准双曲面齿轮准静态接触分析和试验研究

建立了精确的准双曲面齿轮的轮齿面和过渡曲面数学模型;选择用平均接触椭圆长半轴、接触线方向角和传动误差曲线交点来评价齿面接触斑点和传动误差;以一个准双曲面齿轮副为计算实例,建立了适合准静态齿面接触分析的准双曲面齿轮传动系统有限元分析模型;通过准静态加载齿面接触特性分析,得到齿根弯曲应力、接触应力和传动误差的变化规律,分析载荷的影响情况,并比较了有限元结果与经验公式计算结果。开发了准双曲面齿轮试验台,进行齿面接触斑点和齿根弯曲应力检测,试验结果与仿真结果的一致性较好。     

基于有限元法的准双曲面齿轮时变啮合特性研究

准确计算准双曲面齿轮的时变啮合参数是其系统动力学分析的基础。基于接触有限元分析原理,应用有限元分析软件ABAQUS对齿轮进行加载接触分析(Loaded tooth contact analysis,LTCA),准确计算准双曲面齿轮时变等效啮合参数,包括时变等效啮合点位置、时变等效啮合力作用方向、等效啮合力作用方向上的线位移传动误差和时变等效啮合刚度,并研究转矩大小对时变啮合参数的影响。对比有限元法与经典齿轮接触分析(Tooth contact analysis,TCA)方法求得的传动误差曲线,并对比有限元法计算与加载啮合试验获得的齿面啮合印迹,验证有限元模型和计算的正确性。该方法求得的时变等效啮合参数能够准确体现准双曲面齿轮的时变啮合特性,为进一步研究准双曲面齿轮系统动力学特性提供依据。     

准双曲面齿轮数字化建模与时变啮合特性分析

针对采用刀倾半展成法(HFT)加工的准双曲面齿轮副,根据机床各部件间运动学关系,采用齐次坐标变换的方法仿真刀具运动轨迹.基于曲面成形理论及共轭啮合原理,推导大小轮齿面及齿根过渡曲面方程,建立准双曲面齿轮副啮合数学模型.采用数值算法求解齿面啮合方程并进行轮齿接触分析(TCA),获得静态传动误差及啮合印痕.采集大小轮齿面离散点云坐标并进行三维建模,基于有限元软件ABAQUS分析准双曲面齿轮副不同工况下时变啮合特性.结果 表明,载荷变化对动态啮合力、传动误差、啮合刚度等参数的影响显著.随载荷增大,传动误差及啮合刚度曲线呈明显非对称特征,相关结果为准双曲面齿轮传动特性及动力学行为分析提供了依据.     

高齿准双曲面齿轮的轮齿加载接触分析

给出了准双曲面齿轮齿加载接触分析的数学模型和加载接触分析的求解方法，计算了高齿准双曲面齿轮和普通齿准双曲面齿轮副的加载接触过程，对比了两种齿轮在不同工况和安装误差条件下的齿面印痕、齿面载荷分布、齿间载荷分配和承载传动误差，证明了高齿准双曲面齿轮副齿面载载体分布、齿间载荷分配和承载传动误差，证明了高齿准双曲面齿轮副齿面载荷分布和齿间载荷的分配合理，接触印痕受安装误差的影响较小，具有较高的强度和较好的动态特性。     

螺旋锥齿轮轮齿加载接触分析计算原理

利用轮齿接触分析（TCA）法,通过引入载荷当量安装调整值V、H、J和传动角位移协调原则等新概念,独立地建立了一套局部共轭齿轮副轮齿加载接触分析计算方法,并研制了相应的计算程序。最后以准双曲面齿轮副为对象给出一个计算实例。     

宽斜齿轮啮合过程三维接触有限元分析

针对宽斜齿轮，提出了轮齿在不同位置啮合时有限元网格及模型的自动生成方法，并开发出相应的三维前后处理及接触分析程序，进行了轮齿啮合过程中应力应变的数值分析。本文程序使用方便，只需输入齿轮基本参数，即可得到轮齿不同啮合位置的网格、应力分布、位移场、应力场、接触状态及接触线载荷分布。     

螺旋锥齿轮啮合轮齿应力场分析

采用有限元混合法推导了求解复杂空间啮合轮齿应力场分析的有关公式,证明了在只有转动刚体位移的空间接触问题模型中刚体位移影响矩阵[F_u]和整体平衡矩阵[Q]互为转置;提出了多轮齿对同时接触时的计算方法,大大减少了分析计算量;建立了轮齿应力与齿面几何学及载荷之间的直接联系;最后将一对准双曲面齿轮副的计算结果与相关的实验结果进行了对比,两者是吻合的。本文的研究成果虽是针对螺旋锥齿轮而得到的,但它同样是分析其它复杂空间啮合齿轮副强度特性的非常有用的新方法。     

齿轮传动三维间隙非线性冲击─动力接触特性数值仿真

给出了三维冲击─动力接触问题有限元混合公式;研制了三维冲击─动力接触有限元分析程序。对齿轮传动的突加载荷冲击以及啮入冲击进行了冲击特性数值仿真,分析了齿侧间隙对轮齿冲击特性的影响,为多流齿轮传动系统间隙非线性动态分析提供有力工具。     

齿轮传动三维间隙非线性冲击—动力接触特性数值仿真

给出了三维冲击—动力接触问题有限元混合公式;研制了三维冲击—动力接触有限元分析程序。对齿轮传动的突加载荷冲击以及啮入冲击进行了冲击特性数值仿真,分析了齿侧间隙对轮齿冲击特性的影响,为多流齿轮传动系统间隙非线性动态分析提供有力工具。     

小交错角面铣准双曲面齿轮副的几何设计与啮合特性

提出一种针对小交错角面铣准双曲面齿轮的几何设计方法,推导了基于单叶双曲面副瞬时轴线的空间节圆锥副设计参数几何关系,提出了考虑齿根平滑过渡的小交错角准双曲面齿轮副啮合特性控制方法。建立了齿轮副啮合模型与有限元分析模型,研究了不同外载荷对齿面啮合特性的影响。小交错角齿轮传动原理样机验证了准双曲面齿轮可在小交错角极端几何尺度下平稳工作。     

平面一次包络环面蜗杆副齿间载荷分配研究

平面一次包络环面蜗杆两侧工作齿面为直纹曲面,利用这一特点提出了建立蜗杆副准确的三维实体模型的方法.完成了一对平面一次包络环面蜗副的精确三维实体模型,然后以中间格式导入ABAQUS.利用有限元法分析接触载荷在轮齿之间的分布,发现接触载荷从啮入到啮出过程是逐渐减小的.利用有限元法研究了母平面倾角β对于接触载荷分布的影响,发现在蜗杆齿面不出现非啮合区的前提下,β较大时载荷分布更均匀.     

少齿差行星齿轮传动实际接触齿数及载荷分配的研究

在考虑内外啮合齿轮副齿廓理论间隙、制造误差及轮齿弹性变形的基础上，建立少齿差内啮合行星齿轮传动实际接触齿对数及各齿间载荷分配的理论分析模型；分析计算了在额定载荷工况下的实际接触齿对数及各齿上的载荷分配；并利用应变测试方法进行了相应的实验研究；验证了理论分析计算的结果，为少齿差行星齿轮传动承载能力的估算，齿轮几何参数的确定及零部件的强度分析计算提供了理论依据。     

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。     

TOOTH CONTACT FINITE ELEMENT ANALYSIS OF SPIRAL BEVEL AND HYPOID GEARS

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运转中啮合轮齿的三维应力应变数值分析及实验研究

把轮齿啮合接触分析、三维弹性接触有限元分析、有限元前后处理技术及计算机图形显示等最新数值方法结合起来,采用降低内存要求、减少CPU时间的改进方法,编写出自动化、模块化、通用化的齿轮传动三维接触数值分析软件,并成功地应用于斜齿轮和准双曲面齿轮,求得了许多用解析法和实验方法所无法求得的结果,这些分析结果已为密栅云纹试验、啮合轮齿的三维光弹性试验结果所证实。     

基于热弹变形的圆柱齿轮理想修形曲线

提出一种求解圆柱齿轮理想修形曲线的方法，应用耦合热弹接触有限元技术，分析轮齿在齿间载荷分配、齿面压力分布、轮齿弹性变形、齿面摩擦、轮齿温度场、轮齿制造误差因素作用下齿轮传动的啮合刚度，尽可能真实地模拟运转过程中啮合轮齿的形态，确定轮齿的刚度变化规律，通过数值拟合寻求最佳修形参数，在此基础上，得到圆柱齿轮理想修形曲线。     

双圆弧弧齿锥齿轮的精确建模及其弯曲强度的有限元分析

利用切齿啮合过程中得到的实际包络的双圆弧弧齿锥齿轮齿面方程,通过三维CAD软件绘制了双圆弧弧齿锥齿轮的实际加工齿面,进而通过此曲面得到了实际加工后的双圆弧弧齿锥齿轮轮齿的三维实体模型。利用CAD软件与有限元分析软件的接口,将所建立轮齿的实体模型导入有限元分析软件,对其进行网格划分。最后对得到的有限元模型施加三组载荷,进行了双圆弧弧齿锥齿轮齿根弯曲应力的有限元分析计算。