非Hertz接触齿轮设计理论与方法

Hertz接触认为接触表面是静止的、光滑的、没有润滑的,是一种理想的接触状态。实际齿轮接触表面是有一定粗糙度的、有润滑的、相对运动的,所以实际齿轮的接触是一种非Hertz接触。基于弹流润滑理论,提出一种新的齿轮设计理论与方法——非Hertz接触齿轮设计理论与方法,该理论和方法综合了影响齿轮接触强度和润滑的各种因素,保证齿轮同时满足强度与弹流润滑的双重要求。给出了圆柱齿轮的设计公式,并通过大量工程实例对新的设计理论和方法进行了检验,结果表明,所提出的非Hertz接触齿轮设计理论与方法完全可以用于齿轮的工程设计,满足工程实际需要,特别是对高速重载齿轮设计具有重要的理论意义和实用价值。     

动态—瞬态弹流润滑状态下的直齿轮表层应力分析

齿轮传动设计中,关于齿轮的接触强度,传统的表层应力计算是建立在赫兹干接触分析基础上的,这与齿轮传动的实际工况颇有差别。本文考虑了动态——瞬态弹流润滑对直齿轮表层应力的影响,经数值计算发现,与干接触情况相比,最大表层当量应力更接近表面,并向出口区偏移,且由于轮齿接触区的压力分布和剪应力分布存在二次峰,表层当量等值应力分布有明显的变化。     

点接触EHL二次压力峰和中心压力拟合公式

基于求解点接触弹流润滑(EHL)问题的高效直接算法,研究了点接触EHL状态下载荷、速度、材料参数对二次压力峰和中心压力的影响,在对大量数值解结果进行分析和回归的基础上,给出了二次压力峰和中心压力对载荷、速度、材料参数关系的拟合公式,并对拟合公式的精确性进行了检验,结果显示,在相当宽的参数范围内,所提出的拟合公式的计算结果与数值解的相对误差小于10%,为研究零件在点接触EHL状态下的最大应力及疲劳寿命预测提供了一个简单而实用的工具。     

剃齿加工接触变形应力分析

剃齿接触变形区域的弹塑性变形是影响剃齿中凹误差的重要因素,弹塑性应力分析是分析弹塑性变形的前提。应用Hertz理论建立了剃齿过程接触变形区域的局部坐标系,构建了弹、塑性应力分析模型,分析了剃齿接触变形区域的弹、塑性应力,提出了接触变性区域的弹性应力计算公式和由塑性变形产生的残余应力计算公式,得到了剃齿加工过程接触变形区域的弹性屈服极限应力值,并以此值为判据,作为区分被剃齿轮接触变形区域的弹性变形和塑性变形的理论分界值,这为定量分析被剃齿轮接触变形区域的弹塑性变形的性质提供了方法。     

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。     

线接触EHL状态下中心压力和二次压力峰的拟合公式

研究了线接触EHL状态下载荷、速度、材料参数对中心压力和二次压力峰的影响,在对大量数值解结果进行分析和回归的基础上,给出了中心压力幅值和二次峰压力幅值的拟合公式,并对拟合公式的精确性进行了检验。结果表明,在相当宽的参数范围内,提出的拟合公式的精度令人满意,可以满足工程设计要求。     

考虑油膜压力作用的直齿圆锥齿轮应力分析

采用Solidworks建立直齿锥齿轮三维模型,通过Solidworks软件和Ansys软件数据接口将锥齿轮三维模型导入Ansys软件中,考虑润滑的影响,在Ansys软件中进行直齿圆锥齿轮的应力分析.将齿轮弹流数值计算的油膜压力作为加载项,同时将轮齿接触线扩展成接触面,将线载荷转化成面载荷,计算得到轮齿应力值.与其他计算方法相比,该方法计算结果与真实工作环境下产生的轮齿应力值之间的误差最小.对提高轮齿强度、改进和优化齿轮设计具有一定的参考价值.     

润滑油粘度对齿轮接触疲劳寿命影响的研究

通过热弹流润滑数值计算,分析了润滑油粘度对齿轮接触疲劳寿命的影响。研究结果表明：就齿轮润滑而言,并非润滑油粘度越高齿轮疲劳寿命就越长;当粘度超过某一临界值时,疲劳寿命随粘度增加反而降低。同时还指出齿面压力分布中的第二压力峰是个相当重要的参数,它对轮齿接触区次表面应力分布影响较大。     

高速单圆弧齿轮等温弹性流体动力润滑数值解

本文对高速单圆弧齿轮的等温弹流理论作了研究,成功地获得了可在IBM—PC/XT上执行的圆弧齿轮弹流数值解计算程序。由一系列的数值计算结果所绘制的线图,既可在微型机屏幕上显示,又可同时在小型绘图机上输出。在此基础上,计算和分析了轮齿表面平均速度、螺旋角和润滑剂粘度对承载能力及最小膜厚的影响;并将本文数值解结果与用Dowson—Higginson线接触理论拟合公式所得最小膜厚值进行了比较,表明用拟合公式计算单圆弧齿轮弹流膜厚与较为精确的数值解结果有较大的差别。     

变位斜齿轮静力学分析和修形研究

针对斜齿轮啮合更替过程受到载荷突变影响,引起齿面疲劳点蚀和冲击的问题,对斜齿轮静力学接触和修形进行了分析研究。首先利用Pro/E建立了三维实体模型,并基于重合度公式验证齿轮啮合的准确性,得到了斜齿轮啮合的变化规律;其次应用ANSYS Workbench静力学分析模块建立了斜齿轮的有限元模型,得到了斜齿轮啮入啮出时的应力分布图;最后采用圆弧修形的方法,得到了修形前后的应力结果。研究结果表明,在满足接触强度的条件下,较少的修形量可以达到修形的要求,可为斜齿轮瞬态动力学分析提供依据。