非对称齿轮的设计及弯曲应力分析

设计了一种新型齿条刀具用于加工非对称齿轮,推导出了非对称齿轮的齿形轮廓方程,分析了齿轮传动过程中5个典型点的受力情况,对5种压力角组合20°/20°、25°/20°、30°/20°、35°/20°和40°/20°下的齿形进行了弯曲应力分析,得到了弯曲应力最小情况下的压力角组合。     

渐开线非对称齿轮的设计与分析

对渐开线非对称齿轮的齿形进行了设计,建立了齿条刀、齿坯和机架的协同坐标系,对齿条刀进行了端面设计,确定了齿形轮廓方程,并对齿形轮廓进行了模拟仿真。对加工出的渐开线非对称主动小齿轮的单齿接触点进行了受力分析,利用公式法对20°/20°、25°/20°、30°/20°和35°/20°四种压力角组合的受力进行了数值计算,并用有限元法进行了验证,对比分析结果表明,工作齿面采用大压力角可以有效地提高齿轮的接触强度与弯曲强度。     

非对称圆弧齿线圆柱齿轮建模与强度分析

为了提高圆弧齿线圆柱齿轮的强度,提出了双压力角非对称齿形设计。以双压力角铣刀盘为假想齿条,根据展成运动原理,推导齿面数学模型,获得齿面离散点坐标;在Pro/E中采用逆向建模的方法,建立高精度的非对称圆弧齿线圆柱齿轮模型;借助ABAQUS软件,分析工作载荷下两组压力角为25°/20°和25°/20°齿轮副的应力情况,提取出轮齿的齿面接触应力和齿根弯曲应力曲线。结果表明:大轮、小轮齿面的最大拟合误差分别为0.025mm、0.023mm;大压力角圆弧齿线圆柱齿轮能够显著提高轮齿的强度性能。     

基于非对称齿形的塑料齿轮磨损性能研究

针对金融机具大额现金循环模块现有传动系统面对结构紧凑、精度高、扭矩大、转速快、温度高的使用要求时,经常出现传动精度降低和磨损失效的问题,在单向驱动机构中,采用了双压力角非对称塑料齿轮作为传动系统核心部件。设计了工作面35°和非工作面20°的双压力角非对称热塑齿轮,并与现有标准压力角齿轮进行了对比分析;利用Matlab仿真软件对影响非对称塑料齿轮工作齿面磨损要素进行了建模和仿真分析,在此基础上,通过测试机对齿轮磨损进行了试验验证。研究结果表明:在轮齿表面滑动磨损、热变形磨损及齿廓干涉磨损方面,工作齿面压力角增大的双压力角塑料齿轮都优于标准齿轮;工作面采用35°齿形的非对称齿轮比20°标准齿形齿轮耐磨性提高1倍以上。     

小口径钻具减速器非对称齿轮接触强度分析

小口径减速涡轮钻具在地质钻探领域应用非常广泛,但由于涡轮钻具的径向尺寸严格受限,且减速器部件要求输出的转矩较高,所以,优化减速器齿轮的齿形结构以提升其接触强度具有重要的工程意义。以?127 mm涡轮钻具减速器中的太阳轮和行星轮为研究对象,基于赫兹接触理论,得到压力角、曲率半径是影响齿轮接触应力的重要参数;深入研究了不同工作侧压力角下,非对称齿轮的接触应力变化规律。结合有限元分析,得到了齿轮副在不同参数下的接触应力分布,并对非对称齿轮进行压力角优化。研究结果表明,增大工作侧压力角能够增大接触曲率半径,从而降低齿轮的接触应力;随着齿轮工作侧压力角的增大,齿轮的接触应力降低了23%,输出转矩提高了40%;该型号减速器非对称齿轮的工作侧压力角宜在20°～30°范围内选择。     

非对称齿廓齿轮弯曲疲劳强度理论分析与试验

为提高齿轮承载能力设计齿轮两侧压力角不等的非对称渐开线新齿形,推导双压力角非对称齿廓齿轮工作齿侧与非工作齿侧的渐开线齿廓方程和齿根过渡曲线方程,通过迭代计算和优化策略提出非对称齿廓齿轮疲劳强度解析法计算公式。编制生成非对称齿轮齿廓的参数化程序,在此基础上建立非对称齿廓齿轮有限元分析模型。通过解析法对不同压力角组合的非对称齿廓齿轮弯曲应力和危险截面位置计算得出,随着工作齿侧压力角的增大齿根最大弯曲应力逐渐降低,单齿啮合区向齿顶偏移;通过对有限元模型进行计算得出的结果与解析法一致,应用最小二乘法拟合出非对称齿廓齿轮齿根弯曲应力随工作齿侧压力角变化的计算公式。采用数控电火花线切割方法加工制造非对称与标准齿廓齿轮,在高频疲劳试验机上采用双齿脉动加载方法对其进行疲劳强度试验。试验结果表明,非对称齿廓齿轮在相同寿命下比对称齿轮极限载荷提高了50%,非对称齿廓齿轮的应力值变化趋势与前两种方法是一致的。     

渐开线圆柱齿轮压力角对啮合性能影响研究

针对渐开线圆柱齿轮传动,建立了齿轮传动系统的啮合分析模型,对系统啮合特性进行了求解分析。研究了压力角对齿轮副啮合滑移系数、齿根应力、啮合印痕、齿面最大接触压力以及啮合刚度变化率的影响规律。结果表明,随着压力角的增加,齿轮的弯曲、接触强度以及抗胶合性能均得到提升,但压力角超过25°后齿轮强度提升不明显;随着压力角的增加,齿根应力不断减小,但压力角超过25°后,齿根应力略有提升;增大压力角会使齿轮副的总重合度减小,但能改善齿轮副的接触印痕及啮合刚度变化率等啮合特性。研究结果对渐开线圆柱齿轮压力角参数选择与设计具有重要指导意义。     

圆柱斜齿轮滚轧成形工艺数值模拟

对螺旋角为20°和30°的圆柱斜齿轮的滚轧成形工艺进行了研究。依据体积不变原理,在确定齿坯直径的基础上计算了滚轧轮齿顶圆直径、齿形尺寸等;利用有限元软件DEFORM-3D仿真分析了圆柱斜齿轮在滚轧成形过程中金属的流动规律和等效应变场。     

小齿形角的齿轮滚刀

直到目前为止,我们所使用的齿轮滚刀,其齿形角大都和齿轮的压力角相等,也就是说对于压力角为20°的齿轮,滚刀在法向截面中的齿形角也等于20°。其最大优点就是使用一把滚刀可以加工模数相同而齿数为任意数值的齿轮。但是,根据齿轮啮合的原理,使用和啮合角不同的滚刀来切削齿轮也是完全可能的。作者现根据苏联资料,对此问题作一介绍,希望能引起大家的兴趣。 (一)小齿形角滚刀的理论基础 (1)目前所用的齿轮,多半都是采用渐开线齿廓。我们知道,渐开线的形状,只决定于基圆半径的大小。 如图1所示,设基圆的半径为r0,则渐开线在直角坐标中的方程式…     

8°、6°、5°压力角的泛摆线齿轮

在齿轮传动中,压力角越小,传动效率越高,反之,压力角越大则传动效率越低;渐开线齿轮的标准分度圆压力角是20°,通过推导和大量计算,泛摆线齿轮存在8°、6°、5°的分度圆压力角,完全能够取代并且优于14.5°、20°、25°等压力角;从而降低有害的径向分力和齿轮轴的挠度变形,减少轴承磨损,降低轴承座的支撑刚度,延长齿轮传动系统的寿命,增加有效的分度圆切向分力,提高传动效率5%以上。