最大外半径及极限齿宽均减小;变位不影响非正交面齿轮副的接触规律;小轮齿向修形能降低接触轨迹对安装误差的敏感性,会引起幅值较小的直线型传动误差。     

考虑安装误差的弧线齿面齿轮承载接触分析

为获得弧线齿面齿轮副的精确啮合模型,采用展成方法加工仿真,并建立了安装误差下的齿面切触模型。应用弹性接触力学、有限元影响矩阵法、数学规划方法对弧线齿面齿轮进行承载接触分析,研究了在不同安装误差下面齿轮副载荷分布、齿面接触应力的变化规律。同直齿面齿轮副相比,弧线齿面齿轮副的重合度大、接触应力小、传动平稳、对安装误差的敏感性小、承载能力高。此分析方法为面齿轮副的设计、实验研究和实际应用提供了理论指导。     

新型点接触抛物线齿轮齿面展成及参数特性研究

建立了新型点接触抛物线齿轮的加工坐标系统。根据空间啮合原理推导了展成点接触抛物线齿轮的啮合方程与齿面方程,并通过齿面仿真实现了齿面可视化。推导了小齿轮发生根切与齿顶变尖的理论公式,研究了齿轮齿数、压力角、螺旋角以及抛物线系数等参数对抛物线小齿轮极限齿顶高系数与齿根高系数的影响。研究了采用盘形刀具加工抛物线齿轮的方法,并推导了刀具轮廓方程。本文研究为新型高强度抛物线齿轮的设计与加工提供了依据。     

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。     

弧线齿圆柱齿轮四阶传动误差设计与分析

为了改善弧线齿圆柱齿轮传动的平稳性和轮齿强度,采用四阶传动误差曲线设计齿轮副。首先确定四阶传动误差曲线的系数,用有具有刀倾的刀盘形成的弧线产形齿条和假想小轮的方法,根据坐标变换和啮合方程,分别推导大轮和小轮的齿面方程。由两齿面在啮合中的连续相切条件,建立了考虑安装误差的轮齿接触分析(TCA)模型。齿轮副啮合仿真的结果表明,该方法可实现四阶传动误差,增大啮合转换点处夹角可使齿轮副平稳过渡,减小齿根的修形量可提高轮齿强度,可降低传动误差曲线对安装误差的敏感性。     

圆弧齿线圆柱齿轮齿面设计与有限元分析

以弧线圆柱齿轮的啮合原理为基础,研究了圆弧齿线圆柱齿轮副的切削理论和相应设计方法,分析了圆弧齿线圆柱齿轮的齿面成形原理。采用了双面刀盘展成法,将刀盘旋转而成的切削锥面作为假想齿轮的齿面,模拟圆弧齿线圆柱齿轮的啮合过程,推导圆弧齿线圆柱齿轮的齿面方程,对圆弧齿线圆柱齿轮齿面进行数值仿真并实现了可视化。生成有限元网格模型,并导入到ABAQUS软件中进行有限元分析,将有限元分析结果与Hertz接触理论进行对比分析,结果表明,所建有限元模型合理。将分析结果与同尺寸圆柱齿轮结果进行对比,结果表明,圆弧齿线圆柱齿轮的接触强度较直齿圆柱齿轮有所改善。此外,通过对刀盘半径的三组尺寸算例进行比较分析,得到了刀盘半径尺寸与应力大小的关系。     

抛物形齿线圆柱齿轮啮合特性研究

研究了抛物形齿线圆柱齿轮滚切加工方法和齿面接触分析.在推导滚刀齿面方程的基础上,利用抛物形齿线滚切原理和啮合方程推导了其齿面数学模型;根据两齿面在啮合过程中连续相切条件,建立了考虑安装误差的齿面接触分析(Tooth Contact Analysis,TCA)模型.齿面接触分析仿真结果表明,用抛物形刀具齿廓对齿面修形,可改善齿轮副啮合性能;在安装误差条件下,接触印痕将偏离齿宽中心;通过改变抛物形系数,可降低接触印痕对安装误差敏感性.