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。     

行星传动动态啮合有限元仿真分析

为探究行星齿轮传动过程中啮合轮齿的应力分布规律,运用AbAQUS建立了行星齿轮啮合副的有限元模型,采用非线性静态通用设置对齿轮的接触过程进行了准静态接触仿真分析,并采用显式动态分析模拟齿轮转动,将两种分析结果中接触应力与齿根应力的变化情况与传统理论计算结果进行对比,得到了模拟齿轮的动态接触应力与齿根应力的分布,本文对行星轮传动的设计以及齿轮副动态啮合特性的研究提供更为准确的分析方法。     

斜齿轮啮合传动内部激励研究

齿轮啮合传动的内部激励是引起齿轮振动和噪声的关键因素,以某8挡自动变速器中一对常啮合斜齿轮为研究对象,对其啮合传动过程的内部激励开展全面深入研究,包括齿面接触状态、时变啮合刚度、误差激励和啮合冲击。采用有限元法分析斜齿轮的静态和动态接触过程,得到齿面接触应力的大小及分布;采用接触线长度变化表示时变啮合刚度的理论方法和采用有限元仿真的方法得到斜齿轮传动的时变啮合刚度曲线;采用理论计算和有限元法分析斜齿轮误差激励,包含啮合误差、静态传递误差和动态传递误差;采用有限元法分析啮合冲击,得到齿轮传动过程的齿根应力;采用有限元法计算齿面接触线上应力分布。研究为斜齿轮传动状态的改善提供了基础。     

基于有限元法的塑料齿轮动态啮合接触分析

为研究塑料直齿轮在动态啮合过程中的应力分布规律,运用ANSYS Workbench建立了塑料直齿轮啮合副的有限元模型,基于接触有限元法对塑料直齿轮的接触过程进行了仿真分析,得到了塑料直齿轮的动态接触应力与齿根应力的分布规律,然后利用该方法研究了在不同工作载荷下塑料齿轮的动态啮合规律。计算结果表明:有限元数值仿真结果与采用赫兹应力理论以及刘易斯方程所计算的塑料齿轮应力值相吻合,验证了该方法的正确性;同时还获得了工作载荷对塑料齿轮啮合传动的影响,为塑料齿轮的啮合特性分析提供可行的分析方法。     

MC尼龙斜齿轮匀速啮合过程瞬态动力学分析

为了得到MC斜齿轮在啮合过程中的接触线特性并对齿轮承载能力进行判断,应用Solid-Works软件建立MC尼龙斜齿轮的三维几何模型,再利用HyperMesh对其进行精确网格划分,最后导入至ANSYS中建立有限元模型,用瞬态动力学中的full法计算分析斜齿轮的啮合传动过程,获得了MC尼龙斜齿轮啮合过程中齿轮应力分布规律。结果表明,齿轮的最大应力出现在齿根位置,齿轮接触线宽度为1.33mm,接触线倾斜角与齿轮螺旋角大致相等,同时还得到了齿根应力谱,为齿轮疲劳寿命计算提供依据。     

考虑齿面缺陷的重载齿轮有限元分析

以某水电站卷扬式闸门启闭机中的传动齿轮为例,应用大型有限元分析软件ANSYS建立了齿轮接触仿真分析模型。利用ANSYS面-面接触单元进行了齿面不同位置缺陷的仿真分析,计算了齿轮的接触应力和接触变形,得出了存在铸造缺陷齿轮的应力、应变分布规律,分析比较了考虑齿面缺陷齿轮与理想齿轮应力、形变的差异。结果表明,齿面不同位置缺陷对重载齿轮性能有不同影响,该方法对控制齿轮加工制造过程中缺陷、提高齿轮强度和可靠性设计提供了重要依据。     

润滑油的非牛顿以及热效应对齿轮表面接触强度的影响

本文运用流体的非牛顿热弹流理论对齿轮接触表面的正压力,剪应力,温度分布和油膜形状进行了完全数值计算。并且得到了轮齿次表层最大当量应力随滚动速度及滑一滚率变化的规律。作者第一次成功地从理论上证明了齿面疲劳失效最易出现在滑一滚率小的节点附近这样一种现象。此外,本文的分析及结果对于更合理地选择齿面硬化参数。提高齿轮的接触强度亦具有指导性意义。     

齿轮传动啮合接触冲击分析

基于接触动力学相关理论和齿轮传动物理模型,提出齿轮传动啮合接触冲击概念,研究齿轮啮合传动时由啮合点处速度差异导致的轮齿接触冲击现象,建立齿轮啮合接触冲击模型,给出啮合接触冲击求解算法,分析不同冲击转速、冲击位置对冲击合力、冲击时间和冲击应力的影响,并利用解析计算式对比计算各个冲击位置和冲击速度条件下的最大冲击力,验证数值计算结果的有效性.研究表明:冲击转速和冲击位置对冲击合力、冲击时间以及冲击应力均产生较大影响.同时还给出不同冲击条件下齿面上最大接触应力点在整个冲击接触过程的分布,为接触疲劳和疲劳累积的深入研究提供参考,计算结果表明最大接触应力点集中在齿宽中部附近区域,并且受冲击速度的影响很小.     

考虑装配误差的齿轮动力学接触仿真研究

针对斜齿轮传动齿侧隙引起的冲击应力问题,利用Pro/E建立其传动模型,应用ANSYS/LS-DYNA对其进行了动力学接触仿真分析,计算了斜齿轮副在不同齿侧隙下啮合过程中轮齿的应力分布及关键部位应力响应.研究表明,最大动应力随齿侧隙增大而显著增加.     

三峡升船机船厢驱动系统齿轮齿条传动强度分析

以三峡升船机船厢驱动系统齿轮齿条传动为研究对象,基于共轭啮合理论推导修形齿轮齿廓方程,建立齿轮齿条传动三维接触有限元分析模型,通过罚函数法建立动力接触系统有限元方程,仿真计算齿轮齿条传动的综合位移、等效应力及齿面接触应力。建立含齿廓修形和轴线偏差的齿轮齿条接触有限元模型,分析了轮齿修形与轴线偏差对齿轮齿条传动啮合性能的影响,为三峡升船机的可靠运行提供依据。     

某型坦克齿轮接触疲劳强度可靠性的Monte Carlo数值模拟

利用MonteCarlo技术与X^2检验,模拟和检验某型坦克传动箱主动齿轮接触应力与接触疲劳强度分布规律,表明接触应力服从正态分布,接触疲劳强度服从三参数威布尔分布。基于应力、强度分布规律的模拟结果,进一步由Monte Carlo方法模拟得到齿轮接触疲劳可靠度在0．99以上。Monte Carlo模拟计算精度取决于模拟次数,当模拟次数达到10^4时,可靠度的模拟误差小于10^-3。对随机参数的敏感性分析表明,影响接触疲劳可靠度的最主要的参数是节点区域系数ZH和材料的疲劳极限应力σHlim。提高齿轮加工精度和选用疲劳极限应力σHlim。较高的材料都会有利于提高坦克传动箱主动齿轮的接触疲劳可靠性。     

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。     

螺旋锥齿轮传动强度的计算

为了使高强度齿轮的齿面在传动过程中具有更高的可靠性,论述了弧齿锥齿轮传动预强度的计算方法,这种方法是基于两个椭圆双曲体接触问题赫兹解提出的,并且在设计中充分考虑了齿轮接触面当量曲率大小和齿面廓形局部接触及纵向局部接触等多个系数.通过计算表明,无论是在较好的磨合性表面或较差的磨合性表面条件下,计算的结果都能很好地贴近实际.该计算方法避免了传统计算方法中仅考虑齿面廓形接触的局限性,能广泛应用于航空工业中,即应用于高硬度表面齿轮传动中.     

基于瞬态弹流润滑的齿轮表层应力分析

考虑齿轮传动重合度对轮齿载荷的影响以及变曲率,变速度的瞬态效应,对渐开线直齿轮会计劝进行弹流完全数值解,获得了啮合浅与不同点处表层应力的分布规律。     

采煤机截割部传动齿轮接触分析

采煤机截割部传动齿轮载荷较大,齿面损坏严重,针对这一问题,提出采煤机截割部传动齿轮接触分析方案。文中通过CAXA建立二维模型导八Pro／E软件后建立实体模型,并利用ANSYS Workberich作为仿真平台,对齿轮啮合情况进行静力摩擦接触分析,得到等效应力、压应力和安全系数在齿轮中的分布情况,为齿轮修形设计提供了依据。     

WN齿轮副多点啮合负载及弯曲强度特征的研究

为了探析WN(Wildhaber-Novikov)齿轮传动的弯曲强度特征及失效原因,提出了基于WN齿轮多点啮合的齿根应力计算原理和方法。针对WN齿轮负载传动的点接触和弹性变形特征,建立了齿根弯曲强度分析模型。根据啮合过程中负载、啮合齿轮副和接触点数的变化进行了齿根弯曲应力的计算,利用有限元方法分析了啮合传动中螺旋角以及中心距误差等对最大齿根应力的影响,揭示了WN齿轮传动的失效原因和弯曲强度特征。通过齿根应力实验测试以及和渐开线齿轮的比较证实了本方法的可靠性。     

齿轮接触面最大剪应力最敏感参数的分析

通过理论分析和实例计算,分析了轮齿接触区次表面的应力分布;指出发生在接触区次表面的最大剪应力对接触疲劳磨损起着重要作用;论证了最大剪应力最敏感的参数为最大Hertz应力Pmax及其相关参数.进而完善了齿轮传动接触强度的设计方法.     

基于KISSsoft行星减速轮系的修形优化设计

以某单级行星齿轮减速器为研究对象,利用专业的齿轮传动设计分析软件KISSsoft对其齿轮系统进行模型的建立和修形优化设计.利用KISSsoft软件对修形前后的轮齿进行接触分析和啮合性能分析,对比分析修形前后的齿轮强度校核安全系数、接触温度、传动误差、发热、应力曲线.计算结果表明,合理的齿轮修形优化设计方案可以较好地提高齿轮传动的强度,改善齿轮的啮合性能,降低传动过程中产生的振动和噪声,提高轮系传动的平稳性.     

标准直齿圆柱齿轮传动接触强度计算的研究

针对渐开线齿轮传动接触强度计算方法的不同,对外啮合标准直齿圆柱齿轮传动的接触强度计算进行了研究.发现以节点作为接触应力计算点的接触强度计算方法误差较大,埋下齿面早期点蚀的隐患较大.隐患大小与模数无关,而与小齿轮齿数和两轮齿数比有关.当齿数比一定,小齿轮齿数越少,或当小齿轮齿数一定,两轮齿数比越大,则齿面最大接触应力与节点处接触应力的应力比就越大,造成齿面早期点蚀的隐患越大.绘制了渐开线外啮合标准直齿团柱齿轮传动的应力比随两轮齿数比和小齿轮齿数的变化曲线,利用应力比对以节点作为接触应力计算点的接触强度计算公式进行了修正,可实现既精确又简便的接触强度计算.     

考虑装配误差的重载面齿轮传动啮合性能分析

针对实际应用中的重载面齿轮传动接触轨迹分析较为复杂,不仅包括初始装配误差,还有重载作用下支承系统的变形等,引入载荷当量安装调整值概念,利用解析法和有限元方法分别将重载作用下支承轴、轴承和箱体的变形转化为初始装配误差,通过推导考虑装配误差的面齿轮传动接触轨迹的方程组进行计算,并将其进行可视化处理,得到了面齿轮传动接触轨迹随着不同载荷变化的移动规律,为面齿轮传动接触轨迹的精确可控及预测提供了参考依据。