基于有限元法的ZC3型蜗轮蜗杆啮合刚度计算

蜗轮蜗杆啮合刚度计算是其动力学分析的基础,针对乌兹别克斯坦Maidanak天文台1 m望远镜蜗轮蜗杆传动改造项目,基于ZC3型蜗轮蜗杆加载接触有限元分析原理,提出了ZC3型蜗轮蜗杆时变啮合刚度计算方法,应用有限元软件Workbench构建有限元模型并得到了ZC3型蜗轮蜗杆啮合刚度曲线。计算结果表明,ZC3型蜗杆副啮合曲线具有明显的周期性,啮合刚度的最小值出现在双齿接触区内前1对轮齿退出啮合的位置,最小啮合刚度为104.4 MN·m。啮合刚度的最大值出现在单齿接触区的中部,最大啮合刚度为219.7 MN·m。研究结果为该改造项目后续的动力学分析提供了基础条件。     

平面包络内啮合蜗杆传动关键参数对接触区域的影响分析

为了研究关键设计参数对平面包络内啮合蜗杆传动接触性能及承载能力的影响。基于齿轮啮合原理,构建平面包络内啮合蜗杆传动的空间齿面接触线方程,利用数值计算方法求得空间齿面接触线,并将其映射到蜗轮齿面,通过分析中心距、传动比、母平面倾角、蜗轮回转轴倾角、蜗轮转角、蜗杆分度圆系数、主基圆系数等不同参数对蜗杆齿面接触区域的分布情况,找出合理的设计参数范围,此外,根据初步分析结果,选取一组较为合理参数生成了平面包络内啮合蜗杆传动的三维模型。研究表明,传动比、母平面倾角、蜗轮转角对平面包络内啮合蜗杆传动的接触区域有较大影响,母平面倾角在18°~36°、蜗轮回转中心轴倾角在30°~54°、蜗轮转角在90°~138°之间取值时,平面包络内啮合蜗杆传动的具有较好的接触区域。研究结果为平面包络内啮合蜗杆传动的后续研究奠定了理论基础。     

基于接触线的二次包络TI蜗杆传动啮合性能分析

从接触线和啮合界限线的角度对二次包络TI蜗杆传动进行了接触性能分析。分析表明,只有当蜗轮齿面上的啮合界限线为一条或两条且这两条线不重合时,才能在二次包络TI蜗杆传动副的蜗轮齿面上得到二次接触线;在加工允许的范围内,螺旋角取较大的数值,能够较好地改善啮合性能,从而发挥二次包络TI蜗杆传动的优势。研究对合理选择设计参数具有指导意义。     

ZC1型蜗杆副齿面接触参数分析与优化

基于ZC1型蜗杆副的啮合理论,利用MATLAB软件对蜗杆副的齿面接触参数进行分析,结果表明,轴向模数、中心距、导程角、砂轮齿廓圆弧半径对齿面接触参数的影响都很大。而一般情况下,中心距在设计之初就已选定,故我们选择轴向模数、导程角、砂轮齿廓圆弧半径作为优化设计时的设计变量。为了提高ZC1型蜗杆副的啮合性能,以诱导法曲率和润滑角为目标函数,并结合蜗杆齿顶齿厚约束,蜗轮齿顶齿厚约束以及根切约束来建立优化数学模型。采用改进的粒子群算法作为优化算法,结果显示,优化后的润滑角更大、诱导法曲率更小,可有效地提高蜗杆副的啮合性能。     

双包络蜗杆副的载荷分布研究

给出了确定双包络蜗杆传动副沿蜗杆螺纹面和蜗轮轮齿瞬时接触 线载荷分布的方法,研究了蜗杆螺纹面和蜗轮齿面弯曲变形、剪切变形、接触变形及蜗杆轴向变形。采用数值分析和迭代技术对确定载荷分布的积分公式进行求解。分别计算了传统蜗杆副和新型蜗杆副的载荷分布,同时分析了各因素对载荷分布的影响。     

ZC_1蜗杆三维建模方法与强度分析

根据活动标价法、空间啮合理论,研究ZC1砂轮切削蜗杆的成形过程以及蜗杆副的数学模型。根据数值分析法和有限元法,结合MATLAB和Solid Works完成蜗杆副的三维实体模型,并在ANSYS中建立有限元模型。将有限元计算结果进行数据处理,分析了齿间载荷分配情况,接触应力沿蜗轮齿长方向的分布情况,以及有限元法结果与经验强度公式法结果的比较。考虑安装误差对蜗杆传动的接触应力和接触线的影响程度,得出应优先减少轴交角误差的结论。研究结论为ZC1蜗杆传动的三维建模以及强度分析提供了相应的理论依据。     

自动扶梯用ZC1型蜗杆传动副啮合区面积分析

ZC1型蜗杆传动是一种新型蜗杆传动,为了获得优良的啮合性能,其设计参数的选择是一个复杂而困难的问题。而ZC1型蜗杆传动副啮合区面积大小是衡量其传动平稳性和噪声的重要依据,针对这一问题,以微分几何和空间啮合理论为基础建立传动副的啮合区面积方程,并采用MATLAB绘图功能辅助分析中心距、变位系数、砂轮齿廓圆弧半径、导程角和齿形角等设计参数对啮合区面积的影响,为后期ZC1蜗杆传动副多目标优化提供参考依据。     

平面齿内齿轮一次包络鼓形蜗杆传动副的误差分析

为了掌握平面齿内齿轮一次包络鼓形蜗杆传动副的齿面真实啮合状况,对其进行误差分析。建立含误差的传动副啮合几何学理论,构建传动副的三维精确实体模型,研究理想状态下传动副的齿面啮合情况,并重点分析中心距及倾角等各项误差值对传动副真实啮合状态的影响规律。研究结果表明:传动副在理想状态下有5对齿同时啮合,瞬时接触线为直线且沿齿高方向平行分布;中心距误差和蜗杆轴向位移误差为负值时比其为正值时对传动副有利;轴间角误差、倾角误差及基圆半径误差对平面齿内齿轮一次包络鼓形蜗杆传动副啮合状况的影响较大。     

球面蜗杆传动瞬时接触线与油楔的解析研探(下)

三、切削成形原理和啮合原理瞬时接触线的轨迹复盖了蜗轮齿面.因此,研究蜗轮齿面的形成过程和特点,会加深对瞬时接触线的认识和理解.1.成形原理首先,我们对模拟蜗杆的滚刀左侧齿面和被切蜗轮的右侧齿面进行分析.滚刀左侧齿面沿蜗轮分度圆在各生成线垂直剖面内的齿廓,同球面蜗杆在各垂直剖面内的截线一样(如图8所示).     

双线接触在一包TI蜗杆传动副中实现的研究

通过改变螺旋角研究了二包TI蜗杆传动蜗轮齿面上出现双线接触的条件,分析了存在双线接触时蜗轮齿面的组成,并将这个齿面与一包TI蜗杆传动的蜗轮齿面进行了比较。研究表明:合理选择螺旋角,一包TI蜗杆传动的齿面经过跑合可以实现双线接触,这样能进一步改善一包TI蜗杆传动的啮合性能。     

环面蜗杆副接触线蜕变与对称修形参数的关系

在蜗杆副Ⅰ型和Ⅱ型接触线研究基础上,应用空间啮合原理,探求和分析蜗杆副齿面上含蜕变点的特殊接触线型式。首先对啮合方程和接触线方程进行严格的数学分析和推导,得到接触线蜕变点的方程并求出蜕变点,接着对环面蜗杆副接触线蜕变点进行分析,划分了蜗轮齿面上接触线型,分析了接触线型对蜗杆副啮合性能的影响。并进一步例证研究了接触线蜕变点和对称修形下参数之间的关系,为蜗轮齿面的修形提供数据参考,为现场蜗杆副装配提供了参数的选择范围。     

变位形式的准平面二次包络环面蜗杆传动研究

准平面二次包络环面蜗杆传动按照形成蜗杆和蜗轮齿面的 2次包络的相对运动规律相同与否 ,分为标准传动和变位传动 2种传动形式。分析计算了在变位情况下各变位参数对齿面啮合性能的影响 ,计算结果表明 ,该传动在采取变位形式加工时其齿面接触线分布形态及接触性能主要取决于变位参数的选取 ,通过变位参数的合理选取能使蜗杆传动齿面接触线得到良好的分布形态     

点接触圆柱蜗杆传动

本文讨论齿轮滚刀滚切的蜗轮与蜗杆啮合所形成的局部共轭点接触蜗杆传动,导出了两齿面啮合的接触点公式,判别接触点邻域发生曲率干涉的相对法曲率公式,以及接触点处的瞬时传动比公式。最后以单头阿基米德蜗杆传动为例,作了分析和计算。本文认为,在局部共轭的点接触蜗杆传动中,齿轮滚刀滚切蜗轮的方法可简化加工工艺,提高传动的接触强度。     

基于AutoLISP的偏置圆柱蜗杆传动副的三维建模

偏置圆柱蜗杆传动副中面蜗轮的齿面复杂,直接进行三维建模比较困难。在AutoCAD中,利用AutoLISP语言编制程序模拟滚刀加工面蜗轮的过程,完成了偏置圆柱蜗杆传动副的三维建模。得到的三维造型可进行啮合仿真、有限元分析等操作。     

圆环面包络圆弧圆柱蜗杆副传动效率优化设计

基于齿轮啮合原理以及圆环面包络圆弧圆柱蜗杆副(ZC1型)啮合理论数学模型,获得了蜗杆副瞬时接触线的变化趋势;分析了诱导法曲率、润滑角、瞬时接触线和合速度方向夹角等基本参数对传动效率的影响;选取模数m、变位系数x和导程角γ等3个对传动质量影响较大的参数作为设计变量,建立优化模型。利用粒子群优化算法,对圆环面包络圆弧圆柱蜗杆副传动效率进行优化。将优化前后的结果进行比较,借助KISSsoft进行仿真,得知优化后的圆环面包络圆弧圆柱蜗杆副传动效率有一定的提高,对圆环面包络圆弧圆柱蜗杆副的参数设计有参考意义。     

变位形式的准平面二次包络环面蜗杆传动研究

准平面二次包络环面蜗杆传动按照形成蜗杆和蜗轮齿面的2次包络的相对运动规律相同与否，分为标准传动和变位传动2种传动形式。分析计算了在变位情况下各变位参数对齿面啮合性能的影响，计算结果表明，该传动在采取变位形式加工时其齿面接触线分布形态及接触性能主要取决于变位参数的选取，通过变位参数的合理选取能使蜗杆传动齿面接触线得到良好的分布形态。     

单圆柱滚子包络蜗杆传动啮合效率分析

以单圆柱滚子包络环面蜗杆传动为研究对象,基于空间啮合原理,推导出滚柱包络环面蜗杆传动的啮合效率公式,并分析了啮合效率的影响因素。结果表明,蜗杆副接触齿面间的摩擦因数对啮合效率的影响最大,传动比次之,滚柱半径值影响较小;减小传动比、降低摩擦因数、减少滚柱半径尺寸,有利于滚柱包络环面蜗杆传动啮合效率的提高。研究结论为以后滚柱蜗杆、蜗轮啮合传动的优化与改进提供了重要的参考。     

实际工况下啮合传动的弹性接触算法

在实际工况条件下，对轮齿接触的可靠分析必须考虑各种误差和加载的影响。应用空间共轭曲面啮合原理和接触有限元理论，给出了基于接触齿面几何的弹性接触问题完全数值解法。以环面包络蜗杆传动副为研究对象。分析了该算法在啮合传动计算中应用的完整过程，求解了在加载情况下传动副的真实接触区、误差影响下接触区的变化情况、某一瞬时蜗轮工作齿面的最大接触应力和某一瞬时同时啮合的轮齿对数等问题。     

蜗杆副同一瞬时啮合的诸齿齿面位置的确定方法

蜗杆蜗轮啮合时,重迭系数大,同时参与啮合的齿对数有时甚至达到4。但一般的啮合原理计算式仅能计算一对齿啮合时的空间位置。本文以啮合原理计算式为基础,分别讨论了蜗杆和蜗轮上同一瞬时参与啮合的诸齿的空间位置及确定同时啮合的齿对数的方法,给出了计算式,附有计算例题。从而解决了蜗杆副同一瞬时啮合的诸齿齿面位置的确定这一在蜗杆传动的啮合理论及强度计算中急待解决的问题。     

滚子包络端面啮合蜗杆传动接触有限元分析

基于滚子包络端面啮合蜗杆传动啮合理论和接触有限元分析法,应用ANSYS有限元软件,建立滚子包络端面啮合蜗杆传动有限元分析模型,进行接触有限元分析。分析结果表明,滚子包络端面啮合蜗杆传动副属于线接触,单段蜗杆同时啮合齿对数达5对。为研制承载能力高的新型蜗杆传动的研究奠定基础。