基于啮合特性直齿锥齿轮分支传动静力学均载分析

为了改善直齿锥齿轮分支传动系统性能,提出基于啮合特性的静态均载分析方法。通过建立考虑中心轮安装误差的单级分支系统多体齿轮齿面接触分析(MTCA)方法,获得各齿轮副初始接触间隙;计及该间隙引起的啮合偏差,采用集中参数法主要考虑中心轮的浮动特性,建立考虑其支撑变形、各齿轮扭转变形相互耦合的静力学平衡方程,获得各分支均载系数,分析了载荷、安装误差、支撑刚度等对系统均载系数的影响。结果表明,随支撑刚度、安装误差的增大,均载系数逐渐增大,轴向对正误差和偏置对正误差对均载系数的影响是等效的;随转矩的增加,均载系数逐渐减小;各分支齿轮副的几何传动误差大小反映了均载系数变化规律,即齿面初始间隙越大,承担的载荷越小。研究结果为高精度直齿锥齿轮分支系统的均载分析提供了理论参考。     

国内基于功率分支技术齿轮箱的发展现状

功率分支主要是指采用行星传动、两分支与多分支传动技术。在高速或者重载或者小空间等严格工况下,通常采用基于功率分支技术的齿轮箱。从齿轮强度计算出发,对基于功率分支技术的齿轮系统进行了简化分析,发现它拥有优于常规平行轴齿轮箱的诸多特点,包括可以大大降低齿轮尺寸、提高轮系承载能力、降低齿轮节圆线速度、提高结构刚性与运转平稳性等等。根据不同轮系结构形式,对目前应用的基于功率分支技术的齿轮箱进行了分类,具体包括行星轮系、中心传动多分支轮系、多级分支轮系、人字齿/双斜齿侧分支轮系、多边边缘传动轮系。并针对每种分支轮系,进行了结构与应用分析。最后,探讨了基于功率分支技术的齿轮箱关键技术——均载技术,详细总结了目前常用的功率分支轮系的均载方法,并对采用胀紧联结套来实现均载进行了介绍。     

面齿轮功率分支传动系统的转矩分配研究

为了研究安装误差、支撑变形对面齿轮功率分支传动系统转矩分配的影响,提出了面齿轮功率分支传动系统的转矩分配计算方法。首先通过转矩平衡方程和变形协调条件建立了面齿轮功率分支传动系统的转矩分配模型,变形协调条件与齿轮副的时变啮合刚度直接关联;其次对面齿轮传动进行了受力分析,由此阐述了支撑系统的变形,并将支撑变形转化为齿轮的安装误差;再次通过齿面接触分析和轮齿承载接触分析,将齿轮副的啮合刚度拟合为载荷的函数;最后提出了系统均载系数的计算方法。数字计算实例表明,在安装误差和支撑变形的综合作用下,系统两个分支的均载系数分别为0.55和1.45,当小齿轮径向支撑变形(a_(x1))取-692.3μm时,两个分支的均载系数为0.987 0、1.013。因此小齿轮径向支撑变形(a_(x1))可以在一定程度上抵消安装误差、支撑变形对转矩分配不均等的影响。     

某型直升机同轴面齿轮分扭传动均载研究

分析了同轴面齿轮分扭传动在某型直升机主减速器中的应用,并借助于等效位移与等效刚度的定义,揭示了同轴面齿轮分扭传动不均载机理。应用解析的方法,建立了同轴面齿轮分扭传动的均载计算模型。基于均载计算模型,采用数值仿真计算的方法,初步探索了系统参数对同轴面齿轮分扭传动均载性能的影响规律。分析结果表明,当输入齿轮采用大弹性支撑时,系统均载性能对齿侧间隙低敏感。     

立磨减速机行星齿轮传动均载特性及其影响因素研究

综合考虑立磨减速机行星传动齿轮副时变啮合刚度、啮合阻尼、轴承支撑刚度、支撑阻尼,基于集中参数法建立了行星齿轮传动振动微分方程,采用龙格库塔法求解振动微分方程得到齿轮副的动态啮合力。研究了太阳轮、行星轮和内齿圈偏心误差对行星齿轮传动均载特性的影响。结果表明,太阳轮浮动时,行星齿轮传动获得较好的均载特性;且太阳轮浮动时,单一考虑太阳轮偏心误差、齿圈偏心误差比综合考虑太阳轮、行星轮和齿圈偏心误差具有更好的均载效果,整体上偏心误差对行星齿轮传动均载影响小;太阳轮不浮动时,系统均载特性较差。     

考虑系统变形的电驱动桥齿轮啮合效率研究

传动效率是电驱动桥重要性能指标之一,实际使用条件下,由于齿轮、轴、轴承以及壳体等部件的负载变形,齿轮副之间存在啮合错位。为了准确预测电驱动桥传动系的啮合效率,提出了一种考虑系统变形的电驱动桥齿轮啮合效率计算方法。首先基于传动系等效啮合模型,计算不同载荷工况下传动系每个齿轮副之间的啮合错位量,采用考虑摩擦的齿轮加载接触分析方法(FLTCA)和混合润滑摩擦系数模型对齿轮副的齿面接触力和齿面摩擦系数分布进行计算,得到系统功率损失及啮合效率。然后,与商用有限元软件计算结果进行对比,验证了计算方法的准确性。最后,针对不同载荷工况和不同转速分析了考虑和不考虑系统变形的系统啮合效率,结果表明：随着转矩的增加,系统变形增大,齿轮副之间的错位量增加,导致齿轮副之间发生偏载,齿面摩擦系数增加,系统啮合效率呈下降趋势。     

船用六分支同轴人字齿轮传动系统的共振特性分析

多分支齿轮传动在大功率舰船动力传输系统中应用逐渐增多,为实现各支路均载而采用的弹性轴结构则会导致传动系统的固有频率减低,从而使运转过程中发生共振的可能性增加。基于商用有限元软件（Ansys）,建立某船用六分支同轴人字齿轮传动系统的有限元模型,在各支撑处保留转动自由度,约束其余自由度,计算了传动系统的前20阶固有频率与振动;针对巡航转速,基于坎贝尔图,分析了系统的共振特性;研究了均载弹性轴刚度对系统固有频率的影响规律,得出了避免传动系统共振发生的弹性轴刚度取值范围,为六分支同轴人字齿轮传动系统的减振设计提供了参考。     

高重合度摆线内齿轮副时变啮合刚度计算与齿间载荷分配研究

高重合度摆线内齿轮副时变啮合刚度计算和齿间载荷分配是其动力学分析和强度设计的基础,由于是多齿啮合,齿间载荷分配非常复杂,属于静不定问题。结合现有文献,考虑了真实的过渡曲线和精确的轮齿建模,采用更为准确的齿面赫兹接触刚度计算方法,基于势能法建立了与摆线齿形相适应的单轮齿对啮合综合刚度模型,针对该齿轮副的传动特点,构建了其变形协调方程,提出了多齿啮合齿间载荷分配模型。为验证所建模型的正确性并提高仿真分析效率,在ABAQUS中利用Python脚本编程进行二次开发,实现了精确化建模、参数化分析和自动化操作,根据齿轮加载接触分析结果和基于有限元法的轮齿对受载啮合刚度计算方法,得到了不同负载转矩作用下单轮齿对、多轮齿对的啮合综合刚度和轮齿啮合力。对比表明,计算结果趋势吻合、数值接近,验证了建模分析的正确性,可为动力学分析和强度计算提供基础。     

滤波减速器基于ANSYS-LS/DYNA的多齿啮合动态性能仿真分析

对滤波减速器的结构原理及多齿弹性啮合效应进行了介绍,借助显式动力学软件ANSYS/LS-DYNA建立了其三维有限元非线性接触分析模型,对齿轮传动机构在一定转速和不同负载转矩下进行了动态啮合仿真,得到了多齿接触情况下齿面接触应力、齿根弯曲应力分布以及接触合力随时间变化规律,该方法可以进一步为滤波减速器齿轮强度分析和疲劳寿命计算提供理论依据。     

双输入圆柱齿轮动力分流传动系统的静力学均载特性研究

针对双输入圆柱齿轮动力分流传动系统,建立了传动系统的静力学分析模型,模型中考虑了齿轮副的啮合变形、齿轮中心的横向变形、双联齿轮轴的扭转变形、齿轮安装误差和支撑刚度等因素。根据传动系统的力矩和力平衡条件,以及其闭环结构的变形协调条件,建立了系统的静力学平衡方程,求解了系统各分支双联齿轮轴的转矩及各分支均载系数,获得了安装误差、安装角、双联齿轮轴扭转刚度对系统均载系数的影响规律。研究结果表明,误差具有累加作用,各误差综合作用时系统均载系数显著增大,并车级齿轮安装误差对系统均载性能的影响大于分扭级;在该组参数条件下,两输入安装角为166°左右时,系统左右输入均载系数相等;降低双联齿轮轴扭转刚度有助于提高系统均载性能,合理配置分扭级安装角和双联齿轮轴扭转刚度差值有利于进一步改善均载性能。     

不同重合度非圆齿轮设计及弯曲应力分析

非圆齿轮传动具有广泛的应用场景。针对非圆齿轮传动,采用齿轮啮合原理和材料力学等原理及方法,提出了大重合度非圆齿轮设计方法。探讨了非圆齿轮传动原理和节曲线构建方法,计算了其节曲线曲率半径和重合度方程。建立了不同重合度非圆齿轮轮齿时变啮合刚度与载荷分配率计算模型,推导了不同重合度非圆齿轮齿根弯曲应力方程。探讨了不同结构参数下非圆齿轮副重合度、时变啮合刚度、时变载荷分配率及齿根弯曲应力变化规律,确定了轮齿所受最大载荷位置。开展了不同重合度非圆齿轮齿根弯曲应力仿真分析和实验测量,与理论计算结果进行了对比分析,最大误差分别约为4.8%和5.9%,验证了理论方法的合理性与正确性,为大重合度非圆齿轮传动的工程应用奠定了基础。     

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。     

少齿数差内啮合齿轮的强度计算

在少齿数差内啮合齿轮传动中存在多齿对同时啮合现象，使齿轮总载荷由各齿对分担，轮齿所承受的实际载荷会有较大幅度的降低，为此，提出在齿轮强度计算中引入载荷分配系数Kp的概念，通过所建立的数学模型，定量地确定了不同传动参数，不同载荷集度下，少齿数差内啮合齿轮传动的Kp值，并说明了在齿轮强度计算中应用该系数的方法。新的计算方法可以作为少齿数差内啮合齿轮强度计算的通用方法，以缩小传动装置的体积，避免齿轮强度存在过大裕量而造成浪费。     

一种摆线针轮传动多齿啮合接触特性分析方法

为有效地揭示齿廓修形、弹性接触及负载变化对摆线针轮传动多齿啮合接触动态特性的影响规律,基于多体动力学和弹性接触理论提出了一种可精确预估摆线针齿动态啮合对数、确定接触点位置并获取接触载荷的动力学分析方法。首先,建立了摆线针轮系统刚体多体动力学模型;其次,在数值计算的任一时刻,循环判断摆线齿廓的离散点与各个针齿之间是否满足接触条件,确定最大接触深度并计算法向接触载荷;最后,将摆线针齿接触载荷等效为系统广义力,建立了含多齿啮合接触关系的摆线针轮传动系统动力学方程。在此基础上,以某一针摆传动系统为算例,分析齿廓修形、弹性接触及负载变化对摆线针轮传动多齿啮合接触动态特性的影响。研究结果表明,摆线针轮传动的实际传力针齿数由齿廓修形和负载特性决定。该方法对于具有不同传动比的摆线针轮传动系统,均能高效准确地完成齿廓修形和负载变化条件下的传力针齿数预估和接触载荷计算。     

功率二分支齿轮传动系统静态均载特性研究

针对船用大功率齿轮传动系统,考虑齿轮制造误差和安装误差,建立了功率二分支齿轮传动系统的静态均载分析模型,给出了系统的静态均载系数,研究了制造误差和安装误差对二分支齿轮传动系统均载特性的影响规律,得到了误差与均载系数间的函数关系,为功率二分支齿轮传动系统的静态均载设计提供了理论基础。     

Planetary Gear Profile Modification Design Based on Load Sharing Modelling

In order to satisfy the increasing demand on high performance planetary transmissions, an important line of research is focused on the understanding of some of the underlying phenomena involved in this...     

渐开线球齿轮轮齿弯曲分析简化模型及其抗弯模量研究

从渐开线齿球齿轮的几何模型出发,根据其弯曲受力特性,通过研究分析简化,得出了轮齿中的中凸齿齿根处的抗弯能力的大小直接决定了整个球齿轮副的弯曲承载能力的结论,并推导了相应的抗弯模量计算方法和计算公式。     

普通NGWN传动各轮齿数的选配

本文分析了普通ＷＧＷＮ型行星齿轮传动安装条件对各轮齿数的约束，导出新的装配条件表达式。由此提出了新的配齿计算公式和方法，给出了配齿电算程度框图和计算实例，并对机械设计手册中关于ＮＧＷＮ轮系的配齿简化条件进行了讨论。