基于MATLAB的齿轮根切建模分析

从目前广泛采用的齿轮范成原理出发,分析了根切产生的原因及对齿轮传动的影响,根据齿条刀具加工出的齿轮渐开线和齿根过渡曲线方程,推导出求根切圆和根切量的计算公式.应用MATLAB软件对不同齿数和模数进行根切量的精确计算,并用Pro/E软件进行虚拟环境下的根切模拟,进而分析齿数和模数对根切量的影响情况,以及根切量与齿轮实际啮合线段的关系,最终得出一定程度上的根切对齿轮传动是无害的,只会影响齿轮强度,在实际齿轮传动应用中,这在一定程度上是允许的.     

基于有限元法的滚切外齿轮齿根应力分析

利用ANSYS有限元软件对滚切外齿轮进行建模,并对滚切外齿轮的齿根应力分布进行了分析.通过对比传统的滚切外齿轮计算方法与有限元分析方法,提出了轮齿的总体应力分布具有梁的分布特性,齿根危险截面应力的最大值位于现行算法所确定的平面上方的齿根圆角处.     

避免圆柱齿轮干涉及根切的最小齿数研究

研究了圆柱齿轮的干涉根切现象,通过渐开线齿轮的根切现象详细分析了影响齿轮干涉的各种因素及作用原理.研究了国内外几种小齿数齿轮的设计理论.在此基础上研究了一种全新的小齿数齿轮设计方法,即反包络法.     

范成法加工渐开线齿轮的根切机制研究

通过建立标准齿条刀具齿廓曲线方程，使用VB. NET编程语言在AutoCAD环境下进行二次开发，开发了范成法加工渐开线齿轮和根切全过程动态模拟程序，进一步研究和探索齿轮根切过程和根切机制，并精确求解出最大根切半径。更正了最大根切半径等于被加工齿轮回转中心到刀具齿顶线与啮合线交点间距离的错误结论。在此基础上，重新确定了变位系数选择封闭线图中的根切至大、小齿轮齿廓工作段起始点时的限制条件，确定了大、小齿轮齿根处发生干涉的限制条件，从而可准确绘制出变位系数选择封闭线图。     

圆柱斜齿圆弧齿轮根切分析

圆柱斜齿圆弧齿轮根切的深入分析和详细数据目前并不多见,影响人们对该齿轮根切产生确切、具体和深刻的认识,以及现有理论的广泛应用。针对圆柱斜齿圆弧齿轮,导出了其根切界限方程和不根切条件,详细研究了根切可能性、齿廓最易根切点的位置、不根切最少齿数的确定。将这些成果应用于纯滚动圆弧齿轮和W-N圆弧齿轮,得到验证、拓展和新结论,并获得齿轮工作者很想得知的根切计算数据。研究为各种具有圆柱圆弧齿的机械零件的不根切设计提供了理论依据。     

圆弧齿廓面齿轮根切研究

针对圆弧齿廓面齿轮在加工过程中易发生根切现象,采用理论分析、数值计算与仿真实验相结合的方法研究该面齿轮不产生根切的最小内半径。首先确立刀具齿轮齿面方程,进而由刀具与圆弧齿廓面齿轮互为包络成形理论推导出面齿轮的工作齿面及过渡曲面方程。然后根据圆弧齿廓面齿轮不产生根切条件理论,通过MATLAB软件进行数值计算。将计算出的结果与仿真实验得到的结果相比对,验证了所求圆弧齿廓面齿轮不发生根切时的最小半径值的正确性。     

用大压力角滚刀滚切少齿数齿轮

本文分析了用滚刀加工齿轮时的根切情况,提出通过增大滚刀齿形角可以避免或减小齿轮根切的方法,并导出滚刀齿形角与齿轮不发生根切所允许最少齿数的关系式,给出了其专用滚刀的设计方法。     

少齿数非对称齿轮根切的研究

由于少齿数非对称齿轮采取较小的非工作侧压力角,导致非工作侧容易发生根切。传统的设计方法只考虑齿条刀具的直线部分造成的根切,定义为第一类根切。由齿条刀具圆角造成的根切,定义为第二类根切和第三类根切。为了研究这两类根切的边界条件,建立了固联于齿轮的转动坐标系和固联于齿条刀具的平动坐标系。在避免第一类根切的同时,求得了由齿条刀具圆角造成的两类根切边界条件的参数方程,解得了避免第二类和第三类根切的最大齿条刀具圆角半径。研究结果表明,即使第一类根切不发生,第二类和第三类根切仍然会对齿轮造成根切。为了避免齿轮根切,须同时避免第一类根切和第二类根切。     

关于渐开线标准齿轮最少齿数的分析

通过理论分析，给出了范式法加工渐开线标准齿轮避免根切的最少齿数的一般公式，该公式适用于渐开线齿轮根切、干涉的分析，可作为标准齿轮传动设计中齿数选择和是否采用变位齿轮传动的依据。     

基于神经网络的齿轮根切特性仿真研究

根据齿轮加工的范成原理,采用共轭齿面曲率的关系,建立齿条型刀具齿顶圆角与齿轮齿根圆角的对应关系;运用神经网络的非线性映射特性建立齿轮模数和齿数与根切量的关系模型,仿真出齿轮齿数与根切量,齿轮模数与根切量的关系曲线。仿真曲线能直观的反映齿数和模数对根切量的影响情况,为齿轮设计和加工提供了理论数据。     

微线段齿轮的创成方法探讨及其计算机仿真

研究了微线段齿轮的创成方法,确定了“包络-旋切”两步加工法和加工刀具的选取方法,建立了旋切法数控加工微线段齿轮的运动控制模型,并通过计算机仿真进行了验证。     

直齿圆柱齿轮磨损过程模拟

用Archard磨损公式 ,结合赫兹接触理论对标准直齿圆柱齿轮轮齿磨损过程进行了模拟计算。算例表明 :(1)轮齿表面上靠近齿根处磨损量最大 ;(2 )分度点处磨损量最小 ;(3)轮齿根部磨损量大于顶部 ;(4)啮合次数相同时 ,小齿轮齿根磨损较大齿轮多。     

点蚀故障对齿轮传动系统噪声的影响

针对不同数滚机床齿轮齿面点蚀故障严重程度对齿轮传动系统噪声的影响,基于赫兹理论力学模型,运用ABAQUS创建了齿轮副的应力仿真分析模型,求解在未点蚀及不同点蚀故障严重程度下齿面最大接触应力,并对比了传动扭矩对不同点蚀故模型最大接触应力的影响。开展了不同齿面点蚀故障齿轮模拟工况下的噪声测试实验,通过对比齿轮副试样噪声的敏感性分析不同点蚀故障严重程度的影响。有限元结果表明,传动扭矩与齿面最大接触应力呈线性关系,点蚀故障越严重,齿面点蚀区域接触冲击应力越大;齿轮故障噪声测试实验研究结果则表明,基于微点蚀、点蚀失效形式之间存在的竞争机制,点蚀故障越严重,对应的噪声曲线峰值越大;随着齿轮负载、转速的增大,点蚀故障齿轮噪声也逐渐增大。     

非对称齿廓齿轮弯曲疲劳强度理论分析与试验

为提高齿轮承载能力设计齿轮两侧压力角不等的非对称渐开线新齿形,推导双压力角非对称齿廓齿轮工作齿侧与非工作齿侧的渐开线齿廓方程和齿根过渡曲线方程,通过迭代计算和优化策略提出非对称齿廓齿轮疲劳强度解析法计算公式。编制生成非对称齿轮齿廓的参数化程序,在此基础上建立非对称齿廓齿轮有限元分析模型。通过解析法对不同压力角组合的非对称齿廓齿轮弯曲应力和危险截面位置计算得出,随着工作齿侧压力角的增大齿根最大弯曲应力逐渐降低,单齿啮合区向齿顶偏移;通过对有限元模型进行计算得出的结果与解析法一致,应用最小二乘法拟合出非对称齿廓齿轮齿根弯曲应力随工作齿侧压力角变化的计算公式。采用数控电火花线切割方法加工制造非对称与标准齿廓齿轮,在高频疲劳试验机上采用双齿脉动加载方法对其进行疲劳强度试验。试验结果表明,非对称齿廓齿轮在相同寿命下比对称齿轮极限载荷提高了50%,非对称齿廓齿轮的应力值变化趋势与前两种方法是一致的。     

齿轮马达的制动机理研究及性能最大化措施

为明晰齿轮马达密闭介质的制动机理及其制动性能的最大化措施,从齿轮副的啮合过程出发,由马达内介质作用的液压转矩等于马达外的负载转矩,推导出负载驱动转速的定量公式,并就制动性能最大化对齿形参数执行最优化设计。结果表明:啮合点的位置不同,负载驱动转速也不同,其中,最小困油位置处的最高,节点啮合处的最低;齿形参数对负载驱动转速的影响很大,案例优化前后的制动性能提高了31.2%~46.1%;负载转矩与马达内客观存在的泄漏途径为驱动转速产生的外因与内因,齿轮较小的宽径比和齿顶高系数能有效控制马达内泄漏等。研究成果为高质量齿轮马达的进一步研究与开发,提供一定的理论依据。     

正交面齿轮弯曲应力的分析

建立了正交面齿轮的三齿几何模型 ,形成了相应的有限元分析模型 ,研究了在不同参数下 (如模数、齿数、齿宽 )正交面齿轮三齿模型的最大弯曲应力特性。本文考虑面齿轮受载最不利的情况 ,即在面齿轮的齿顶沿齿宽方向的不同位置加集中载荷 ,通过有限元分析表明 ,面齿轮的最大弯曲应力不是在齿根而是在沿齿高方向的中部位置 ,并随力的作用点向两端移动时最大弯曲应力的位置向齿顶移动。这对于面齿轮传动设计中控制接触点的位置有重要意义     

基于MATLAB外啮合齿轮流量计的流量特性仿真研究

分析了普通外啮合齿轮流量计的瞬态流量,由齿轮马达的瞬态流量特性推导出了流量计的瞬态流量数学模型,给出了不同齿数情况下流量计的流量脉动,研究了脉动率和齿轮齿数的关系,利用MATLAB软件模拟了流量计的流量特性仿真曲线,证明了可以用适当增大从动轮齿数的方法来降低流量计的流量脉动。     

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。     

对齿轮凸形齿测量结果进行二次最小二乘曲线拟合的误差评值方法

本文给出了对凸形齿测量结果进行二次最小二乘回归抛物线拟合的数据处理及误差评定的方法。该方法对测量结果进行二次最小二乘回归,分离出齿形形状误差、齿形角误差、最大鼓形量和最大鼓形位置。     

准双曲面齿轮的修正节锥设计方法及切齿试验

为了提高准双曲面齿轮的强度和耐磨性,提高准双曲面齿轮的使用寿命,提出准双曲面齿轮的修正节锥设计方法。在不改变大轮外径和中点工作齿高的的情况下,令大轮的齿顶高系数fa≤ ,从而可以导出新的节锥参数,此时新的节锥与面锥重合或在准双曲面齿轮实体之外。利用齿面接触分析(TCA)、齿面承载接触分析(LTCA)和有限元法(FEM),分析齿轮副的啮合性态、齿面接触应力、齿根最大拉伸应力和齿根最大压缩应力。计算机模拟显示,采用修正节锥设计方法设计的准双曲面齿轮的齿面接触应力、齿根最大拉伸应力和齿根最大压缩应力显著减少,采用修正节锥设计方法设计的准双曲面齿轮在加工过程中可用一般的刀具,不需要特殊的工具。