偏心圆齿轮啮合特性及CAM技术研究

以非圆齿轮的啮合原理为依据,利用MATLAB计算机辅助软件,对偏心圆齿轮副的啮合特性和数字化制造技术进行了研究,根据对偏心圆齿轮的节曲线、传动比、啮合特性及凹凸性分析,证明了这类齿轮传动的可行性。通过对其齿形的设计分析,利用CAD/CAM软件,以一阶偏心圆齿轮副为分析设计实例,绘制出其三维模型,并对其进行模拟加工,验证了非圆齿轮的设计理论在此类齿轮的设计、制造中的可行性,这为偏心圆齿轮的设计和生产应用提供了依据。     

Pascal蜗线型齿轮齿廓设计

针对Pascal蜗线型齿轮齿廓设计的问题,根据非圆齿轮啮合原理,利用折算齿形法设计了Pascal蜗线型非圆齿轮的齿廓,并用Pro/E完成了Pascal蜗线型非圆齿轮的三维模型。讨论了齿根过渡曲线的生成,研究了一对Pascal蜗线型齿轮啮合的传动比特性;根据折算齿形法生成的渐开线齿廓有助于进一步研究Pascal蜗线型齿轮的线切割加工。     

基于MATLAB∕GUI的蜗线齿轮副节曲线设计

根据非圆齿轮啮合原理,针对蜗线齿轮副节曲线设计问题,利用MATLAB语言进行GUI编程,实现了对蜗线齿轮副节曲线的参数化设计。对其传动特性、凹凸性进行了分析,完成了齿轮副节曲线的动态模拟,提高了节曲线设计效率,为后续的设计和制造提供了便利。     

面齿轮传动啮合刚度分析

面齿轮传动的啮合刚度是面齿轮传动动态分析及优化设计的重要参数,在圆柱齿轮传动啮合刚度分析的基础上研究了面齿轮传动的啮合刚度理论计算方法,将面齿轮传动中的圆柱齿轮和面齿轮简化成变截面弹性悬臂梁,推导了面齿轮传动的刚度计算公式,并建立面齿轮传动模型,进行了有限元分析。通过对两种计算结果的分析,验证了理论计算方法的正确性,得到较准确的面齿轮啮合刚度的计算方法。     

压裂泵组合式人字齿结构轮齿修形研究

组合式人字齿轮的变形及误差会降低齿轮传动啮合性能,针对这一问题,以某型号压裂泵动力传动系统组合式人字齿轮副为例,对组合式人字齿的传动啮合特性进行了理论强度计算、误差分析、仿真修形及实验研究。首先,分析了该齿轮副的结构形式,计算了该传动系统人字齿轮副的接触及弯曲疲劳强度,并分析了影响齿轮接触及弯曲疲劳强度的因素;然后,对该齿轮结构的误差形式及补偿措施进行了分析讨论,并对齿轮轴的变形及齿部修形特性进行了理论分析;最后,基于KISS soft软件计算出了齿廓的修形量,通过对比不同修形量对齿轮副的传动误差、接触应力及啮合斑点的影响,得出了最优的修形参量,并进行了实验验证。研究结果表明：轮齿修形补偿了变形及误差对齿轮传动特性的影响,同时其传动误差峰值降低了38%,齿面线载荷降低了41.3%,齿面接触区沿齿向分布均匀化,传动啮合性能得到了较大的改善。     

渐开线直齿圆柱齿轮增速传动和减速传动齿根弯曲应力对比分析

增速传动齿轮是风力发电机等各类增速齿轮传动系统中的关键零件,其设计和修形主要参考减速传动齿轮来进行。由于啮合点处滑动摩擦力的影响,增速传动齿轮的啮合特性与减速传动齿轮存在较大的差异,因而减速传动齿轮的设计制造经验不能直接应用于增速传动齿轮。以应用最广泛的渐开线直齿圆柱齿轮为研究对象,运用危险截面法和有限元啮合仿真方法,进行了增速传动和减速传动轮齿弯曲应力的对比分析研究。结果表明,相同传动功率条件下,与减速传动相比,增速传动大轮在齿根啮合区对应的弯曲应力减小,而齿顶啮合区对应的弯曲应力增大,最大增幅达27.8%;增速传动小轮弯曲应力的变化趋势与大轮相反。研究工作为增速传动齿轮的设计和修形及建立面向增速传动齿轮的设计方法提供了重要的理论支撑。     

基于齿廓法线法的蜗线齿轮齿廓设计

齿廓设计是非圆齿轮设计加工的关键,其设计精度直接影响齿轮的啮合及传动特性。针对蜗线齿轮齿廓设计问题,通过齿廓法线法推导了齿廓上任意一点的坐标方程,并基于此设计了蜗线齿轮的齿廓,其齿廓数据为该类齿轮的加工编程提供了有效的加工点。对比分析了齿廓法线法与折算齿形法的优缺点,为非圆齿轮齿廓设计提供依据。     

渐开线齿轮传动啮合效率及噪声分析

啮合效率是齿轮传动质量好坏的重要评价指标之一,直接决定传动齿轮齿廓磨损程度,研究其理论效率对齿轮设计及传动分析有重要意义。应用切线极坐标法分析了渐开线外啮合齿轮副的啮合过程,以瞬时效率为基础完成了其啮合效率函数的推导,通过在啮合区间上积分得到平均啮合效率(简称啮合效率)的计算公式,研究了摩擦系数及变位设计对齿轮啮合的影响,为齿轮传动装置噪声分析及改进设计提供了理论依据和工程应用参考。     

卵形非圆锥齿轮传动特性研究

针对相交轴间的变速比运动,提出了一种新型卵形非圆锥齿轮传动形式。从齿轮啮合原理的角度,建立了卵形非圆锥齿轮节锥面的啮合坐标系,推导了传动比、位移等的计算公式;分析了偏心率对移动量、转角关系、节锥接触母线摆动关系、周期性等运动特性的影响;并进行了相应的实验研究。通过理论分析与实验研究,获得了卵形非圆锥齿轮传动的运动规律及变化关系,验证了卵形非圆锥齿轮传动的特性。     

ABAQUS／Python在斜齿轮动态啮合分析中的应用研究

为准确、高效地提高齿轮传动的仿真分析效率,利用Python语言对有限元软件ABAQUS进行了二次开发,实现齿轮动态啮合分析从建模到后处理的自动化处理。通过实例分析了一对斜齿轮的啮合时变刚度及转速对斜齿轮动态啮合性能的影响,结合理论分析验证了分析的准确性及高效性。     

齿轮传动啮合效率计算方法的研究

研究了齿轮传动中啮合效率的计算方法,推导出渐开线圆柱齿轮内外啮合传动的效率函数,证明了效率函数在啮合区间的连续性。基于连续函数积分中值定理,定义了齿轮传动啮合效率的积分形式,通过积分运算得到了渐开线内外齿轮啮合效率的计算公式,并从理论上证明了效率公式的正确性。结合数据计算结果的图表分析,进一步验证了效率公式的有效性。     

弧齿锥齿轮几何传动误差的设计与分析

提出基于传动误差设计的概念和方法。通过TCA和LTCA对传动误差曲线的设计进行啮合仿真分析的结果表明 ,根据工作载荷合理地确定传动误差转换点处的幅值与总的幅值 ,可降低弧齿锥齿轮对误差的敏感性 ,可使工作载荷下传动误差波动幅值最小 ,同时可有效地避免或减轻边缘接触。     

带有圆锥齿轮的复合行星传动功率流与传动效率分析

对带有圆锥齿轮的复合行星传动进行运动分析,在此基础上采用虚功率理论分析该复合行星传动在不考虑啮合功率损失和考虑啮合功率损失时的功率流,在定义速比与转矩比的情况下,获得复合行星传动效率表达式,进一步研究速比、转矩比和啮合功率损失系数及几何参数比对复合行星传动效率的影响规律,并开展相关试验验证。理论分析表明：在复合行星传动啮合功率损失系数和几何参数比被确定的情况下,复合行星传动效率随着转矩比的增大而增大,但随着速比的增大呈先减小后增大趋势;在复合行星传动速比和转矩比及几何参数比被确定的情况下,各齿轮副的啮合功率损失系数对复合行星传动效率的影响存在差异;在复合行星传动速比和转矩比及各齿轮副的啮合功率损失系数被确定的情况下,复合行星传动效率随着几何参数比的增大而增大。传动效率试验表明：选用高精度等级的锥齿轮、增大复合行星传动机构的转矩比及其行星轮的节圆半径可提高复合行星传动机构的传动效率。     

基于指数窗截取递推最小二乘法的齿轮啮合刚度辨识算法研究

齿轮在机械传动系统中有着广泛应用,由于齿轮啮合过程中参与啮合的轮齿对数周期变化,因此,齿轮啮合刚度为时变参数,在啮合时会产生啮合振动。当齿轮副出现齿根裂纹时,啮合刚度会减小,齿轮啮合产生的系统振动响应也发生改变,通过振动响应辨识齿轮啮合刚度能够监测齿轮副的健康状态。针对齿轮啮合刚度的时变特征,提出了基于指数窗截取递推最小二乘(Exponential window recursive least square,EWRLS)算法和振动信号瞬时频率的齿轮啮合刚度辨识方法。进行啮合刚度辨识时,EWRLS算法将输入、输出齿轮的转速曲线分别作为辨识输入信号和观测信号,使用指数窗函数进行数据截断,使用递推最小二乘算法估计系统参数。为了计算输入、输出齿轮的转速曲线,使用经验模态分解(Empirical mode decomposition,EMD)方法将振动信号分解为具有不同变化频率的本征模态函数(Intrinsic mode function,IMF),并根据IMF的平均频率重构输入、输出齿轮的特征信号。通过Hilbert变换计算特征信号的瞬时频率曲线,从而获得各齿轮的转速曲线。使用仿真和实测信号对算法进行验证,结果表明,EWRLS算法能够辨识齿轮副的时变啮合刚度。     

渐开线齿轮热弹性流体动力润滑分析

本文考虑流体的可压缩性和齿轮传动重合度对轮齿载荷的影响，采用完全数值法对渐开线直齿轮进行了热弹流分析，获得了两齿轮在啮合线不同点处的油膜压力分布、油膜形状、温度分布、摩擦系数以及沿整个啮合过程的最小油膜厚度。     

直齿圆柱齿轮齿廓修行曲线优化设计

齿廓修形一般可以选取直线修形和抛物线修形,而不同类型的修形曲线,应取的修形量也是不同的。为了准确地选取修行曲线和确定该修形曲线下的齿轮修形参数,在分析传递误差对齿轮振动影响的基础上,依靠有限元模型模拟修形齿轮的啮合过程,并引入遗传算法,以减小齿轮的传递误差波动作为目标,对修形参数进行了高精度的优化设计。研究表明,该方法可以准确地选取最优的修形曲线和确定齿轮修形参数,并能大幅度减小齿轮的传递误差波动,为无声齿轮的研究指出了新的设计方法。     

航空齿轮复合应力的计算机模拟

在对弧齿锥齿轮啮合分析及发动机附件传动系统动态分析的基础上,确定一对啮合齿轮间所承受的动载荷、相应的轮齿弯曲动应力及行波共振应力后,首次提出了一种新的齿轮动弯曲应力与行波共振应力复合分析的方法,使齿轮应力分析更加符合真实情况。     

Pinion tooth surface generation strategy of spiral bevel gears

Aviation spiral bevel gears are often generated by spiral generated modified(SGM) roll method.In this style,pinion tooth surface modified generation strategy has an important influence on the meshing and contact performances.For the optimal contact pattern and transmission error function,local synthesis is applied to obtain the machine-tool settings of pinion.For digitized machine,four tooth surface generation styles of pinion are proposed.For every style,tooth contact analysis(TCA) is applied to obtain contact pattern and transmission error function.For the difference between TCA transmission error function and design objective curve,the degree of symmetry and agreement are defined and the corresponding sub-objective functions are established.Linear weighted combination method is applied to get an equivalent objective function to evaluate the shape of transmission error function.The computer programs for the process above are developed to analyze the meshing performances of the four pinion tooth surface generation styles for a pair of aviation spiral bevel gears with 38/43 teeth numbers.The four analytical results are compared with each other and show that the incomplete modified roll is optimal for this gear pair.This study is an expansion to generation strategy of spiral bevel gears,and offers new alternatives to computer numerical control(CNC) manufacture of spiral bevel gears.     

基于Pro/E与ADAMS的斜齿轮减速器系统动力学仿真

以某型号斜齿轮减速器为研究对象,详细阐述了Pro/E装配模型与ADAMS之间数据传递的方法与技巧,在ADAMS中建立了斜齿轮减速器系统动力学仿真模型,论述了渐开线斜齿轮啮合刚度的选取方法。通过加载仿真,得到各传动轴的转速特性曲线和齿轮啮合力仿真曲线,与理论分析进行对比,验证了仿真方法的可行性、仿真模型的正确性。啮合力仿真曲线可作为齿轮有限元分析的依据,为动态优化、疲劳和寿命分析提供参考。     

含误差的直齿轮的齿廓修形

依据齿轮传动载荷与轮齿变形的关系,推导出定载荷条件下,修形直齿轮静态传动误差与齿对综合修形参数的关系表达式。提出含制造误差修形齿轮修形参数的确定原则:理论设计修形齿轮的最大综合修形量应能消除含误差齿廓轮齿在啮入和啮出位置产生的几何干涉,理论设计修形齿轮的静态传动误差应保持最小的变化。给出了合制造误差修形直齿轮修形参数的计算公式,阐述了相应的确定方法。系统动态响应计算表明该方法所获得的修形齿轮具有良好的减振效果。