自升式海洋平台齿轮齿条接触应力分析

运用Pro/E软件对某自升式海洋平台升降系统的齿轮齿条进行三维建模,计算了平台在预压状态下齿轮齿条的应力,分析了齿轮齿条在不同啮合位置时的应力状况和齿轮及齿条齿面接触应力的分布情况,并着重对重点区域的接触应力进行了分析。结果表明,在一个啮合周期内,接触应力趋于对称分布,最大应力出现在单齿啮合区间;齿轮齿条啮合过程中,接触面上的最大应力出现在轮齿的边缘部位,沿齿宽方向逐渐递减。     

超大模数齿轮齿条承载能力影响因素研究

超大模数齿轮齿条的承载能力是影响升降系统安全性、可靠性的关键因素。针对某风电安装船齿轮齿条式升降系统中所采用的超大模数渐开线圆柱齿轮,分析影响齿轮齿条强度的主要参数。建立齿轮齿条啮合有限元分析模型,基于有限元法,研究齿轮的变位系数x、压力角α、齿顶高系数h*a、齿顶隙系数c*、齿根圆角半径系数ρ*f、模数m及齿条宽度b对齿轮与齿条接触强度及弯曲强度的影响规律。分析结果表明:每个参数对齿轮齿条承载能力都有较大程度的影响,但影响程度各不相同。     

环面渐开线齿轮的动态接触分析

以环面渐开线齿轮为研究对象,根据齿轮啮合原理及滚齿加工原理,利用产形齿条的齿面方程,分别推导出凸、凹环面渐开线齿轮齿面方程。根据不产生尖化或根切的数学条件,基于MATLAB开发了环面渐开线齿轮几何参数设计的Graphical User Interface。以环面渐开线齿轮齿面上点的三维坐标构建三维实体模型,并将实体模型导入Hypermesh中划分网格。基于非线性接触算法,建立凸—凹环面渐开线齿轮啮合的有限元模型,在ABAQUS中对其进行动态接触分析,结果表明环面渐开线齿轮齿宽受根切及尖化的限制,而在齿面接触应力方面,双齿啮合区齿面接触应力较小,单齿啮合区齿面接触应力较大。     

分阶式双渐开线齿轮啮合特性及有限元研究

利用空间啮合原理,建立分阶式双渐开线齿轮型线齿廓理论与数学模型,推导双渐开线齿轮端面齿廓方程和接触线方程,对相互啮合的两个双渐开线齿轮端面啮合过程及接触线变化进行模拟分析,基于ANSYS有限元分析软件,利用其中的参数化设计语言APDL,精确建立双渐开线齿轮的单齿啮合和双齿啮合有限元模型,并对其进行接触有限元分析.分析结果表明,节点附近啮合时,双渐开线齿轮接触线发生间断,并且单齿啮合远大于双齿啮合的齿面最大接触应力.     

非对称塑料齿轮接触应力的解析法计算

推导出非对称渐开线塑料齿轮一个啮合周期中各特殊点在不同状态下与节点的啮合系数,通过非对称渐开线塑料齿轮接触分析应用实例,对非对称渐开线塑料齿轮七个特殊点的接触应力进行了解析法计算。结果表明,主动轮单齿啮合下界点处的接触应力为最大。与标准塑料齿轮相比,非对称渐开线塑料齿轮各点的接触应力均有所降低,说明塑料齿轮采用非对称齿廓可以提高齿面接触强度。非对称渐开线塑料齿轮的解析法计算,为检验用有限元方法计算这一新型塑料齿轮接触应力的合理性与精确性提供了依据。     

自升式海洋平台齿轮齿条升降机构强度分析

采用Pro/Engineer软件建立海洋平台升降系统齿轮齿条啮合的三维几何模型,并将模型导入Abaqus软件,对齿轮齿条的动态啮合过程进行有限元分析,得到齿轮齿条动态啮合过程中接触应力以及齿根应力的变化规律。     

摩擦力作用下的齿轮齿条接触分析

考虑干摩擦的情况,利用弹性力学理论分析了齿轮齿条接触面及齿面下的剪切应力分布特点。结果表明,当摩擦因数增大到一定值时,最大剪切应力出现在齿轮齿条接触表面上,而且,最大剪切应力发生在齿轮单齿啮合区的下界点处。     

基于ADAMS的齿轮齿条刚柔耦合啮合分析

通过CATIA建立大型民机齿轮齿条式前轮转弯机构中齿轮齿条运动机构的三维实体模型,在ABAQUS中建立有限元模型并定义相关接触参数,对齿轮齿条啮合情况进行齿面接触应力以及齿根弯曲应力的分析。以Hertz弹性碰撞理论为基础,在ADAMS中进行了齿轮齿条刚体啮合力计算。并在刚体啮合力计算的基础上将齿轮和齿条作为柔性体,在ADAMS中进行刚柔耦合啮合力及齿根应力分析,将啮合力结果与刚体分析进行对比发现其基本吻合,而齿根弯曲应力与有限元分析结果则相差24.8%。     

超大模数齿轮设计方法及在安装船升降系统中应用

超大模数齿轮缺乏成熟的设计理论指导。针对风电安装船齿轮齿条式升降系统中所采用的超大模数渐开线圆柱齿轮,开展设计理论研究工作。利用相似理论和有限元相结合,研究适合任意模数及压力角的齿轮设计方法,建立了超大模数齿轮的模数及分度圆计算数学模型,并采用有限元法求解复合齿形系数Y'z。该方法成功运用于总排水量为8 000 t的风电安装船升降系统设计中,验证了该方法的正确性,同时简化了齿轮设计计算的方法。     

自升式平台齿轮齿条升降机构错齿优化动力学分析

齿轮齿条升降机构是自升式平台的重要传动和承载装置,啮合产生的接触应力和由于刚度激励引发的振动是影响升降系统传动性能与使用寿命的重要因素,因此通过进行结构的优化设计和仿真分析提高传动机构动力学性能具有重要的工程意义。提出通过优化设置自升式海洋平台齿轮齿条升降机构小齿轮之间相位差的方式实现错齿啮合,从而实现有效提高机构承载能力和动力性能的目的。结合提出的错齿优化方案,对错齿前后齿轮齿条啮合过程进行动态接触有限元分析,并验证错齿优化对传动机构强度和时变刚度的改善效果,并对比分析齿轮齿条传动机构模态特性、运动平稳性和同步性以及小齿轮载荷分配均匀性等动力学行为。结果表明,错齿优化后齿轮齿条升降机构在动态啮合时能够产生更小的接触应力和弯曲应力,而且齿轮综合刚度的阶跃值有明显减少,与此同时在传动平稳性、同步性和载荷分配均匀性方面也具有良好表现。因此错齿优化可有效地提高齿轮齿条传动过程中的承载能力和运动性能,对改进齿轮齿条升降机构的设计具有参考价值。     

自升式平台齿轮齿条参数优化研究

基于有限元软件ANSYS对某自升式平台齿轮齿条的强度进行了分析。从齿条齿宽和齿轮齿条齿根圆角半径2个方面研究探讨了提高齿轮强度的方法,并对齿条齿宽和齿轮齿条的齿根圆角半径进行了优化。研究结果表明,适当增大齿条齿宽可以减小齿轮齿条的接触应力,增大齿轮齿条的齿根圆角半径可以提高齿轮齿条的齿根弯曲强度。     

齿根有油孔时斜齿轮齿根应力仿真分析及实验

利用有限元与实验研究了一种变速器五挡齿轮的小轮根部带有油孔的齿根弯曲应力的问题.利用三维Pro/E和Pro/Mechanica软件,对该变速箱中的五挡齿轮对建立了多齿对同时空间接触的物理力学模型,并进行了每隔2°来分析各个接触瞬间的齿根弯曲应力以及油孔周围应力的分布情况.在一个完整的啮合过程中,得出有油孔齿轮的齿根部第一主应力最大值比无油孔齿轮的齿根部第一主应力最大值增大了13.68％的结论.从齿轮的弯曲疲劳破坏形式与特点来看,仿真结果与实验结果一致.     

一种弧齿锥齿轮安装误差变动范围的确定方法

提出一种接触印痕位置参数分析法,用于确定弧齿锥齿轮安装误差的可变动范围。根据设计要求的啮合性能,采用局部综合法,设计弧齿锥齿轮加工参数,得到弧齿锥齿轮副齿面。在齿面参考点处的压入深度为0.006 35 mm的条件下,计算小轮驱动力矩。在此力矩作用下,进行安装误差状态下的轮齿加载接触分析(Loaded tooth contact analysis,LTCA),获得描述承载齿面接触印痕的位置参数。以接触印痕边界点到齿面边界的距离为设计目标,分别以不同类型的单因素安装误差为设计变量,采用优化设计方法确定接触印痕在齿面有效边界内变动时,对应的安装误差的变动范围。以某航空发动机附件传动系统中的弧齿锥齿轮为对象,依据上述方法,确定出不同类型安装误差的可变动范围,验证上述方法的有效性。所提出的方法为合理确定弧齿锥齿轮副安装误差的变动范围提供一种参考。     

横移车齿轮齿条有限元计算分析

在SolidWorks环境下精确建立了横移车齿轮齿条啮合模型,利用ANSYS Workbench有限元程序对齿轮齿条的弯曲强度和接触强度进行了分析,并与理论计算作对比,从而验证了有限元分析的可靠性及准确性。     

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。     

低速重载开式齿轮齿条传动润滑状态分析

采用三峡升船机齿条性能评定试验装置,研究低速重载、频繁换向条件下开式齿轮齿条的润滑状态。对开式齿轮齿条油膜厚度计算模型中润滑油的压黏系数进行修正以适用高黏度润滑油,利用油膜厚度准则对开式齿轮齿条的润滑状态进行分析。结果表明,采用油膜厚度准则能相对准确地判断低速重载开式齿轮齿条传动的润滑状态;转速、载荷对润滑状态有很大的影响,齿轮齿条换向时,润滑状况相对恶劣,易磨损、胶合,应尽量减小载荷和齿面粗糙度,增大润滑油黏度。     

大模数齿条齿根应力计算方法研究及测试*

目前,尚缺乏模数超过50 mm的齿条齿根弯曲应力计算方法。为提高大模数齿条齿根应力计算的准确性,依据齿根疲劳裂纹扩展轨迹对折截面法进行修正,建立新的折-平截面齿根应力计算模型,并首次引入应力渗透因子标识折截面的宽度,采用积分迭代法推导出齿根弯曲应力和齿根压缩应力计算公式。对影响折-平截面法计算准确性的因素进行分析,研究折截面角、应力渗透因子和弯曲力臂长的计算方法;由模型计算得到的齿条齿根截面上各点的应力解析值与有限元计算得到的数值解基本一致。依托三峡升船机齿条试验平台对齿条齿根弯曲应力进行测试,应用最小二乘法拟合出转矩与齿根应力的关系,并得出名义转矩下的齿条齿根应力。将测试值、数值解与解析解进行对比分析,结果表明：折-平截面法的解析解误差约为5%,更接近实测值。提出的折-平截面法可用于齿根应力计算。     

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.