渐开线离散球齿轮齿面接触分析

提出了一种新型的渐开线离散球齿轮传动机构,该机构能实现在空间中的俯仰、偏摆及回转运动的传动,同时避免了现有离散球齿轮存在的传动原理误差。使用ANSYS仿真软件对分度圆直径为512 mm的渐开线离散球齿轮于不同啮合状态的齿面接触特性进行分析,发现在定转矩下渐开线离散球齿轮啮合传动的齿面接触面积与啮合角的变化成反比;且当啮合角变大时,最大接触应力作用点将移向齿顶,同时最大接触应力也随之增大,可达2.059 3×10~6MPa,通过该种齿轮传动特性的研究为空间传动机构、机械臂等研究提供应用依据。     

齿轮渐开线齿面及其三维实体建模

根据渐开线齿轮的原理和渐开线的基本性质，介绍渐开线齿轮齿廓的形成。运用计算机绘图技术按照渐开线原理建立齿轮三维模型，对较直观地认识渐开线原理和齿轮制造过程中的原理性误差有指导意义。     

基于真实粗糙齿面的齿轮传动接触应力分析

现行齿轮传动接触疲劳强度的设计基础是仅适用于一对光滑表面之间干接触的赫兹理论,这显然与齿轮传动实际状况有一定差异。为获得齿轮传动实际状况的齿面压力分布、油膜厚度及轮齿接触区次表面的应力分布,基于实测所得的表面粗糙度数据,采用有限元法对重载齿轮传动进行混合弹流润滑数值分析。结果表明:粗糙齿面接触时的齿面压力分布及轮齿接触区次表面应力分布均明显相异于赫兹分布或基于光滑齿面全膜弹流润滑计算所得的相应分布;齿面粗糙峰谷的存在会使齿面接触应力比赫兹接触应力增大25%左右,且齿面平均油膜厚度的最小值及接触应力的最大值均发生在啮入点而非节点。因此,现行的以赫兹应力为基础、以节点参数为依据进行齿轮传动接触强度设计的做法有失科学性和安全性。     

渐开线齿轮的齿面沉割与接触率

渐开线齿形,是由齿轮基圆(Bace　Circle)所创成的,其内侧不可能有渐开线作用,这是谁都知道。渐开线齿形在齿轮接触上及齿形创成上都有它一定的优点,但在一个齿数较少的齿轮与齿顶较高的齿条(Rack)互相啮合时,却往往产生很多缺点)如第1图)A齿轮顺箭头方向回转,B齿条节线与A齿轮节图,发生转动接触(Roll-ing　Contact),B齿条也被向箭头方向推动。两者的关系如第2图第3图所示,逐次变化,於第1图内的A2点与b2点,在第2图内则於节点P处接触,同样A3点b3点则於第3图内之P点处接触。然而在这种回转连动的情况下,B齿条的齿顶S点,如不能沿着A齿轮…     

渐开线直齿轮齿面磨损对接触载荷的影响

齿面磨损会改变齿廓形状从而导致接触状态发生改变,进而影响齿轮的动态特性和使用寿命等.针对渐开线直齿圆柱齿轮,基于Hertz理论和Archard公式建立磨损模型,并数值仿真了齿廓各点的磨损深度分布.计算表明,从齿根到齿顶磨损深度先减小后增大,在节点处磨损深度最小,在小齿轮的齿根处磨损深度最大,齿顶次之.在此基础上进一步探...     

渐开线环形齿球齿轮的几何建模及其齿面方程研究

球齿轮的几何模型及其齿廓曲面方程是对其进行实体建模、有限元分析、齿廓曲面特征分析、运动学及其动力学分析等的基础,但目前相关的研究工作没有深入进行。从渐开线环形齿球齿轮的形成原理出发,提出了一种不同于文献[1]的几何模型构建方法;详细研究了各分块齿侧曲面及其母线在统一中心直角坐标系下的参数方程,导出了各分块曲面的参数方程,所得各项研究结果对相关研究的进一步深入展开具有重要参考意义。     

直齿圆锥齿轮齿面的接触痕迹分析

通常检查直齿圆锥齿轮的质量采用齿面涂色法检查。该方法是先用专用对距离(安装距)的光面样品把滚动啮合仪(或滚动检验机)对好位置后,将产品齿轮和测量齿轮(或配对齿轮)装上,在测量齿轮(或配对齿轮)齿面上涂上一层很薄的红丹粉,然后两齿轮在轻微正反回转十几转,观察产品齿轮齿面上接触痕     

考虑齿面接触特性的直齿轮啮合刚度研究

齿轮副啮合刚度的周期性变化是齿轮系统产生振动的主要内部激励,以直齿圆柱齿轮副外啮合模型为研究对象,考虑齿面接触特性对齿轮刚度的影响,建立齿轮副接触分析有限元模型,计算轮齿啮合刚度,讨论了齿轮在发生轴向偏载以及受到不同负载情况下,齿轮啮合刚度变化的情况。针对接触区域应力分布情况,探究啮合刚度的变化原因。讨论刚度变化原因和研究分析发现:在齿轮发生轴向偏载的情况下,随着轴向偏载的增大,齿轮啮合刚度逐渐减小。对啮合齿轮施加不同的负载时,随着负载的增大,齿轮啮合刚度呈线性趋势逐渐增大,增大到一定的情况后,啮合刚度趋于平缓。     

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。     

粗糙齿面啮合弹塑性接触分析

为研究粗糙齿面啮合过程中弹塑性接触行为,从粗糙曲面弹性接触算法出发,结合ZMC弹塑性接触模型,得到适于齿轮传动啮合计算的粗糙曲面弹塑性接触算法。同时,为减小粗糙齿面接触建模过程中采样间隔影响,利用微观形貌拟合方法作几何预处理,计算得到相对稳定的微凸体分布参数。针对实测粗糙齿面形貌,基于所提方法开展齿轮啮合过程弹塑性接触计算,对比分析不同条件下粗糙齿面弹性与弹塑性模型接触参数变化规律。研究表明:不考虑塑性变形将使得粗糙齿面接触行为预测产生偏差,且这种偏差与塑性指数、粗糙度有关。     

基于数字化真实齿面的螺旋锥齿轮齿面接触分析

通过导入假想全共轭齿面作为基准齿面,即大齿轮基准齿面是采用由加工机床设定参数形成的理论齿面,小齿轮基准齿面是采用与该大齿轮基准齿面完全相共轭的齿面,该假想齿面是瞬时线接触,无传动误差。对该基准齿面上的接触线进行拓扑网格划分,引入数字化合成误差概念,实现含有齿形误差和安装误差的螺旋锥齿轮的数字化真实齿面的构建。提出一种基于高精度数字化真实齿面的螺旋锥齿轮齿面接触分析(Tooth contact analysis,TCA)方法,通过与Gleason公司TCA软件分析结果以及齿面磨损试验结果比较,验证了本方法的可行性和有效性。     

面齿轮的齿面接触特性分析

研究了正交面齿轮传动中的齿面接触特性,在不考虑误差影响的点接触正交面齿轮传动接触特性分析中,推导了接触点方程,对接触点进行了可视化仿真;得出了圆柱齿轮和正交面齿轮接触点处主曲率的变化规律;推导了正交面齿轮上接触特性方程;得到了接触特性的变化规律,并对接触斑点进行了可视化仿真.     

基于偏差齿面的摆线锥齿轮齿面设计与接触分析

为改善精锻摆线锥齿轮的啮合性能,提出了一种基于偏差曲面的大轮齿面修形方法。以摆线锥齿轮小轮齿面为产形面,根据啮合原理获得与其具有传动关系的大轮共轭齿面方程。通过预设具有一定接触特性的偏差曲面,与共轭大轮齿面进行叠加,得到大轮目标齿面。对不同接触迹线方向的大轮齿面进行了修形设计和有限元接触分析,结果表明,内对角接触修形较其它修形方式较优,该修形方法为摆线锥齿轮大轮的精密锻造齿模设计提供了参考。     

渐开线斜齿轮齿面动态闪温研究

分析了ISO闪温公式在计算斜齿轮齿面闪温时的不足,根据固体表面温度分布场理论,建立了ISO闪温公式在斜齿轮齿面闪温中的计算方法。在运用三维有限元法计算斜齿轮齿面载荷分布的基础上,成功地计算了斜齿轮齿面闪温分布。采用动态热电偶测温方法,测试出斜齿轮传动的实际齿面闪温分布,与理论计算结果比较,取得了相符的结果,并得出有益的结论。     

考虑边缘接触直齿面齿轮传动轮齿接触分析

主要分析了直齿面齿轮传动在考虑边缘接触条件下的啮合.从理论上推导了求解边缘接触的数学模型及边缘接触点满足的约束条件,利用相邻接触点主曲率方向相似的方法确定了当发生边缘接触时在接触曲面上的主曲率方向.结果显示,边缘接触更容易在刚进入啮合时产生,并且在边缘接触点处几何传动误差不再为O.     

基于渐开线齿轮精确建模的啮合刚度的数值计算

给出了基于齿轮加工工艺的渐开线齿轮精确建模的方程,对基于Weber能量法的数值积分公式进行了详细的推导,基体变形量引入了O’Donnell的基体变形因子,并采用最大变形条件定义基点M。通过计算单对轮齿啮合的总变形量来计算啮合刚度。编制了Matlab计算程序,将得到的数值计算结果与ISO6336、日本机械学会得到结果相比较,该方法得出的数据误差小、准确,可以很好的指导齿廓修形,以减少齿轮啮合过程中的振动冲击。     

准静态工况下渐开线直齿轮齿面磨损建模与分析

根据Hertz理论和Archard磨损公式,建立面向真实工况的直齿圆柱齿轮准静态磨损模型,并对其齿面磨损特性进行了数值仿真。计算表明,理想工况下直齿轮副齿面沿齿宽方向均匀磨损,其在节圆附近的磨损量最小,而在小齿轮靠近齿根部位的磨损量最大;当存在啮合偏差时,齿面磨损深度沿齿向不再均布。在此基础上,进一步分析了负载工况和磨损循环次数对齿面磨损量的影响。分析表明,负载转矩和循环次数对齿面磨损量影响显著,近似呈指数映射关系。当以减磨延寿为齿轮设计目标时,必须计入负载工况和齿轮役期的影响。最后,分析了齿轮啮合偏差和微观修形对齿面磨损量的影响。研究表明,从改善齿面载荷分布和减缓齿面磨损角度考量,应严控齿轮啮合偏差量,并可通过制定合适的齿面修形策略来减缓齿面磨损失效。     

重载齿轮全齿面接触分析

针对重载挖掘机减速器齿轮负载极大和偏载的工况,作了全齿面接触分析。为获得精确的齿面应力分布,建立了准确的实体模型,分析了整个齿面在啮合过程中的应力情况,并按照AGMA标准以齿廓上5个特殊点为应力考察的主要对象进行了结果后处理的对比分析。     

变齿厚渐开线齿轮包络环面蜗杆齿面的加工与检测

针对变齿厚渐开线齿轮包络环面蜗杆齿面的变齿形、变齿厚、变齿距等复杂螺旋面特征,探究包络环面蜗杆齿面的精密铣削加工工艺,提出了包络环面蜗杆齿面误差拓扑图检测方法,分析了基于齿轮测量中心的环面蜗杆齿面检测与数据处理方法,并研制了环面蜗杆样件,进行了齿面精度检测.结果表明:蜗杆左齿面最大偏差为24.7 pm,平均偏差为12 μn;环面蜗杆右齿面最大偏差为17.2 μm,平均偏差为9.3 μm;蜗杆右侧齿面的精度高于左侧齿面.研究结果为后续传动副样机的传动精度和性能试验提供了试验支撑.     

机械结合面接触刚度建模新方法

建立精确、有效的结合面接触刚度模型是进一步开展机床整机动力学建模与分析的基础。提出了一种新的弹性接触刚度模型,该模型考虑基体变形的同时,对GREENWOOD和WILLIAMSON提出的粗糙表面微观接触模型(GW模型)进行了修正。为分析基体对接触变形的影响,首先建立含有基体的单个微凸体接触模型,并基于HERTZ接触理论,获得结合面的接触参数;然后,通过引入三角分布函数和解决GW模型在模拟微观接触行为中存在的问题,建立了新的弹性接触刚度模型,并揭示了分布函数、基体变形以及表面粗糙度对结合面接触特性的影响规律。研究表明:三角分布函数能有效地表征表面微凸体高度分布;基体变形的影响是由基体和微凸体相互作用引起,随着法向载荷的增大而明显;表面粗糙度是影响接触刚度的主要因素,相同载荷下,表面粗糙度越大,接触变形越大,接触刚度越小。