基于轮齿接触分析的弧齿锥齿轮齿面磕碰点检测方法研究

提出一种齿轮副齿面磕碰点检测方法,用于确定弧齿锥齿轮齿面磕碰点位置。建立准双曲面齿轮副啮合模型,通过改变接触区偏移量,调整啮合参数V、H、J,从而得到规划路径下的TCA接触区位置,V、H、J调整结果用于指导滚检试验。在YX-HTT600齿轮综合误差测量及分析试验机上进行滚检试验,得到了准双曲面齿轮副正常齿面与存在磕碰点的齿面两种情况下的传动误差测量结果。通过对两种传动误差测量结果的对比,验证了提出的齿面点测量方法的可行性。试验结果表明,运用提出的齿面检测方法可实现弧齿锥齿轮全齿面检测,检测结果可反映齿面磕碰点位置,从而为进一步改善弧齿锥齿轮啮合性能奠定基础。     

安装误差对双圆弧弧齿锥齿轮章动传动齿面接触特性的影响

双圆弧弧齿锥齿轮章动传动的齿面接触特性对安装误差极为敏感.为揭示安装误差对齿面接触特性的影响规律,开展了含安装误差的双圆弧弧齿锥齿轮齿面接触分析.推导出章动式双圆弧孤齿锥齿轮齿面方程;借助齿面接触分析(TCA)获得齿轮副的齿面接触迹线和几何传动误差;通过算例分析了内、外锥齿轮锥点误差及齿轮副轴线交角误差对双圆弧弧齿锥齿轮副齿面接触特性的影响规律.研究表明,随着各项安装误差的增大,齿轮副接触迹线沿齿高方向的偏移量增大;凸、凹齿面接触迹线沿齿高方向的偏移量对安装误差变化的敏感程度不同;正的安装误差比负的安装误差对齿轮副传动误差影响更大.为获得理想的啮合性能,应合理控制章动式双圆弧弧齿锥齿轮副的安装误差.     

弧齿锥齿轮真实齿面静态无负载传动误差及其对动态特性的影响

以一对弧齿锥齿轮副为研究对象,建立了一种脱离齿面方程的真实齿面静态无负载传动误差模型。该模型以三坐标仪测量的齿面点为基础,通过插值形成离散点齿面,再做接触分析得到静态无负载传动误差。用该模型得到的理论齿面静态无负载传动误差与经典接触分析的结果进行对比,验证了该方法的正确性,并计算了真实齿面的STE。建立了弧齿锥齿轮副的弯-扭-轴耦合动力学模型;在该动力学模型中考虑了转子、负载以及时变啮合刚度和齿侧间隙等影响因素。将理论齿面和真实齿面静态无负载传动误差以离散点的形式引入动力学模型中,对比了两者对弧齿锥齿轮副的动力学性能的影响。     

弧齿锥齿轮副安装误差调整综述

弧齿锥齿轮被广泛应用于各种高速、重载的相交轴传动中。一对运行良好的弧齿锥齿轮应该具有良好的接触区和低噪音。安装误差是引起弧齿锥齿轮齿面接触性能差和振动噪声大的重要原因。在介绍弧齿锥齿轮主要安装误差的基础上,对现有的安装调整方法进行归纳分析。最后提出通过弧齿锥齿轮啮合接触分析(TCA和LTCA)和动态性能分析相结合来调整安装误差的方法,为弧齿锥齿轮副的安装误差调整提供指导。     

弧齿锥齿轮的齿面主动设计

齿面印痕和传动误差对齿轮传动的性能起着决定作用,针对齿面印痕和传动误差,提出弧齿锥齿轮点啮合齿面主动设计的方法。该方法突破了传统齿轮设计的局限性,采用“局部共轭原理”和“局部综合法”,并依据弧齿锥齿轮的加工原理,使齿轮设计人员能够按照要求的传动性能来设计齿面的形状,并可在摇台结构的铣齿机进行加工。齿面主动设计能保证齿面在整个啮合过程中满足预先设计的传动误差和齿面接触路径的要求,从而达到对齿面啮合质量的全程控制,它为弧齿锥齿轮副设计提供新的方法和途径,这对于高速和重载齿轮以及有特殊要求的齿轮的设计具有十分重要的意义。     

安装距可调的锥齿轮副传动误差测量

由于在齿轮副的最佳啮合位置处测量齿轮副的单面啮合可精确得到锥齿轮副的传动误差,本文研究了锥齿轮副最佳安装距的调整方法,并开发了相应的传动误差测控软件。介绍了在最佳安装距位置对锥齿轮副进行单面啮合测量的原理,描述了通过传动误差分析、频谱分析和精度等级评定对传动误差进行评定的方法。利用统计过程控制(SPC)法对锥齿轮副的切向综合总偏差和一齿切向综合偏差进行了工艺评定和过程监控。然后,设计了基于最佳安装距的锥齿轮副传动误差测控软件,完成了对传动误差的实时采集、数据处理和曲线显示,最佳安装距的寻优调整以及测量结果的SPC统计分析。给出了测控软件的类图、顺序图、测试用例和软件界面。最后,实验测量了一对齿轮副在安装距寻优调整前后的传动误差。结果显示,提出的方法和传动误差测控软件可应用于锥齿轮副或面齿轮副的测量。     

基于动态传动误差的某发动机直齿和零度弧齿锥齿轮服役特性分析

基于测试方法,针对工程实际问题,对某型发动机含直齿锥齿轮副和零度弧齿锥齿轮副的二级圆柱齿轮-锥齿轮高速传动系统进行动态传动误差测量,并对测得的动态传动误差数据进行滤波、频谱分析,得到高速锥齿轮动态性能参数。分析表明:采用零度弧齿锥齿轮时,其低频段动态传递误差比采用直齿锥齿轮时降低很多;采用零度弧齿锥齿轮时,其高频段动态传动误差幅值要远大于采用直齿轮时的幅值,而高频段的幅值决定了传动系统动态特性优劣,进而说明采用零度弧齿锥齿轮时,系统的动态性能将劣于直齿锥齿轮。     

一种弧齿锥齿轮时变啮合刚度和传动误差半解析计算方法

弧齿锥齿轮时变啮合刚度传统计算方法大多采用有限元静态分析方法,但需计算多次,且采用节点弹性变形平均值计算的单齿啮合刚度存在较大误差。为此,改进了弧齿锥齿轮时变啮合刚度计算方法,在传统计算方法上引入单个节点啮合刚度,将工作齿面各个节点啮合刚度叠加,得到单齿啮合刚度,计算精度更高;基于有限元显式动态分析计算弧齿锥齿轮时变啮合刚度和传动误差,计算1次而不需要进行多次有限元分析,减少了整个计算时间周期。研究了不同负载转矩下时变啮合刚度和传动误差变化规律,分析了接触椭圆长轴长度、接触轨迹方向两个接触参数对时变啮合刚度和传动误差的影响。研究结果表明,时变啮合刚度和传动误差随负载转矩增大而增大,但时变啮合刚度峰-峰值和传动误差峰-峰值(PPTE)随负载转矩增大而变小;随着接触椭圆长轴长度增大,时变啮合刚度和传动误差呈增大趋势;随着接触轨迹方向增大,时变啮合刚度存在突增现象,而传动误差变化很小。     

基于安装调整的弧齿锥齿轮接触轨迹与传动误差优化

接触轨迹和传动误差是评价弧齿锥齿轮啮合性能的关键指标,而安装错位会使接触轨迹发生偏移,改变传动误差的对称性和波动幅值.为此,基于安装调整提出了一种弧齿锥齿轮接触轨迹和传动误差的优化方法.通过约束装配条件与初始点传动比,建立方程组,求解理论安装调整值;进而引入齿轮副安装错位,建立含安装错位的TCA算法;以安装错位为设计变...     

支撑变形下弧齿锥齿轮传动的承载接触有限元分析

转子的变形会对弧齿锥齿轮传动的接触轨迹及传动误差产生影响,从而影响传动的平稳性和可靠性。在传动系统弯扭耦合振动分析的基础上,获得弧齿锥齿轮的支撑变形量,并将其等效为齿轮副的安装错位量。基于加载接触有限元分析原理,利用MATLAB自编有限元程序,给出了考虑支撑变形的弧齿锥齿轮承载接触分析方法。以一对弧齿锥齿轮为对象,研究其在一个啮合周期内小齿轮齿面最大接触应力和齿根最大弯曲应力的变化情况,为高质量弧齿锥齿轮传动提供了一种有效的设计与分析方法。     

螺旋锥齿轮动力学研究方法及进展

论述了螺旋锥齿轮动力学研究的三种主要方法，即加载接触分析（LTCA）、解多维非线性方程组的方法，以及加载接触分析与周向振动模型结合的仿真分析方法。介绍了这些方法的优缺点，并提出了研究螺旋锥齿轮动力学的若干关键技术。阐述了实际设计制造工程中螺旋锥齿轮动力学研究的任务。     

高齿弧齿锥齿轮的承载啮合仿真和动态性能试验

研究了高齿弧齿锥齿轮和普通弧齿锥齿轮的加载接触过程，对比了二者在载荷作用下的齿面载荷分布、齿面加载接触印痕和承载传动误差，计算了齿根弯曲应力。在台架试验台上测定了高齿弧齿锥齿轮和普通弧齿锥齿轮的噪声和振动量，实验证明高齿弧齿锥齿轮齿面载荷分布合理，弯曲应力较小，具有较低的噪声和较好的动态特性。     

螺旋锥齿轮参数化精确建模

以齿轮啮合原理为基础,阐述了球面渐开线螺旋锥齿轮齿廓的形成机理,建立了螺旋锥齿轮齿面点坐标参数方程,构建了格里森制螺旋锥齿轮数学模型.利用基于Pro/E参数化建模方法,创建了螺旋锥齿轮单齿齿形,用阵列操作,建立了完整的螺旋锥齿轮三维实体造型,并通过运动仿真验证了该建模的精确性,为螺旋锥齿轮设计与制造研究提供了一种参数化设计方法.     

基于统一转换模型的螺旋锥齿轮和准双曲面齿轮数控加工

提出了一个可用于螺旋锥齿轮和准双曲面齿轮柔性数控加工的统一转换模型(unity transformation model,简称UTM),该模型可以适用于各种格里森螺旋锥齿轮和准双曲面齿轮的加工方法,包括在一个普通的五轴联动加工中心上对齿轮进行展成法和成形法加工,然后直接为所选的加工方法生成NC代码。运用VERICUT6.0对UTM下的大齿轮加工和小齿轮加工进行了模拟,并在装有TDNCH8数控单元的五轴联动加工中心TDNC-W2000上进行了测试。模拟结果和实际切削结果验证了UTM齿轮加工和NC代码的正确性。     

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.     

弧齿锥齿轮的齿面主动设计及试验验证

齿面印痕和传动误差对齿轮传动的性能起着决定作用,根据齿面印痕的位置、方向及传动误差幅值的要求,在齿面上设计三个啮合点,通过对这三个啮合点的控制,达到对齿面啮合质量的全程控制。在此基础上,为了满足不同的加工要求,又提出按照给定的垂直轮位的值对齿面进行再设计,保证传动误差的幅值不变且接触迹线仅有较小的改变,为弧齿锥齿轮副设计提供了新的方法和途径。最后在磨齿机上加工了一对齿轮,通过印痕检测验证了本文设计方法的正确性。     

弧齿锥齿轮测量齿面的NURBS重构

利用三坐标测量机获得了弧齿锥齿轮齿面上采样点的坐标值,然后采用双三次NURBS插值方法拟合出了数值齿面,能够为弧齿锥齿轮的数字化啮合分析提供参数化的齿面模型。最后,通过一个实例说明了该方法的可行性。     

The meshing angular velocity and tangential contact force simulation for logarithmic spiral bevel gear based on Hertz elastic contact theory

To obtain the change tendency of output angular velocity and tangential contact force of a gear when the pinion under the step input during meshing of a new type of spiral bevel gear, which is a logarithmic spiral bevel gear, the tooth flank equation of logarithmic spiral bevel gear is deduced based on the formation mechanism of the tooth flank formation. A three-dimensional model of a pair of logarithmic spiral bevel gears whose number of teeth was 37:9, with modules being 4.5 mm, normal pressure angle being 20 degrees and spiral angle being 35 degrees were built and assembled. Based on Hertz elastic contact theory, the calculation formulas and parameters sets of contact force for conventional spiral bevel gear meshing simulation and logarithmic spiral bevel gear meshing simulation were done. Consider the dynamic simulation about meshing angular velocity and tangential contact force for conventional spiral bevel gear meshing and logarithmic spiral bevel gear meshing, respectively. Finally, by analyzing and comparing the simulation data, the results show that under the same input conditions, the fluctuation of the gear angular velocity and tangential contact force of logarithmic spiral bevel gear meshing are smaller than the conventional spiral bevel gear. That is, the transmission stationary of logarithmic spiral bevel gear meshing is superior to conventional spiral bevel gear.     

高齿准双曲面齿轮的研究

研究基于局部综合法的高齿准双曲面齿轮ＨＦＴ法切齿参数的设计,给出用ＨＦＴ法加工准双曲面齿轮副的齿面接触分析方法,并在此基础上,比较了普通齿和高齿２种准双曲面齿轮副的传动误差曲线和啮合区。结果表明,高齿准双曲面齿轮副具有较好的啮合性能。