考虑热变形的齿轮修形研究

齿轮在高速重载条件下工作时,摩擦磨损造成的影响是不容忽视的,而修形可以降低齿轮的磨损及表面温度,对提高齿轮胶合承载能力有显著作用。为此,根据齿轮啮合原理、齿轮修形原理等基本理论,对齿轮的热变形以及齿廓修形进行了研究。利用有限元仿真软件建立齿轮热力耦合参数化模型,确定轮齿各面的稳态热平衡方程,利用仿真软件对齿轮各点施加对流边界条件和摩擦热流量,求解得到了齿轮的温度场;分析齿轮温升对齿轮变形的影响规律,对齿轮修形技术进行研究,推导了弹性变形、热变形、热力耦合变形的计算公式。结果表明,修形能够降低齿轮温度,提高齿轮抗胶合强度。     

斜齿轮的齿廓修形的实验研究

本文以一对斜齿轮传动为对象,设计了这对齿轮在传动误差幅值最小时的齿廓修形曲线。作者进一步在齿轮实验台上,实际测量了该对齿轮在修形和未修形时的传动误差波形,与计算波形作了对比,并测量了该对齿轮在实际工况下的相对扭振加速度,证明了齿廓修形方法在齿轮系统减振设计中的突出效用。     

修形斜齿圆柱齿轮弹流润滑的优化设计

从减小齿轮啮合周期中啮合刚度的波动和改善载荷分布出发,人们已经提出了各种修形方式;本文则从改善齿面间弹流润滑状况的角度,以对角修形为例,优化修形量,以取得最佳润滑效果。     

基于有限元法的斜齿轮齿廓修形技术研究

研究了基于有限元法提取斜齿轮精确齿廓修形量的方法,提出了一种考虑修形齿面变化和齿根变化的齿廓修形新方法。重点介绍了全齿分析模型的建立,修形量的提取方法与二次修正方法。对修形前后斜齿轮齿面接触应力变化、接触区域改变和接触应力分布进行了对比分析研究,证明了这种新的修形方法能够很好的改善斜齿轮的传动性能,消除边缘接触,改善齿面啮合性能。     

齿轮传动动态系统辨识及修形研究

利用自动控制理论研究实际工况下齿轮传动的动态性能, 通过系统辨识算法, 建立了直齿圆柱齿轮传动周向振动和噪声之间的差分方程模型, 此模型能够准确描述齿轮传动系统的动态特性。根据齿轮传动周向振动和轮齿变形之间对应关系, 对降低齿轮传动噪声的齿廓修形曲线进行了优化设计, 并进行了试验验证。为齿轮传动系统的修形、减振、降噪和优化设计提供了一种新的研究方法。     

核电循环泵行星齿轮热弹流润滑研究

核电齿轮箱的良好润滑性能是核电循环泵可靠运行的重要保障,充分考虑齿面形貌和齿廓修形等因素对内/外啮合齿轮副的影响是准确评估其润滑特性的前提。建立典型工况下核电循环泵行星传动系统斜齿轮热弹流润滑模型,首先将斜齿轮副的啮合状态几何等效为圆锥滚子的接触问题,然后考虑斜齿轮接触变形和齿廓偏差,计算得到内/外啮合齿轮副接触区域不同位置的油膜厚度、承载压力、摩擦应力和闪温等参数。考虑齿面磨合作用,采用移动平均滤波方法对未经磨合的初始形貌进行光滑处理,分析了齿面形貌对润滑行为的影响,最后采取齿廓修形改善润滑特性。结果表明：粗糙度和齿廓修形均会对润滑特性产生明显的影响,齿面粗糙形貌会造成油膜厚度减小,进而影响其润滑特性,弱化润滑油膜的承载能力;通过齿廓修形可以改善齿轮啮合边界处的几何过渡,降低该区域的应力集中和表面温度,从而明显改善啮合线终端的润滑状态。     

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。     

斜齿轮副齿面修形承载接触动力学分析

为提高斜齿轮副的啮合性能,以斜齿圆柱齿轮副为研究对象,建立斜齿轮副的三维实体建模与装配,使用ANSYSWorkbench对不同修形参数的齿轮副承载能力进行瞬态动力学仿真分析。通过详细论述对齿轮副从建模到Workbench仿真分析结果的设置步骤,求解不同修形系数下齿面的承载接触应力、剪切应力与等效应力云图,得出接触应力和传动误差变化曲线,观察不同的修形系数对齿面承载接触能力的影响变化。结果表明：齿廓修形对传动误差幅值影响较大,齿向修形对齿面接触区域影响较大。     

齿廓误差对斜齿轮接触特性的影响研究

为了研究齿廓误差对斜齿轮接触特性的影响,推导出含齿廓形状误差和齿廓倾斜误差的渐开线方程,并在ANSYS中建立了含齿廓误差的有限元模型,基于该模型获得了齿廓误差对最大接触应力、弯曲应力、载荷分布的影响规律。结果表明,齿廓形状误差和齿廓倾斜误差降低了齿轮的接触强度和弯曲强度,改变了齿轮的载荷分配状况,当齿廓形状误差大于5μm或齿廓倾斜误差等于0.5°时,齿轮由三齿啮合逐渐变为双齿啮合,双齿啮合逐渐变为单齿啮合,影响了齿轮的承载能力。     

热弹耦合运动斜板振动特性研究

分析无量纲运动速度、边长比、斜角,无量纲热弹耦合因子等参数对热弹耦合运动斜薄板振动特性的影响。以运动热弹耦合运动斜薄板为研究对象,基于弹性薄板小挠度弯曲理论,建立运动微分方程,采用微分求积法进行离散建立热弹耦合运动斜板的特征方程。得到了热弹耦合运动斜板前3阶模态的无量纲复频率与运动速度之间的关系曲线。结果表明,相同条件下,第1阶模态发散失稳的临界速度随着斜板角度的增加而减小,第1阶模态的发散失稳临界速度随着无量纲热弹耦合因子的增大而增大。     

斜齿轮接触分析与修形优化

基于齿轮啮合原理,利用UG建立精确的三维齿轮参数化模型,依据接触分析理论建立了五齿对有限元模型,并采用ANSYS Workbench对简化模型进行接触分析。改变传统的经验修形方法,根据有限元分析结果利用KISSsoft对齿轮修形参数进行优化。以齿面接触强度、传递误差等为优化目标得到最佳修形量,最后通过ANSYS Workbench验证修形效果。     

对数修形斜齿轮的接触分析

齿轮修形能减少轮齿边缘应力集中,提高其接触疲劳强度。首次将对数修形曲线应用在斜齿圆柱齿轮修形设计上,建立了斜齿轮接触分析的力学模型,计算分析单齿啮合及双齿啮合时接触区内接触应力分布以及轮齿表层内Mises应力场。结果表明,在不同啮合位置轮齿端部应力集中程度不同;对数修形后的斜齿轮轮齿端部应力集中状况得到了显著的改善;不同接触线上的修形量不同,使得不同啮合位置齿面修形达到相同效果。     

考虑误差的人字齿轮副轮齿接触分析

根据齿轮啮合原理,基于斜齿轮的几何接触分析,对5种不同误差条件下的人字齿轮啮合过程进行计算机仿真,对传动过程中的齿面接触质量进行分析评估,得到5种不同误差条件下啮合过程中的接触印痕及传动误差曲线。观察仿真结果,分析了不同误差形式对人字齿轮传动性能的影响,有利于控制人字齿轮设计制造中的误差,对于提高人字齿轮传动质量具有重要的意义,同时为进一步进行人字齿轮承载接触分析提供基础研究。     

考虑安装误差的弧线齿面齿轮承载接触分析

为获得弧线齿面齿轮副的精确啮合模型,采用展成方法加工仿真,并建立了安装误差下的齿面切触模型。应用弹性接触力学、有限元影响矩阵法、数学规划方法对弧线齿面齿轮进行承载接触分析,研究了在不同安装误差下面齿轮副载荷分布、齿面接触应力的变化规律。同直齿面齿轮副相比,弧线齿面齿轮副的重合度大、接触应力小、传动平稳、对安装误差的敏感性小、承载能力高。此分析方法为面齿轮副的设计、实验研究和实际应用提供了理论指导。     

渐开线斜齿圆柱齿轮齿面接触强度分析

斜齿圆柱齿轮在啮合过程中,其啮合接触线的总长度不是定值,而该值将影响啮合过程中轮齿间的线载荷,因此分析了斜齿轮对在一个啮合周期内的接触线总长度的变化规律。目前将斜齿轮转化为当量直齿轮计算齿轮齿面接触强度,无法反映啮合瞬时齿面接触应力分布情况。将啮合接触线两侧的斜齿轮轮齿对看做曲率半径不断变化的圆锥台体,并结合斜齿轮啮合原理、赫兹弹性接触理论,通过解析法计算轮齿对任意啮合时刻的齿面接触强度,并分析了轮齿对一个啮合周期内齿面接触强度的变化规律。通过有限元分析软件,对解析法的计算结果进行了验证。     

斜齿轮齿向修形技术的研究

针对斜齿轮的啮合特点,设计了不同的齿向修形曲线,通过Pro/E 建立了修形齿轮的参数化模型,利用Ansys Workbench对修形齿轮进行网格划分,得出了修形斜齿轮齿向接触应力分布特性.校核了其接触强度.     

考虑滚刀安装误差的圆柱斜齿轮接触分析

高精度齿轮加工必须考虑加工误差对啮合质量的影响。根据齿轮接触分析基本原理,利用Matlab软件实现了渐开线圆柱斜齿轮的接触仿真,得到齿面接触迹线和传动误差曲线。通过对比不同滚刀安装误差下的齿轮传动误差曲线,进行了传动误差对不同安装误差的敏感性分析。通过该研究方法将滚刀安装误差与齿轮啮合质量联系起来,可为后续的精加工提供依据。     

轮齿热弹耦合变形在齿宽方向的分布及其修形研究

应用间接耦合法对三维轮齿进行热-结构耦合分析,获取轮齿在齿宽方向上的热弹耦合变形量分布,将齿宽方向变形量数据点拟合成关于齿宽位置的函数,在Walker齿廓修形基础上,提出一种新的轮齿修形方式,结果表明:在轮齿齿宽方向上,热变形分布不均匀,使得热弹耦合变形呈中间小两侧大的分布趋势,新的修形方式可适应轮齿不同齿宽处的变形量,弥补了Walker齿廓修形因齿宽方向修形量恒定所引起的齿宽局部修形过大或不足的缺陷,使轮齿修形更为精确。     

双鼓修形直齿圆柱齿轮加载接触分析

研究了一种新的圆柱齿轮传动修形方法,即齿轮双鼓修形。推导了圆柱齿轮在外载荷作用下的弯曲变形量,建立了双鼓修形齿面方程,确定了基于弯曲变形量的修形系数;并通过Matlab将修形前、后的齿轮齿面点进行了程序设计及运算。导入UG后建立了修形前、后的装配模型,利用涉入量法实现了对接触区的模拟,并通过ANSYS进行了应力分析,得到了加载时齿轮的等效应力分布情况。啮合性能分析表明,修形后的齿轮副具有良好的啮合性能,验证了修形理论的正确性。     

圆弧齿廓刀具及齿向鼓形的斜齿轮拓扑修形

齿轮修形是改善齿轮传动特性的一种重要手段。提出了新的齿廓方向刀具圆弧修形及齿向鼓形修形的拓扑修形方案,利用齿轮啮合原理、齿轮接触分析(TCA)技术设计了修形参数,并研究了修形齿轮的误差灵敏度,包括螺旋角和压力角误差对接触印痕及传动误差的影响。研究表明,这种修形方案的误差灵敏度低,而且没有边缘接触,啮合性能较好。研究成果为斜齿轮修形设计提供了理论依据。