弧齿锥齿轮数字化齿面啮合仿真分析与试验

为了实现航空弧齿锥齿轮的数字化滚动检验,进行了数字化齿面啮合仿真分析与试验。采用NURBS对由齿面坐标测量或理论齿面坐标计算获得的离散点数据进行初步拟合,进一步考虑离散点法矢,优化控制顶点,实现数字化齿面的几何特征修改;建立数字化齿面啮合仿真分析模型并进行印痕滚检试验。算例结果表明:考虑法矢拟合得到的传动误差曲线的幅值误差小于0.46%,齿面印痕的大小、方向、位置都与理论齿面非常接近。因此,在一些应用上采用考虑法矢的NTCA可以代替滚动检验,获得实际的齿面印痕和传动误差。     

弧齿锥齿轮有限元建模与接触分析

为了使有限元软件能够对齿面微米量级变化的齿轮进行分析,提出了基于高精度建模的有限元分析方法。将齿面的理论计算公式转化成数值计算算法,按照有限元理论和有限元软件的编程语法将齿轮实体进行节点坐标求解和网格单元划分,可以求得一对装配好的有限元齿轮模型。高精度建模的高重合度弧齿锥齿轮算例中,将有限元计算结果与实验结果对比,发现两者的一致性:弯曲应力曲线形状一致,变化规律相近;接触印痕区域一致,变化趋势相同。高精度建模有限元分析能够清晰的反映齿面微米量级改变导致的印痕和应力的变化。     

考虑安装错位的弧齿锥齿轮小轮齿面再设计

为保证弧齿锥齿轮副在实际工况下具有良好的齿面印痕与啮合状态,研究安装错位的识别技术以及错位条件下的齿面再设计技术.分析可导致相同齿面印痕的多种安装错位组合之间的关系;提取齿面印痕的数值特征,以两接触轨迹曲线的偏差和最小为目标函数,采用优化方法识别当量安装错位;基于局部综合法,根据当量安装错位重新设计小轮的齿面.以一对弧齿锥齿轮副为例,比较实际安装错位与当量安装错位作用下的小轮再设计齿面的差曲面,验证了该设计方法的正确性和有效性.     

多齿差摆线齿轮泵脉动系数分析

在介绍了多齿差摆线齿轮泵的组成,瞬态流量脉动对齿轮泵产生震动以及对工作性能的影响基础上,对流量脉动系数进行了计算,并对流量脉动系数进行了系统分析.本文对多齿差摆线齿轮泵优化设计提供了计算方法和参考数据.     

分阶式四点接触齿轮的滚刀齿面设计

为获得具有良好接触特性的啮合齿面,在共轭曲线原理的基础上提出分阶式多点接触齿轮. 以分阶式四点接触齿轮为例,设计齿轮的基本齿形并进行滚刀的齿面设计. 基本齿形分为工作齿廓和非工作齿廓. 工作齿廓分为凸段和凹段,凸段采用圆弧曲线展成上啮合齿面,凹段采用抛物线曲线展成下啮合齿面;非工作齿廓均采用圆弧分别展成过渡齿面和齿根齿面. 建立滚刀的数学模型和精确实体模型,根据齿轮啮合理论推导滚刀的工作齿面、过渡齿面和齿根齿面方程,通过编程求解滚刀齿面方程,并建立滚刀的三维实体模型. 加工获得了滚刀实体,并进行了分阶式四点接触齿轮副滚切试制. 完成齿轮样机的装配,进行了接触印痕检验,结果显示满足设计要求. 研究成果是对共轭曲线原理的扩展,研究方法适用于其他分阶式多点接触齿轮.     

非正交面齿轮啮合特性仿真分析

面齿轮传动是由圆柱齿轮与面齿轮相啮合的传动,分析了面齿轮传动的啮合特性.根据齿轮啮合原理,在给出刀具齿廓方程及法矢方程的基础上,通过坐标变换导出了面齿轮齿面的位置矢量与法矢量;利用计算机仿真技术,对在安装误差条件下的面齿轮啮合特性,传动误差进行了仿真研究;结果表明,接触印痕在面齿轮齿面上形成一条沿着齿形方向的直线,而且随着装配误差的差异分别沿着齿向方向的大端或小端移动;传动误差与圆柱齿轮的转角成线性关系,对安装错位不敏感.由装配错位传动误差接近于0.     

圆弧齿线圆柱齿轮全齿面数学模型及切齿条件分析

以旋转刀盘法双刃铣削圆弧齿线圆柱齿轮为研究对象,推导了含过渡齿面的圆弧齿线圆柱齿轮全齿面方程。在此基础上,提出了一种全齿面参数范围的计算方法,进行了齿面参数范围计算并仿真得到齿轮模型。以能获得完整齿形的最大齿宽为齿宽条件,研究了刀盘半径、压力角、模数等参数对齿宽条件的影响规律。通过分析轮齿各截面齿廓的根切条件,得到了圆弧齿线圆柱齿轮避免出现根切的最小齿数。进行了该齿轮的加工检测试验,测量结果验证了本文方法的正确性。     

含安装误差斜齿轮接触应力混合分析法

含安装误差的斜齿轮在进入和退出啮合阶段常发生边缘接触,使得齿面接触印痕呈现为一个不完整的接触椭圆面并使接触应力不遵循赫兹模型分布,给接触应力的精确求解造成困难。针对该问题本文提出了一种混合赫兹、Winkler模型的齿面接触应力计算方法。以轴平面内含轴交角安装误差的斜齿轮为例,推导了该混合分析法计算过程并求解了轮齿在不同负载下不同啮合位置的最大接触应力及其变化规律,并与ANSYS有限元软件的计算数值进行了对比分析。结果表明:基于混合分析法和ANSYS计算出的接触应力变化曲线吻合度较高,接触应力最大相对误差为6.78%,在发生边缘接触时接触应力增幅较大且应力曲线呈中凹变化规律,同时相较于ANSYS计算方法混合分析法可大幅降低计算耗时。     

大重合度面齿轮传动设计及仿真

为了提高面齿轮传动的承载能力,改善齿轮副啮合传动时的动态性能,以齿面接触分析和承载接触分析为工具,通过齿面曲线修形调整接触迹线方向,提出设计面齿轮副大重合度的方法．利用盘形刀具对小齿轮沿齿长方向抛物线修形,降低啮合印痕对安装误差的敏感性．以重合度和承载传动误差的振动幅值为目标,给出了大重合度面齿轮传动优化设计流程．引入了啮合齿对系数的概念,对齿轮副的重合度进行了计算．研究结果表明：通过齿轮副抛物线修形因数和抛物线顶点参数,以及沿小齿轮齿向修形因数的设计与调整,可设计出动态性能良好,重合度高达3．0以上的面齿齿轮副,为高负载的面齿轮传动设计提供了依据．     

航空弧齿锥齿轮磨削齿面的主动优化设计

为了实现设计要求的啮合性能,采用数控磨齿方式加工弧齿锥齿轮副。加工小轮时的机床位置设置和小轮与摇台之间的相对运动关系是数控磨齿的关键。为此,借助局部综合法实现齿面参考点处指定啮合性能的磨齿参数的主动设计,并通过优化小轮的各阶变性系数改变小轮与摇台之间的相对运动关系,以保证齿面接触印痕和传动误差曲线均满足设计要求。对某航空弧齿锥齿轮进行了齿面主动优化设计,证明了上述方法是有效的。     

摆动活齿传动齿面闪温研究

根据摆动活齿传动的啮合原理,利用摩擦学、赫兹弹性接触等理论,研究了弹流润滑下活齿与内齿圈之间的摩擦因数的计算方法,分析了传动过程中摩擦因数的时变规律.在对活齿与内齿圈啮合接触时接触带半宽进行分析计算的基础上,应用Blok闪温理论建立了弹流润滑下摆动活齿传动齿面闪温计算模型.通过MATLAB编程求解了摆动活齿传动在一个啮合周期内齿面闪温沿啮合线的分布规律,分析了齿面闪温对输入功率、转速、摆动活齿半径和活齿数等参数的敏感性.算例表明,当活齿与内齿圈在齿廓曲线拐点处啮合时齿面闪温达到最大值.研究结果对进一步研究摆动活齿传动齿面抗胶合承载能力、热应力等有重要意义.     

基于正交试验的钉盘磨绕流阻力矩影响因素分析

利用计算流体力学(CFD)方法,在验证计算模型的基础上,对钉盘磨两圈齿钉所受的阻力矩进行研究.以钉盘磨主要结构参数和操作参数为试验因素,以两圈齿钉所受阻力矩为试验指标,对钉盘磨进行了正交试验,并采用极差分析和方差分析的方法对各参数对阻力矩影响程度进行分析.结果表明:对第一圈齿钉所受阻力矩影响的显著性依次为第一圈齿钉的转速>入口速度>径向间隙>齿钉间的角度;对第二圈齿钉所受阻力矩影响的显著性依次为第二圈齿钉的转速>径向间隙,其余因素的影响均不显著.研究结果为钉盘磨的设计提供了参考.     

短齿齿根应力分析与有限元计算

在渐开线少齿差行星传动中通常使用短齿,其齿根高与正常齿相同,而齿顶高小于正常齿。应用有限元方法对这种短齿齿根应力进行了大量计算,分析了各参数对齿根应力的影响,并与正常齿进行了比较,建立了短齿弯曲强度折算系数,从而为短齿弯曲强度计算提供了依据。     

轻纺机械塑料齿轮及其承载能力的计算

本文在论述塑料齿轮的基本材料及其性质的基础上对塑料齿轮齿根折断、齿面损伤的机理进行分析和探讨,并提出了相应的承载能力计算方法和高速塑料齿轮传动的计算要点。     

基于齿行法的仅受应力约束的连续梁结构优化计算

论述了运用齿行法对静定或超静定结构进行结构优化计算的优势,并在此基础上详细给出了其具体的算法步骤。在此理论基础上,运用齿行法对一仅受应力约束的连续梁实例进行结构优化分析。分析表明,齿行法在解决仅有应力约束的静定或超静定结构结构优化问题时,它一方面利用满应力条     

斜齿轮高阶传动误差设计与分析

为了改善斜齿轮副啮合传动性能,提出了应用四阶传动误差函数曲线,采用数控加工展成斜齿轮.利用抛物线齿廓的产形齿条与圆柱齿轮啮合推导小轮齿面方程.采用假想小轮的方法推导了四阶齿线修形大轮齿面数学模型.根据两齿面在啮合中连续相切条件,建立了含有误差的轮齿接触分析模型(TCA).仿真结果表明:该设计降低了接触印痕对安装误差的敏感性,相邻两个啮合周期的啮合转换点处,传动误差曲线的切线夹角接近180°,降低振动及冲击.     

变齿厚渐开线齿轮齿根弯曲应力研究

对变齿厚渐开线齿轮在交变载荷作用下齿根弯曲交变应力进行有限元瞬态响应分析。同时使用不同的截面参数利用传统的一般渐开线圆柱齿轮强度计算方法计算变齿厚齿轮齿根弯曲应力,通过将有限元解与传统方法计算的结果进行比较,得出对变齿厚齿轮进行齿根弯曲疲劳强度计算时应以中间端截面参数为依据的结论。为提高变齿厚齿轮的齿根弯曲强度设计齿轮两侧压力角不等的非对称齿廓,并分析工作齿侧压力角的变化对齿轮承载能力的影响。     

斜齿轮滑动摩擦功率损失的计算

应用齿轮啮合理论,提出了斜齿轮啮合滑动摩擦功损的计算方法。首先,利用轮齿接触分析得到齿轮副的啮合路径和接触印痕;然后,利用承载接触分析求得齿面接触点法向载荷和承载传动误差,通过求解一个周期内所有啮合位置,可以得到一对轮齿从进入啮合到退出啮合所有接触点的法向载荷和承载传动误差,极大减少了计算工作量;最后,将承载传动误差转换成齿面接触点的相对滑动速度并与该接触点处的摩擦力相乘得到该点的滑动摩擦功损,将所有接触点的滑动摩擦功损一起带入功率近似计算公式从而得到斜齿轮啮合的滑动摩擦功率损失。     

一种基于场路结合计算模型的步进电动机优化设计方法

提出一种步进电动机的优化设计方法，在步进电动机的场路结合计算模型基础上．采用正多面体的优化方法．对一台永磁感应子式步进电动机样机进行了齿层尺寸的优化设计．计算和实测表明．此种方法适合于在工厂工程实际中应用．     

滚齿过程及齿形误差检测过程的计算机仿真及分析

以往滚齿过程的分析，在理论上比较抽象，在实际实验中有无法避免的干扰因素。本文在建立滚齿过程数学模型的基础上，求出实际方程，在计算机上对实际滚齿过程和齿形检测过程进行了仿真，并对齿形轮廓和齿形误差进行了分析。仿真结果、理论计算分析与实验结果三者基本吻合。计算机仿真是分析滚齿过程及齿形情况的一种有效的新方法。