正交弧线齿面齿轮传动的啮合接触分析

根据正交弧线齿面齿轮啮合原理,推导弧线齿面齿轮的齿面方程,通过Matlab实现齿面可视化,在面齿轮展成坐标系下,研究了面齿轮啮合过程中的齿面接触特性。在不考虑误差影响的点接触正交面齿轮传动接触特性分析中,提出了一种求解面齿轮齿面啮合点的方法,以方程推导联合齿面接触轨迹仿真实现了面齿轮齿面啮合轨迹的可视化;得出了圆柱齿轮和正交面齿轮接触点处主曲率的变化规律,并对接触斑点进行了可视化仿真;推导了正交弧线齿面齿轮上接触特性方程;得到了接触特性的变化规律,并结合赫兹弹性接触力学理论,分析了面齿轮啮合点的接触区域和应力情况。     

面齿轮的齿面接触特性分析

研究了正交面齿轮传动中的齿面接触特性,在不考虑误差影响的点接触正交面齿轮传动接触特性分析中,推导了接触点方程,对接触点进行了可视化仿真;得出了圆柱齿轮和正交面齿轮接触点处主曲率的变化规律;推导了正交面齿轮上接触特性方程;得到了接触特性的变化规律,并对接触斑点进行了可视化仿真.     

点啮合球锥滚子弧面分度凸轮机构的曲率及接触域分析

在圆锥滚子弧面分度凸轮机构的基础上 ,提出了点啮合球锥滚子弧面分度凸轮机构。系统地分析了该机构啮合曲面的法曲率和点啮合的接触域 ,为研究球锥滚子弧面分度凸轮机构奠定理论基础。     

点啮合球锥滚子孤面分度凸轮机构的曲率及接触域分析

在圆锥滚子弧面分度凸轮机构的基础上，提出了点啮合球锥滚子弧面分度的凸轮机构。系统地分析了该机构啮合曲面的法曲率和点啮合的接触线，为研究球锥滚子弧面分度凸轮机构奠定理论基础。     

采用曲面综合法的复杂齿面微分修形与拓扑结构设计

针对高减比准双曲面(HRH)齿轮空间曲面极端扭转、曲率修正难度大的问题,提出了刀具双向修形点接触齿面修正方法。利用ease-off曲面综合法、齿面微分修形、拓扑结构精益化设计,实现了点接触齿面啮合质量的精确控制。建立了曲面综合法齿面微分精益化设计计算流程,给出了轻修形、内对角重修形、内对角轻修形三种拓扑结构设计形式;利用齿面承载接触分析(LTCA)方法,对比了上述三种形式的齿面啮合刚度、传动误差及载荷分布特性,其中内对角轻修形方式的接触性能最好。进行了HRH齿轮动态啮合性能试验,齿面接触斑点检验了点接触齿面ease-off梯度特征。研究结果表明,实测振动特性变化规律与啮合刚度、承载传动误差(LTE)理论仿真分析一致。齿轮在较宽转速与载荷范围运转平稳,验证了所设计HRH齿轮的齿形关系正确,微分精益化修形控制良好。     

基于FEM的内平动分度凸轮机构中凸轮与针齿间接触分析

应用有限元分析方法对内平动分度凸轮机构中凸轮与针齿之间的啮合传动进行接触受力分析,得出该间歇机构在啮合过程中不同时刻凸轮与针齿的最大应力值,以及在运动周期内接触应力的变化规律,并通过对凸轮结构修缘改进,达到提高其力学性能的目的。     

新型媒介点啮合弧面凸轮分度机构设计与分析

采用圆锥滚子轮齿创成弧面分度凸轮廓面,与球形滚子齿实现点接触共轭,构建一种新型的点啮合式弧面凸轮分度机构装置,文中给出了该机构的技术实施方案,通过改变球形滚子齿的球体半径来实现可控点啮合,能够提高此机构对制造和安装误差的适应性。运用媒介共轭的原理与方法,分析了此种间歇运动机构的啮合原理,运用给出的媒介曲面(圆锥滚子轮齿廓面)方程获取其创成的分度凸轮廓面方程的基础上,利用圆锥滚子轮齿廓面与球形滚子轮齿廓面间的线接触关系,推导出分度凸轮廓面与球形滚子廓面间的点啮合条件下的接触迹方程及其诱导曲率方程,以此来确定获取此种高副机构最佳点啮合性能情况下共轭轮齿的运动几何参数。     

考虑边缘接触直齿面齿轮传动轮齿接触分析

主要分析了直齿面齿轮传动在考虑边缘接触条件下的啮合.从理论上推导了求解边缘接触的数学模型及边缘接触点满足的约束条件,利用相邻接触点主曲率方向相似的方法确定了当发生边缘接触时在接触曲面上的主曲率方向.结果显示,边缘接触更容易在刚进入啮合时产生,并且在边缘接触点处几何传动误差不再为O.     

章动式双圆弧螺旋锥齿轮齿面曲率与运动特性研究

为了准确评估章动式双圆弧锥齿轮副两处啮合区域之间的啮合特点和差异，对表征齿轮传动质量好坏的曲率和相对运动参数进行了理论计算研究。首先，基于齿轮空间啮合原理，推导了双圆弧内、外锥齿轮的齿面参数方程；接着，在此基础上建立了章动传动啮合坐标系，采用齿面接触分析(TCA)方法，得到了无装配误差情况下接触点的运动轨迹；然后，根据微分几何理论推导出了接触点处各类曲率和速度的数学表达式，并根据赫兹(Hertz)弹性接触理论确定了齿面接触区形态；最后，采用算例分析了接触点的主曲率、诱导法曲率、卷吸速度、相对滑动速度和滑滚比等变化趋势及其反映的特性。研究结果表明：椭圆长轴方向诱导法曲率接近0,短轴方向诱导法曲率绝对值较小，由齿面公法矢量方向可知，两啮合区域在传动过程中不发生曲率干涉现象，且具有良好的接触强度；相对滑动速度远小于卷吸速度，这有利于减小磨损；两区域的滑滚比均趋近0,表明传动接近纯滚动；瞬时接触点和齿面接触区均位于啮合齿面中部并沿整个齿宽方向分布，有限元结果与理论计算结果一致。该研究结果可为章动式双圆弧锥齿轮的弹流润滑和磨损分析提供理论基础。     

弧面凸轮机构的压力角和曲率分析

以微分几何理论作为数学工具 ,根据空间曲面啮合原理 ,给出了弧面凸轮机构压力角和曲率的计算公式 ,利用VC ++编制了弧面凸轮机构压力角和曲率分析程序。以弧面凸轮机械手中的提升凸轮为例 ,用计算机分析、绘出了凸轮副压力角和诱导主曲率在各种情况下的变化曲线 ,并据此对凸轮副压力角和曲率的变化规律进行了分析与总结。     

弧面分度凸轮机构分度期润滑状态及油膜研究

以弧面分度凸轮机构为研究对象,研究弧面分度凸轮机构在分度期啮合过程中的润滑状态及产生的弹流润滑油膜厚度。利用空间包络面共轭原理和旋转变量法建立机构的数学模型,根据Hamrock-Dowson最小油膜计算公式,分析得出机构稳态工况下卷吸速度、诱导主曲率以及接触应力是影响润滑油膜形成的关键因素。通过空间共轭原理提出机构接触应力的新算法并进行可行性验证。对不同转速下机构的接触应力、油膜厚度和膜厚比进行仿真。结果表明,机构低速传动过程中,啮入段和啮出段极难形成弹流润滑油膜,为优化机构润滑性能提供了理论依据。     

基于改进最佳极限偏差法的弧面凸轮机构公差分配研究

基于空间啮合理论推导了含误差的弧面凸轮机构啮合方程,采用微分分析法推导了影响弧面凸轮机构运动精度的各误差因素的影响系数表达式。结合各误差影响系数,探讨了弧面凸轮机构的简易公差分配法,然后综合考虑加工成本、尺寸因素、装配性能等工程实际,提出了弧面凸轮机构改进最佳极限偏差公差分配法。用这两种方法对某型弧面凸轮机构进行了公差分配,结果表明采用改进最佳极限偏差法更为合理。对弧面凸轮机构的公差分配进行了有益的探索,同时也为其他空间共轭传动机构的公差分配提供了一定的借鉴。     

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。     

TOOTH CONTACT ANALYSIS OF CONICAL INVOLUTE GEARS

The mathematical model of conical involute gears is developed based on the theory of gearing and the generating mechanism. Tooth contact analysis (TCA) is performed to examine the meshing and bearing contact of the conical involute gear pairs with intersected and crossed axes. In addition, the principal directions and curvatures of the gear surfaces are investigated and the contact ellipses of the mating tooth surfaces are also studied. Finally, the numerical illustrative examples are provided to demonstrate the computational results, test gears are made for tooth-bearing tests, and the conclusion is verified that the theory has the applicability.     

弧面分度凸轮压力角计算及滚子运动分析

应用空间啮合原理和旋转变换矩阵法,给出了圆柱滚子从动件弧面分度凸轮机构压力角的两种近似计算公式和压力角精确计算公式,分析了该机构压力角在一个分度期内的变化情况和压力角随接触线啮合深度的变化情况,以满足工程实际计算中根据不同需要选用适当的压力角计算公式。滚子从动件与凸轮之间的相对运动是影响滚子与凸轮之间磨损的重要因素,为了便于对滚子和凸轮之间的运动情况进行分析,推导出了滚子自转角速度公式和在考虑滚子自转时滚子和凸轮啮合处各点的相对速度公式。     

线面共轭啮合原理及齿面构建方法

定义曲线与曲面共轭啮合的概念,即给定运动的两构件上的一条光滑曲线和一个光滑曲面始终保持连续相切接触,并给出由共轭啮合副齿面形成曲线与曲面共轭啮合的一般方法,在共轭啮合副的一个齿面上构建啮合管齿面与另一齿面相啮和;提出以适当半径的球体沿啮合曲线的指定等距线包络出管状曲面的齿面构建新方法,推导啮合管齿面方程、接触曲线方程等,给出啮合曲线选取的条件以及啮合管齿面半径的选取范围,从而建立以啮合曲线为脊线构建管状共轭齿面的理论;以摆线针轮行星传动为例,构建针齿螺旋管齿面,讨论线面共轭摆线针轮行星传动的特性;分析表明,线面共轭具有点接触特性,通过构建合适的线面共轭啮合副,可获得近似纯滚动啮合,齿面滑动率小,传动效率高。     

弧面凸轮机构诱导曲率与强度设计的研究

为了提高弧面凸轮机构的强度和可靠性,基于啮合原理和微分几何的理论推导了弧面凸轮廓面方程,进而推导了弧面凸轮诱导曲率的表达式,提出了弧面凸轮与滚子接触应力计算力学模型,给出了弧面凸轮静接触强度与疲劳接触强度的设计校核方法,为弧面凸轮机构的强度与可靠性设计提供了精确化定量手段.通过设计实例验证了所提出的设计理论.     

行星分度凸轮机构瞬心线的研究

根据少齿差行星齿轮传动中的三环传动原理,提出了一种新型机构———行星分度凸轮机构Ⅳ型结构。推导了行星分度凸轮机构凸轮和针轮的瞬心线方程以及凸轮理论廓线的法线方程,得出如下结论:凸轮与针轮的瞬心线是封闭的、连续的,但由于机构输出是间歇运动,故其瞬心线封闭在无穷远处,在机构的停歇期,两轮瞬心P沿直线ObOg在无穷远处;在凸轮与针轮啮合的瞬时,各针齿与凸轮啮合点处,凸轮理论廓线的法线交汇于该瞬时凸轮与针轮的速度瞬心,符合齿形啮合基本定理。