基于MASTA的单斜齿轮微观修形优化研究

为了分析不同齿轮微观修形方式对齿轮性能的影响,以一对单斜齿轮为例,基于MASTA软件对不同微观修形方式下的齿轮性能进行了仿真,计算并分析了8种齿向修形方案和4种齿廓修形方案下的齿轮接触斑点及传递误差,得到不同单项修形仿真结果的优化效果。根据单项修形的优化特点,制定了6种综合修形优化方案。研究表明:最优方案可将齿面最大接触应力范围由原始的341～486 MPa降低到83～448 MPa;传递误差下降了30%,波动量下降了55%;同时,接触斑点云图的仿真结果说明,最大接触应力处于齿面较中心位置,该微观修形优化方案有效地改善了齿轮的啮合性能。     

某中速柴油机齿轮修形分析

修形对于改善齿轮啮合质量,降低齿轮传动的振动和噪声有重要作用。基于KISSsoft软件,以某中速柴油机曲轴齿轮为研究对象,进行齿轮修形设计分析。得到曲轴齿轮修形前后齿面接触应力、齿轮传递误差、齿根弯曲应力等参数的变化情况,为优化齿轮修形提供理论依据。     

大功率变速箱单级行星齿轮系修形设计及仿真验证

以某大功率变速箱单级行星齿轮系为研究对象,采用KISSsoft软件进行齿轮修形设计。在修形后太阳轮和行星轮的齿面安全系数和齿根安全系数都得到提高,轮系啮合传动的重合度和胶合安全系数也有相应的增加,修形方案改善了齿轮在啮合过程中的齿面点蚀、胶合现象,提高了啮合过程中的安全性和稳定性。采用ANSYS Workbench与Hypermesh软件联合仿真结果表明：行星齿轮系的应力主要分布于太阳轮啮合时的齿根处、内齿圈啮合时的齿根处和行星轮啮合时的齿根处,最大等效应力为338.84 MPa,小于材料的许用应力,修行后的设计方案合理。     

发动机正时直齿轮齿廓修形设计研究

分析了直齿轮受栽弹性变形的原理和计算方法以及齿廓修形原因,进一步研究了直齿高速齿轮齿廓修形设计原则与计算修形量的公式。     

降低斜齿噪声的齿轮修形优化设计

本文讨论了渐开线斜齿圆柱齿轮的振动模型和修形模型．给出了降低斜齿轮噪声的齿轮修形方法和齿轮修形优化程序,并给出了一对斜齿轮副的计算实例．计算表明：正确、合理地选择斜齿轮修形量,可以有效地降低斜齿轮的噪声,但修形量过大反而会使噪声增加．     

斜齿圆柱齿轮瞬时啮合刚度及齿廓修形的研究

本文提出了一种高效的考虑齿轮基体影响的齿轮计算模型,根据有限元柔度矩阵法,编制了一套刚度计算程序,给出了斜齿轮啮合过程中瞬时啮合刚度变化率与轴向重合度之间的关系。在刚度计算基础上,利用内点罚函数法的优化思想编制了一套修形计算程序,对斜齿轮的齿廓修形进行了深入研究。     

某四缸发动机平衡轴啸叫噪声的研究

为了解决某四缸发动机平衡轴啸叫问题,采用CAE仿真分析和NVH试验研究相结合的方法,分析了平衡轴啸叫噪声与齿轮齿形、齿向参数的关系.研究结果表明:齿向起鼓Cβ、齿向螺旋fHβ、齿形起鼓Cα、齿形压力角fHα是影响平衡轴啸叫的主要齿轮参数,通过CAE仿真分析结合NVH试验确定最佳的齿轮参数修形方案,能够有效地解决因齿轮啮...     

弧齿锥齿轮分流传动系统几何接触分析

弧齿锥齿轮分流传动系统适用于复杂的功率分流场合.分析了其应用于船舶传动中不同工况下的功率流向,以一种典型的工况为例,提出了弧齿锥齿轮分流传动系统几何接触的分析方法.在弧齿锥齿轮轮齿接触分析的基础上,通过综合考虑系统存在边缘接触和安装错位误差,系统各齿轮副的啮合情况,设计出了系统的齿面印痕和传动误差图,为优化系统的啮合性能和进一步分析系统各齿轮副的承载情况提供了理论依据.     

机车柴油机喷油凸轮副有限元分析与滚轮母线修形

根据接触力学理论合理建模,用有限元法对机车柴油机供油凸轮副进行了三维模拟计算,分析了凸轮副的接触应力和等效(Von Mises)应力的分布规律;针对凸轮副的边界应力集中问题,对滚轮进行母线修形,用有限元法对修形方案进行了初步的优化,并对修形效果进行了模拟。有限元分析结果表明,通过母线修形可以避免机车柴油机供油凸轮副的边界应力集中,大大降低最大应力,从而能够极大地提高凸轮副的疲劳寿命。     

周向拉杆转子轮盘端面齿接触应力分析

轮盘端面齿具有刚度大、自对中性能,在重型燃气轮机拉杆转子连接和传扭中起到重要作用。基于某周向拉杆转子模型,从理论上分析轮盘端面齿连接段在预紧力和扭矩作用下的齿面应力,用冲压模型来模拟齿面接触应力分布,并采用三维有限元非线性接触算法,计算轮盘端面齿连接在额定预紧力和扭矩载荷下的应力分布,说明冲压模型的正确性,所得结论可为转子轮盘端面齿强度分析提供计算方法。     

On the definition and effect of optimum gear microgeometry modifications for the gearbox of an offshore 10-MW wind turbine

This work develops an optimization algorithm for the definition of gear microgeometry modifications (MGM) on a gearbox belonging to an offshore 10-MW wind turbine. Subsequently, the impact of the gear microgeometry on the performance of gears and bearings is quantified: First, under rated load conditions and, second, accounting for the environmental conditions to estimate the long-term damage. To fulfil this task, a high-fidelity numerical model of the drivetrain is used, which meets the design requirements of the Technical University of Denmark (DTU) 10-MW reference offshore wind turbine. The optimization achieves a uniform distribution of the contact stress along the tooth flank, shifts its maximum value to the central position, and eliminates edge contact. These enhancements increase the gear safety factors. Nevertheless, the most significant improvement concerns planetary bearings, for which optimum gear MGM achieve a homogeneous share of the load among bearings. Moreover, deviations of the microgeometry with respect to the defined optimum are also addressed. In gears, lead slope deviations are counteracted by crowning modifications to restrain the increase of the load offset. Concerning planetary bearings, slope deviations can be beneficial or detrimental depending on whether they overload downwind or upwind planetary bearings, respectively. Finally, accumulated damage to planetary bearings after 20 years of service is assessed. Before MGM, results predict a premature failure of planetary bearings, while optimum MGM extend their predicted life above 20 years by achieving a reduction of the maximum accumulated fatigue damage by a factor of 4.4.     

重载齿轮的最佳轮齿修形

本文给出了计算多对齿同时啮合轮齿接触线载荷分布的方法．并根据轮齿的啮合状态确定轮齿的最佳修形参数。利用作者编制的计算机程序研究了最佳轮齿修形参数对载荷分布系数的影响．     

活塞组件接触分析流程自动化及接触面设计研究

基于活塞销与活塞销座表面型线几何型线及刚度的差异,在热载荷与机械载荷的作用下发生不协调形变,产生较大的局部接触应力,采用有限元法对某型船用柴油机活塞销孔结合面型线进行优化设计。通过对原活塞模型进行分析并与静载试验结果对比,找出应力集中位置;采用有限元软件和自行开发程序,实现活塞销-孔接触副型面的自动优化设计;最终从优化结果中选取最佳优化方案。优化后,活塞销孔型面应力集中显著降低,接触型面上最大Mises应力下降55.5%。     

考虑齿圈柔性的风电行星轮系动态啮合特性研究

针对集中参数法难以考虑齿圈柔性而有限元法计算量大的问题,以风电行星轮系为研究对象在集中参数/有限元混合法基础上提出一种揭示内啮合齿轮副延长啮合现象的分析方法。首先采用集中参数法建立风电行星轮系的动力学模型,并求解获得动态啮合力;随后,运用有限元法建立行星轮系内啮合齿轮副的有限元模型,并开展静态接触分析从而获得内啮合齿轮副各啮合位置发生多齿啮合时的变形阈值;最后,将集中参数模型获得的动态啮合力施加在内齿圈有限元模型上计算出内齿圈的动态响应,并结合发生多齿啮合时的变形阈值,从而揭示在不同负载和支撑数量下内齿圈上多齿啮合的分布区域,获得接触应力和齿根应力,分析啮合齿对数量改变前后对应力的影响。结果表明：考虑齿轮柔性后,内啮合齿轮副会出现除理论啮合齿对外其他齿对相接触的现象;随着负载扭矩的增大,内齿圈上三齿啮合首先发生在支撑两侧,随后三齿啮合发生区域不断增加;当行星轮与内齿圈间的啮合由理论两齿啮合变为三齿啮合时,其齿面接触应力和齿根应力小于其在相同时刻只计入两齿啮合时的应力值。     

基于支持矢量机的齿轮传动误差预测研究

传动误差是齿轮振动噪声重要的激励源,对齿轮传动的动力学负载和齿轮失效有重要的影响。考虑齿面弹流润滑影响,构建含有齿面摩擦以及时变啮合刚度的斜齿轮传动误差动力学模型,该数学算法与控制科学算法支持矢量机结合预测斜齿轮传动误差。研究表明,该算法可以有效的预测斜齿轮传动误差的变化趋势,预测精度与计算精度吻合度较好,在较少样本的情况下采用支持矢量机可以有效地对机械及齿轮传动做预测,适合工程上齿轮传动误差的定性及定量分析,对工程设计及齿轮传动预测有重要的指导意义。     

基于齿廓修形和摩擦耦合的风电齿轮磨损动力学特性分析

为定量研究齿面磨损（TSW）的振动特性,提出一种基于齿廓修形和摩擦耦合的磨损故障建模方法,并引入最大磨损深度来表征齿面磨损程度。以大型风电机组齿轮箱高速输出轴直齿轮为研究对象,得到对应不同磨损程度下的齿轮时变啮合刚度,并将其代入到齿轮箱8自由度动力学微分方程,在不同转矩条件下对齿轮箱进行动力学仿真,得到不同磨损严重程度和转矩条件下的振动时频域特性。结果表明：仿真结果与实验数据吻合良好,验证了该方法的有效性;随着齿面磨损程度增加、转矩增大,齿轮箱振动、齿轮扭振剧烈;在0.4倍额定转矩附近,齿面磨损引起齿轮箱振动速度、振动加速度最为明显。研究结果可为齿轮磨损故障诊断提供理论指导。     

计入齿形误差的风电机组行星齿轮传动系统动态特性研究

以风电机组行星齿轮传动系统为研究对象,考虑齿形误差因素,建立行星齿轮传动系统平移-扭转动力学分析模型,研究分析各阶次误差对系统动态特性的影响.通过对模型求解,得到不同形式误差下系统动载荷的时域历程和频谱,分析不同形式误差对系统动载荷、太阳轮浮动轨迹以及系统均载性能的影响.研究得出在太阳轮计入齿形误差后,系统动载荷波动以...