凹形圆锥渐开线齿轮的滚齿法

凹形圆锥渐开线齿轮 (ConcaveConicalInvoluteGear)是一种新型的圆锥渐开线齿轮 (ConicalInvoluteGear) [1～ 3 ] 。圆锥渐开线齿轮的齿面间呈点接触[4] ,所以齿面强度比低 ,而凹形圆锥渐开线齿轮的齿面呈凹状 ,齿面间呈椭圆状面接触[3 ] ,克服了圆锥渐开线齿轮齿面强度低的弱点 ,同时又具备圆锥渐开线齿轮的全部优点。这种新型齿轮不仅能实现平面齿轮机构的功能[5] ,也能实现空间齿轮机构的功能[6] ,具有替代传统的非渐开线型空间齿轮机构的可能性 ,所以是一种极具发展前景的机械传动零件。目前加工凹形圆锥渐开线齿轮均采用先滚齿成圆锥渐开线齿轮然后再逐一把齿面磨齿成凹形的加工方法[7] ,这种两步加工方法 ,比传统的手工修型加工方法 ,已是极大的进步 ,可是凹形圆锥渐开线齿轮的加工依然存在成本高 ,周期长 ,精度低等问题。为此有必要确立凹形圆锥渐开线齿轮的高精度的一步加工方法。本研究首先从理论上确立了凹形圆锥渐开线齿轮的滚齿加工法 ,然后利用上述理论 ,实际加工了一组凹形圆锥渐开线齿轮 ,以证明了凹形圆锥渐开线齿轮的滚齿加工法的可行性及正确性     

交错轴渐开线锥形齿轮副啮合原理研究

基于空间啮合理论,在对共轭齿轮副与公共齿条之间啮合关系进行分析研究的基础上,推导了交错轴传动在不同布局形式下,齿轮副安装距、轴间夹角、中心距及公共齿条分度平面上齿线倾斜角等几何参数的计算公式,提出了保证安装参数的锥形齿轮设计方法,为交错轴传动渐开线锥形齿轮副的几何设计打下了理论基础。理论与试验结果表明,推导得到的计算公式,不仅适合于交错轴传动在各种布局形式下的锥形齿轮副设计,同样也适用于平行轴、相交轴等传动类型。最后,通过测试齿轮及实际产品的设计、加工,验证了该研究结果的正确性和实用性。     

分阶式双渐开线齿轮啮合特性分析

分阶式双渐开线齿轮是一种新型齿轮,故对其传动的重合度、接触线长度等进行了分析研究,给出双渐开线齿轮传动重合度、总接触线长度的精确计算公式,并提出端面重合度与纵向重合度的最佳组合及最差组合条件,其结果对设计、分析渐开线斜齿轮及双渐开线齿轮传动具有重要意义。     

旋转齿轮瞬时接触应力和温度的分析模拟

建立了高速齿轮传动轮齿瞬时接触温度的分析方法和模型;采用赫兹接触理论和有限元接触分析方法分析了标准渐开线齿廓和齿顶修形齿廓的齿面接触压力;研究了啮合过程中轮齿的相对滑动速度和齿面摩擦因数以及摩擦热流密度的计算方法;建立了轮齿本体温度的有限元温度分析模型;计算了轮齿接触面的瞬时温升;分析了标准和齿顶修形渐开线齿轮的轮齿本体温度和瞬时接触温度及相关因素对它们的影响。     

基于MATLAB与SolidWorks联合建模的渐开线圆柱直齿轮接触特性仿真分析

通过渐开线直齿轮齿廓方程在MATLAB中构建出渐开线直齿轮的点云模型生成精确地齿廓,将点云数据导入到SolidWorks中构建出齿廓精确的渐开线直齿轮副的三维模型;然后对渐开线直齿轮副进行理论接触应力计算,并对联合建模的齿轮副与参数化建模的齿轮副进行接触应力的有限元仿真分析和动力学仿真分析结果进行对比。结果表明:联合建模所得三维模型满足渐开线齿轮副的接触特性研究需求,且较参数化建模方法,联合建模的齿廓更加精确,有限元仿真的接触应力更加精确。     

TI 环面蜗杆砂轮磨齿原理

根据空间交错轴齿轮啮合理论，对ＴＩ环面蜗杆砂轮磨齿原理进行了理论研究，推导出了基本方程，分析了磨削渐开线直、斜齿圆柱齿轮时的接触线分布规律，并得到了齿面上不存在啮合界限线的判定条件，经微机模拟接触过程，表明此方法是一种高效的齿面磨削方法。     

齿轮弯曲强度有限元精确分析方法研究

通过计算轮齿弹性共轭接触迹,确定齿轮在啮合过程中各个位置的压力角、齿廓接触长度以及接触位置等参数。并对ANSYS进行二次开发,制作了一个精确计算齿轮弯曲强度有限元分析的软件。运用此软件对相同参数的渐开线齿轮与点线啮合齿轮进行弯曲强度的有限元精确计算,得出点线啮合齿轮比渐开线齿轮弯曲强度提高11.7%的结论。     

关于风力发电机齿轮啮合传动的有限元分析

以风力发电机齿轮传动为研究对象,借助理论和有限元数值模拟方法,对传动过程中齿轮接触应力规律及动态特性进行了研究。利用ANSYS中的APDL语言编写了齿轮参数化建模程序,并建立了齿轮三维实体模型;通过解决网格划分、材料属性和接触对建立等关键技术,建立了齿轮啮合力学模型;通过设置控制节点,施加转速和扭矩,实现了齿轮的非线性动态啮合过程模拟;最后,对齿轮进行模态分析,获得了其固有频率和振型,为齿轮的动态设计提供了基础数据。     

基于ANSYS/LS-DYNA的齿轮动力学接触仿真分析

针对渐开线直齿轮容易出现的载荷突变及噪声问题,需对齿轮进行齿廓方向的磨削修形。利用ANSYS/LS-DYNA中的APDL语句实现标准齿轮和修形齿轮的建模及动力学接触分析,并对分析结果进行比较,验证其修形的必要性。     

基于Pro/E和ABAQUS的直齿轮强度分析

选取一对外啮合渐开线直齿圆柱齿轮,用 AGMA 标准对齿轮的接触强度及弯曲强度进行计算;在 Pro/ E 软件中精确建立该啮合齿轮的三维模型,将模型文件导入 Abaqus 软件,对齿轮啮合进行有限元强度分析,最后将两者的分析结果进行对比。结果表明,利用有限元方法分析齿轮的强度是可行的。     

Mathematical model of a helical gear with asymmetric involute teeth and its analysis

This paper describes a simple approach based on the gear theory for deriving a helical gear with asymmetric involute teeth. A helical gear with asymmetric involute teeth can be easily obtained through the envelope theory for the one-parameter family of surfaces. The mathematical models for asymmetric helical gears can be provided by the application of two imaginary rack cutters. The investigation on the undercutting analysis of the asymmetric helical gear is studied based on the developed mathematical model and the method of tooth-profile shifting. Here we provide geometric modeling of the designed asymmetric helical gear meshing when assembly errors are present. Stress analysis for the helical and the cylindrical forms are constructed. To illustrate the effectiveness of the approach, an analytical expression of helical gear with asymmetric involute teeth is given.     

Mathematical model of a helical gear with asymmetric involute teeth and its analysis

This paper describes a simple approach based on the gear theory for deriving a helical gear with asymmetric involute teeth. A helical gear with asymmetric involute teeth can be easily obtained through the envelope theory for the one-parameter family of surfaces. The mathematical models for asymmetric helical gears can be provided by the application of two imaginary rack cutters. The investigation on the undercutting analysis of the asymmetric helical gear is studied based on the developed mathematical model and the method of tooth-profile shifting. Here we provide geometric modeling of the designed asymmetric helical gear meshing when assembly errors are present. Stress analysis for the helical and the cylindrical forms are constructed. To illustrate the effectiveness of the approach, an analytical expression of helical gear with asymmetric involute teeth is given.     

齿轮副端面重合度统一定义及其计算式

针对各种齿轮传动提出端面重合度的统一定义,并且推导其计算表达式,进一步讨论了渐开线齿轮副、微线段齿轮副和正弦齿廓齿轮副的端面重合度的计算问题。齿轮副的端面重合度定义为齿轮作用角（即一对轮齿从进入啮合到脱离啮合过程中齿轮所转过的角度）与齿轮的齿距转角的比值。根据齿轮啮合原理,由基本齿条的轮廓曲线能够获得其啮合线方程。根据所获得的啮合线方程,以及给定的齿轮副齿顶线方程,就能够根据本文的计算式得到齿轮副的重舍度。对于渐开线齿轮副,该定义与众所周知的“啮合线长度与基节之比”的结果相同。该定义同样适用于非渐开线齿轮副,例如微线段齿轮副、正弦齿廓齿轮副等,而且计算结果更可靠。     

COMMON DEFINITION FOR END-SURFACE CONTACT RATIO OF GEARS AND ITS APPLICATIONS

Common definition and calculating expressions of end-surface contact ratio for all type of gears are put forward, and with calculation expressions for involute gears, micro-segments profile gears, and sine-curved profile gears being discussed. The end-surface contact ratio of gears is defined as the ratio of the action angle (the rotation angle of gear from gear-in to gear-out for one pair of teeth) to the rotation angle per pitch (or central angle per tooth). According to the theory of gearing, equation of the meshing line can be deduced from the tooth profiles of basic rack. Having obtained the equation of the meshing line, and being given the addendum outline of the gears, the contact ratio can be calculated with the calculation expressions. For the involute gears, this definition has same effect as the well-known definition: ratio of the contact line to the base pitch. This definition of contact ratio is also suitable to other non-involute gears, such as micro-segments profile gears, sine-curved prof     

变齿厚渐开线齿轮副啮合效率研究

由于变齿厚渐开线啮合副变位系数沿轴向变化的特点,其啮合角、锥角、重合度、不同端截面齿顶圆上的压力角、滑动率等参数与普通渐开线啮合副不同,其啮合效率计算也与普通渐开线啮合副有所区别.分析了变齿厚齿轮啮合副效率的计算特点和影响因素,如变位系数对变齿厚齿轮副重合度和啮合效率的影响;在此基础上,提出了一种新型效率计算方法;通过...     

齿轮接触强度的研究及基于Visual Basic语言的程序设计

根据齿轮啮合原理和接触力学,深入研究了渐开线齿轮传动啮合过程中各啮合点的接触应力计算,研究了不同参数齿轮传动最大接触应力可能出现的啮合位置,分析了国家标准(GB/T 3480-1997)接触强度计算公式,指出了国家标准中接触应力计算公式的局限性,提出了更加全面的确定和计算最大接触应力的方法;并运用Visual Basic语言和Microsoft Visual Basic6.0软件,编制了齿轮接触强度的计算程序;程序为计算齿轮的几何参数、接触应力及接触强度校核提供了快捷的工具,可以大大提高了齿轮设计的效率.     

任意转角位置的渐开线齿轮齿面参数方程的研究

这里提出的任意转角位置的渐开线齿轮齿面参数方程，表述简单，无须坐标变换，能准确、真实地描述渐开线齿轮轮齿在任一转角位置时齿面上的任一点。为齿轮三唯数字化设计、啮合分析、运动学和动力学分析提供了新的理论依据。     

Geometric design of involute spur gear drives with symmetric and asymmetric teeth using the Realized Potential Method

The index gear drive potential is defined for the estimation of the quality of spur gear drives as a maximum contact ratio obtained at the contact of teeth profiles along the full line of action. In this paper, a new method is proposed for the geometric design of symmetric and asymmetric involute meshing in which the contact ratio of the gear drive is equal to its potential. This method is appropriate for the geometric design of spur gears with a small teeth number and is based on the generalized model of involute meshing. The gear drive potential is assigned as an input value, from which, after appropriate calculations, the geometry of rack-cutters, gears and involute meshing can be determined. Using the proposed method, the areas of the realized potential and the areas of the existence of involute gear drives are defined. In addition, many numerical examples are solved. In the cases of symmetric and asymmetric meshing, the minimum teeth number is obtained when the gear drive potential is larger than one.     

渐开线锥形齿轮滚削原理

基于空间双自由度包络运动理论 ,对渐开线锥形齿轮的滚削原理进行了深入的研究。首先通过分解滚切运动 ,由空间任意点相对速度的啮合接触条件 ,分析了滚刀作平移运动所包络出的产形齿条齿面 ,并求解了其主要参数。进而通过对滚刀、产形齿条及锥形齿轮三者之间空间几何关系的分析 ,从理论上阐明了锥形齿轮的滚齿加工原理并推导了机床调整参数的计算公式。理论和试验的结果表明 ,利用有径向进给运动的通用滚齿机可以实现渐开线锥形齿轮的正确加工     

基于真实粗糙齿面的齿轮传动接触应力分析

现行齿轮传动接触疲劳强度的设计基础是仅适用于一对光滑表面之间干接触的赫兹理论,这显然与齿轮传动实际状况有一定差异。为获得齿轮传动实际状况的齿面压力分布、油膜厚度及轮齿接触区次表面的应力分布,基于实测所得的表面粗糙度数据,采用有限元法对重载齿轮传动进行混合弹流润滑数值分析。结果表明:粗糙齿面接触时的齿面压力分布及轮齿接触区次表面应力分布均明显相异于赫兹分布或基于光滑齿面全膜弹流润滑计算所得的相应分布;齿面粗糙峰谷的存在会使齿面接触应力比赫兹接触应力增大25%左右,且齿面平均油膜厚度的最小值及接触应力的最大值均发生在啮入点而非节点。因此,现行的以赫兹应力为基础、以节点参数为依据进行齿轮传动接触强度设计的做法有失科学性和安全性。