降低螺旋锥齿轮接触应力及传递误差方法的研究

为研究改善螺旋锥齿轮的接触质量,以端面滚刀法加工螺旋锥齿轮为研究对象,通过引入共轭啮合的假想齿轮,建立齿面接触方程,然后基于坐标变化理论提出该加工方法下的螺旋锥齿轮最大接触应力及传递误差的计算方法。基于螺旋锥齿轮三维几何模型,在有限元分析软件中,对螺旋锥齿轮在不同加载工况下的啮合性能分别进行静态与动态加载接触分析。结果表明,不同加工工况对螺旋锥齿轮接触应力及传递误差影响较大,刀具倾角为2°、旋转角为-1°时螺旋锥齿轮接触压力及传递误差最低;内圆弧刀刃半径为580 mm时,分析结果最为理想;同时,满足尺寸要求的前提下,主动轮齿数的增加将有效改善齿轮接触应力及传递误差。     

相对位置误差对双重螺旋法加工齿轮副接触性能的影响

为预控双重螺旋法加工螺旋锥齿轮的啮合性能,研究了相对位置误差对双重螺旋法加工齿轮副接触性能的影响。根据螺旋锥齿轮副啮合接触原理,通过数值计算得到齿面离散啮合点分布位置,采用有限元法对不同相对位置误差条件下的齿轮副进行齿面啮合加载接触分析,得到了在不同相对位置误差条件下齿轮副传动误差、接触区位置及形状、法向接触力。结果表明,螺旋锥齿轮的传动误差和法向接触力均对小轮安装距误差较为敏感。通过滚检实验得到了齿面接触区位置和接触压力,验证了有限元分析结果。     

基于有限元法的螺旋锥齿轮啮合刚度计算

螺旋锥齿轮啮合刚度计算是其动力学分析的基础,螺旋锥齿轮动力学分析中多用正弦或余弦级数对轮齿刚度曲线进行近似处理,进而影响动力学分析计算的精度.基于螺旋锥齿轮加载接触有限元分析原理,研究螺旋锥齿轮啮合刚度计算方法,给出使用有限元软件计算螺旋锥齿轮刚度的关键技术及前处理方法,应用有限元分析软件ABAQUS构建一对五齿螺旋锥齿轮模型并计算出法向接触力和综合弹性变形量,得到单齿啮合刚度和多齿综合啮合刚度,分析不同载荷对刚度曲线的影响,结果表明载荷的变化会对刚度曲线的幅值和周期产生较大的影响,在计算刚度曲线时需考虑载荷对重合度以及接触位置的影响,通过计算直齿轮刚度并和已有文献作对比验证了该方法的正确性,研究工作为螺旋锥齿轮动力学分析提供了基础条件.     

对数螺旋锥齿轮的研究现状和发展趋势

概述了近年来对数螺旋锥齿轮设计与啮合理论、三维建模与加工制造、轮齿检测分析等方面取得的进展,对对数螺旋锥齿轮研究现状进行综述,并分析了其中的不足以及后续发展方向。     

加载螺旋锥齿轮接触轨迹变化规律的研究

螺旋锥齿轮的接触轨迹直接反映传动质量,基于加载接触有限元分析原理,给出螺旋锥齿轮有限元加载接触分析模型的构建方法,取一对三齿螺旋锥齿轮模型,研究在轻载和重载情况下轮齿的接触力变化情况,得到载荷对接触轨迹及传动误差的影响规律,为高质量弧齿锥齿轮传动提供了一种设计方法与手段。     

研齿的修形机理与试验研究

研究了螺旋锥齿轮齿面综合研磨率、动态互研与研齿修形机理。动态研磨力在螺旋锥齿轮研磨中起着微切削与均化误差的作用，使齿面尖点、高点与齿对转换点首先得到研磨。研齿的修形作用趋于使二次抛物线形传动误差曲线高阶化，传动误差曲线上部平坦，转换点平滑过渡。通过引入相对螺旋角误差与相对压力角误差的概念，对齿形与齿距误差进行了测量，从而评价了轮齿研齿前后的实际啮合精度。对啮合振动、噪声进行了对比试验，结果表明，研齿能明显改善齿轮副的啮合精度与动态性能。     

螺旋锥齿轮误差齿面及差曲面的建立与分析

针对六轴五联动螺旋锥齿轮磨床结构,应用多体系统理论、齿轮啮合理论,建立了含几何误差、热误差的螺旋锥齿轮误差齿面与差曲面模型并进行了实验验证,仿真分析了砂轮分别沿X轴、Y轴平移时和绕C轴旋转时,螺旋锥齿轮理论齿面与误差齿面以及它们的差曲面。结果表明,砂轮绕C轴旋转所产生的运动副误差对齿面误差影响较大。研究结果对提高螺旋锥齿轮的加工精度和进行误差补偿提供了理论依据。        

含误差螺旋锥齿轮齿面方程建立与分析

根据七轴五联动螺旋锥齿轮磨床结构,应用多体系统理论、齿轮啮合理论建立了含几何误差、热误差的螺旋锥齿轮齿面方程,并分析了砂轮主轴分别沿X、Y轴平移时和绕C轴旋转时对螺旋锥齿轮齿面误差的影响.结果表明,砂轮主轴沿X轴运动对齿面误差影响较大.本文研究对提高螺旋锥齿轮的加工精度和误差补偿提供了理论依据.     

弧齿锥齿轮啮合过程动态应力分析

介绍了利用ANSYS对弧齿锥齿轮进行瞬态啮合的前置处理、划分网格、使加约束的方法。基于目前弧齿锥齿轮的应力分析研究现状。对齿面啮合质量进行了齿面接触分析(TCA),并且利用在CAE方面有很强能的ANSYS软件对弧齿锥齿轮进行啮合状态下的动态仿真[5-7],得到较为准确的齿面接触应力和齿根弯曲应力。建立了弧齿锥齿轮三维有限元非线性接触模型,对弧齿锥齿轮在一定的转速和负载转矩下进行了动态啮合仿真,得到了一个啮合周期下的齿轮齿面接触应力和齿根弯曲应力的变化规律。进行了轮齿加载接触分析(LTCA),得到了轮齿啮合传动中的齿面接触应力、弯曲应力变化过程。该方法可以进一步为弧齿锥齿轮强度分析和疲劳寿命计算提供理论依据。     

螺旋锥齿轮误差齿面及差曲面的建立与分析

针对六轴五联动螺旋锥齿轮磨床结构,应用多体系统理论、齿轮啮合理论,建立了含几何误差、热误差的螺旋锥齿轮误差齿面与差曲面模型并进行了实验验证,仿真分析了砂轮分别沿X轴、Y轴平移时和绕C轴旋转时,螺旋锥齿轮理论齿面与误差齿面以及它们的差曲面.结果表明,砂轮绕C轴旋转所产生的运动副误差对齿面误差影响较大.研究结果对提高螺旋锥齿轮的加工精度和进行误差补偿提供了理论依据.     

高齿准双曲面齿轮的轮齿加载接触分析

给出了准双曲面齿轮齿加载接触分析的数学模型和加载接触分析的求解方法，计算了高齿准双曲面齿轮和普通齿准双曲面齿轮副的加载接触过程，对比了两种齿轮在不同工况和安装误差条件下的齿面印痕、齿面载荷分布、齿间载荷分配和承载传动误差，证明了高齿准双曲面齿轮副齿面载载体分布、齿间载荷分配和承载传动误差，证明了高齿准双曲面齿轮副齿面载荷分布和齿间载荷的分配合理，接触印痕受安装误差的影响较小，具有较高的强度和较好的动态特性。     

线面对构齿轮啮合原理

根据曲线和曲面两种几何元素的接触特点，提出了线面对构齿轮啮合原理。定义了线面接触与线面啮合的概念，给出了线面啮合运动三要素；建立了线面啮合基本理论,得到与已知曲面相啮合的共轭曲线方程的通用表达式；通过在曲线每一点处的法平面上建立截面齿廓，进而构建连续曲面。以平行轴内啮合渐开线齿轮为例，通过在渐开线内齿轮齿面上选取接触曲线，构建新的线面啮合齿轮副，分析了线面啮合齿轮啮合过程的一般规律。研究结果表明，根据线面啮合原理，通过选取合适的几何参数，可以构建出一对正确啮合的点接触齿轮。该原理为齿轮齿面构建提供了新方法。     

直齿锥齿轮齿廓圆弧修形

以理论渐开线直齿锥齿轮修形减振为目的,用圆弧曲线对直齿锥齿轮进行齿廓修形,以减小齿轮传动误差和啮合刚度的波动为衡量标准,同时确保载荷变化呈平稳过渡。静态计算结果表明,齿廓圆弧修形齿轮具有较好的减振效果。     

齿轮齿根应力轮齿挠度啮合刚度和端面载荷系数的研究

抛弃把轮齿形状视为悬臂梁的假设,直接从实际齿形出发,以相似理论为基础,通过边界元采样计算和回归分析,建立了齿根应力、轮齿挠度和啮合刚度计算的新方法。分别提出了弯曲与接触强度端面载荷系数的定义式和新的计算式。提出了实际双齿啮合必要和充分条件及实际重合度的概念及公式。提出了一种新的重合度系数公式。比较分析了ISO6336的一些问题。所给齿根应力计算新方法不需种种假设、理论基础先进、实际准确性好、计算大为简化,可以取代W．Lewis的悬臂梁方法。其余所给公式亦较明确合理。     

含安装误差的鼓形齿轮承载接触分析

基于齿轮范成原理，建立修形后直齿的鼓形面数学模型，并根据齿轮接触分析（Tooth contact analysis，TCA）结果进行齿面接触线上接触点的离散。基于Weber能量法，求解齿间载荷分布，并利用线性规划法，求解齿向载荷分布。在得出齿面的实际载荷分布后，建立鼓形齿面的圆柱体模型。利用赫兹原理，对含安装误差的鼓形齿面进行齿面接触应力分布求解。分析结果发现垂直平面误差较轴平面误差对接触应力分布影响更大，起鼓修形后齿面载荷分布虽然得到明显改善，但接触应力值会有所增大。接触应力分布结果与有限元方法结果规律相一致，证明了该方法的合理性，为齿轮承载接触分析（Loaded tooth contact analysis，LTCA）提供了新的简便方法。     

基于差齿面拓扑的轮齿承载拟赫兹接触分析

基于齿条曲面多项式与齿轮公切共轭产形原理,建立了数值齿面、差齿面ease-off模型;通过ease-off曲面映射,解析了齿面接触路径、传动误差、接触线等轮齿啮合特性信息。利用势能法、变形协调方程与拟赫兹接触分析解决了齿面载荷计算、边缘接触应力求解问题,获得了轮齿啮合刚度、传动误差、齿间载荷分担、载荷分布、接触应力等齿面啮合的时变历程特性。计算结果与第三方软件的计算结果具有较好的一致性。     

Localised tooth contact analysis of single envelope worm gears with assembly errors

This paper presents the basis of loaded tooth contact analysis and predicts the influence of assembly errors on localised contact stress distribution in single enveloping (cylindrical) worm gearing during a meshing cycle. A method for loaded tooth contact analysis, geometry and kinematics of such gear pairs is developed. The method accounts for the effects of tooth composite deflection caused by bending, shearing, foundation, tooth contact deformation and initial profile separation due to assembly errors. The method includes the determination of contact lines, load and stress distribution due to assembly errors. Because of the complex geometry of worm gear teeth, the tooth bending stiffness is calculated using the slicing technique developed earlier by the authors. Classical Hertz theory is used for calculating contact stress and deformation. A computer program based on the presented method has been developed and used to study the influence of errors on mating teeth contact. It is shown that the governing factors in loaded gears with assembly error are the mesh stiffness and the amount of error which is linked to load sharing between adjacent tooth pairs. A numerical example is presented to further clarify the outlined method.     

优化齿廓修形曲线对润滑性能的影响

本文通过对齿廓抛物线的修形，来优化标准渐开线直齿轮的润滑性能。通过对齿面的接触分析，将齿轮啮合原理和弹性流体力润滑理论有机地结合，计算了修形齿轮的润滑性能，并以一个啮合周期的平均润生能为目标化修形长度，齿顶顶形量和抛物线修形曲线；编制了Ｃ语言程序，分析了数值计算结果，得到了一些有益的结论。     

双外齿廓(双内齿廓)摆动活齿传动机构

提出了一种新型摆动活齿传动机构,即双内齿廓或双外齿廓摆动活齿传动机构,分别给出结构简图并进行了原理介绍;给出了摆动活齿与中心轮啮合的运动副元素中心运动轨迹曲线的两种方程,对此运动副元素中心运动轨迹的包络曲线进行了理论分析,从而得出了中心轮齿廓曲线方程;对此机构的优缺点进行了评估.     

FSH型锥齿轮齿面接触分析

论述了FSH型锥齿轮接触分析的基本原理,包括接触路径的求法、初始点的确定、传动误差曲线的绘制方法和接触椭圆的求解方法,并以一对给定具体参数的齿轮副为例,用Matlab实现FSH锥齿轮的啮合仿真,得到齿面接触区和传动误差曲线.