S型齿廓曲线齿轮的重合度研究

重合度是影响齿轮传动啮合性能的主要因素,是判断齿轮传动连续性及传递载荷均匀性的关键指标。S型齿廓曲线齿轮是基于提高齿轮接触强度而提出的一种新型齿廓曲线齿轮,为进一步探究其啮合性能,推导了S型齿廓曲线齿轮传动的重合度计算公式,讨论了S型齿廓曲线齿轮的重合度随齿数、模数、分度圆压力角及衍生系数之间的变化规律,并与相同基本设计参数下的渐开线少齿数齿轮作了对比分析。结果表明,S型齿廓曲线齿轮的重合度较同参数的渐开线齿轮有较大优势。     

直面性能要求的泵用齿轮高效设计方法

为建立一种泵用渐开线齿轮的高效简便设计方法,基于无根切和采用标准齿顶高系数与标准压力角的三限制条件,推导出齿轮泵的相关性能参数,并由此构建出由工况参数到性能参数到齿廓参数到齿轮参数的逆向设计方法.结果 表明:齿数是主要的齿廓参数,最小齿数为6,逆向设计方法简单高效;重合度是影响流量脉动的直接要素,齿数越多,重合度越大,...     

齿轮泵与齿轮马达的脉动差异性及其轻量化设计

为了明晰齿轮泵/齿轮马达输出量的脉动机理及其差异性,基于由性能到参数的逆向设计方法和渐开线齿廓的无根切特点,以最能反映输出脉动与困油等性能的重合度和轻量化效果的齿数为渐开线齿廓的构造变量,重点推导出无量纲节法线长度等齿廓参数式;据此,重构出齿轮泵输出流量和齿轮马达输出转速的脉动系数式;由许可脉动系数下的轻量化设计方法,确定出相应的最小重合度及其最少齿数。结果表明,重合度是影响脉动系数的关键参数,齿轮马达的转速脉动系数大于齿轮泵的流量脉动系数,重合度越大,脉动系数越小,脉动差异性越小,但困油负荷越大;重合度和齿数是影响轻量化效果的两个关键参数,重合度越大或齿数越少,轻量化效果越好;最小重合度由许可脉动系数唯一确定,最少齿数由最小重合度、许可齿顶压力角和许可齿顶圆心角等共同确定,从而完善了齿轮泵/齿轮马达就脉动系数方面的现有结论。     

少齿数齿轮轮廓曲线方程的建立与加工

渐开线齿轮的齿廓曲线由渐开线和齿根过渡曲线组成,其中齿根过渡曲线影响齿根弯曲强度,并对啮合时干涉、变位系数的选择都有直接影响。基于范成法加工原理,建立动坐标系和静坐标系,通过动、静坐标变换,推导出齿廓渐开线和齿根过渡曲线的数学方程;基于Pro/E绘制出齿数2~4的少齿数齿轮的端面齿形,验证了方程的正确性;通过对普通滚齿机的改造,加工出齿数2~4的少齿数齿轮。     

非对称齿轮啮合刚度精确求解及齿廓参数分析

非对称齿轮是一种轮齿两侧采用不同压力角的新型渐开线齿轮,其齿廓参数对齿轮齿廓形状、运动特性、承载能力、传动效率和动力学特性等有至关重要的影响。基于齿轮啮合原理,运用李特文矢量法,根据加工刀具齿廓参数方程推导了非对称齿轮全齿廓方程;应用材料力学理论,建立非对称齿轮时变啮合刚度的数值求解模型,并通过有限元方法验证了该模型的有效性。基于所建立数值分析模型进行算例研究,总结了刀具圆角、压力角和变位系数对齿轮啮合刚度和重合度的影响规律。结果表明,随着轮齿工作侧压力角的增大,齿轮齿根厚度增加,单齿对的啮合刚度加大,齿轮的承载能力得到有效提高。加工工作侧轮齿齿廓刀具圆角的增大,也有利于提高齿轮的啮合刚度;同时,工作侧齿廓压力角的增大会使齿轮的齿顶厚度降低、啮合重合度减小,会导致齿轮的齿顶强度和冲击韧性降低。非对称齿轮齿廓设计时,应根据实际工况合理设置压力角参数。     

直线共轭内啮合齿轮传动的齿形参数研究

针对直线共轭内啮合齿轮副的特性,参照渐开线齿轮传动定义了直线齿廓外齿轮的基本参数,讨论了齿顶半角、压力角和最小齿数的关系,分析了直线齿廓上的压力角随齿高的变化规律,提出了直线共轭变位传动的概念。在此基础上,对齿廓上的啮合极限点进行了研究,计算了直线齿廓上可以参与啮合的线段长度。通过研究齿廓线段与对应啮合转角之间的关系,推导了重合度计算公式,保证在齿形参数设计时满足连续传动的要求。最后通过内啮合齿轮泵的工程实例,验证了直线共轭内啮合传动的齿形参数设计方法和齿轮副的啮合传动性能。     

纯滚动单圆弧齿轮多目标模糊优化设计

文章综合利用模糊评判方法和多目标优化设计方法,以相对主曲率半径最大、重合度最大和齿轮传动总体积最小为优化目标,建立了纯滚动单圆弧齿轮传动机构的多目标模糊优化模型,并对其进行单目标分析和多目标优化设计。设计分析得出：法向模数对纯滚动单圆弧齿轮的相对主曲率半径影响权重最大,其次是齿数、齿廓系数、螺旋角、齿宽系数。其中齿数、齿宽系数、螺旋角对纵向重合度影响大,并且随之增加而减小;法向模数、齿数、齿宽系数则对齿轮体积和影响大,并且随之增加而增加。影响程度从高到低的排序为：法向模数、齿数、齿宽系数、螺旋角、齿廓系数。所得结论为纯滚动单圆弧齿轮的受力改善和轻量化设计提供了理论参考和依据。     

斜齿轮时变啮合刚度改进算法及影响因素分析

在势能法基础上,基于切片积分原理,考虑齿根过渡曲线方程,提出一种改进的斜齿时变啮合刚度计算方法。该方法考虑了真实齿根过渡曲线参数方程,修正了渐开线齿廓的积分区间,与有限元方法的对比结果验证了算法的有效性,减小了时变啮合刚度的计算误差。在此方法基础上,分析了齿宽、螺旋角、齿数和模数对时变啮合刚度的影响。结果表明,时变啮合刚度均值受齿宽影响较大,近似成线性关系;受螺旋角、齿数影响较小;螺旋角增大,均值以较小幅度波动性变化;中心距一定时,齿数增大,时变啮合刚度缓慢增大;齿轮参数改变会影响重合度;轴向重合度为整数时,时变啮合刚度波动值较小。     

轻量化罗茨泵无流量脉动无轴向力的耦合设计

为实现扭叶罗茨泵无脉动无轴向力及其轻量化所期望的更大容积利用率与更小内泄漏目的 ,提出了内共轭轮廓段采用半叶节圆弧的弦高线和叶顶径向等圆弧间隙结构的高形扭叶构造方法,并基于扭叶容积副与斜齿动力副间的无轴向力耦合关系,给出了二者的无轴向力耦合设计方法和实例分析.结果 表明,扭叶转子副端面的平一凸共轭及其顶部等圆弧间隙的轮廓构造能有效抑制共轭泄漏和径向泄漏,实现1.6的更大形状系数和0.58的更大容积利用系数;转子两端面60°的扭叶错角能实现理论的无脉动性能;20°～25°的螺旋角能同时满足扭叶转子与标准斜齿轮等端面节圆半径的同轴要求且方法简单.研究为开发高质量泵提供了一定的理论基础.     

基于无侧隙啮合方程的角变位齿轮副参数化建模一致性分析

根据齿轮设计的无侧隙啮合方程,运用PTC/Creo软件,通过对角变位齿轮副啮合角的求解和渐开线齿廓的复合曲线与螺旋线的分度圆柱面投影曲线的创建,实现轮齿齿廓的可变截面扫描参数化建模。具有齿数与螺旋角的选取范围无限制的特点,保证了齿轮的参数化模型与几何尺寸的一致性,有效提升了齿轮的建模精度与设计效率,为进一步实现角变位齿轮副的变位系数的优化设计和有限元分析提供了解决方案。     

直线-圆弧齿廓内齿轮副啮合效率分析

经过齿形优化,用圆弧齿廓替代与直线齿廓内齿轮啮合的共轭外齿轮齿廓,利于解决内外齿轮硬齿面加工问题.就其啮合性能,提出了直线-圆弧齿廓内齿轮副啮合性能之一的重合度和啮合效率的计算公式,并进行了算例比较.结果表明,直线-圆弧齿廓内齿轮副的重合度小于同模数同齿数的渐开线齿廓内齿轮副;在仅探讨几何参数和啮合参数影响的情况下,直线-圆弧齿廓内齿轮副的啮合效率明显高于渐开线齿廓内齿轮副.     

新型点接触抛物线齿轮齿面展成及参数特性研究

建立了新型点接触抛物线齿轮的加工坐标系统。根据空间啮合原理推导了展成点接触抛物线齿轮的啮合方程与齿面方程,并通过齿面仿真实现了齿面可视化。推导了小齿轮发生根切与齿顶变尖的理论公式,研究了齿轮齿数、压力角、螺旋角以及抛物线系数等参数对抛物线小齿轮极限齿顶高系数与齿根高系数的影响。研究了采用盘形刀具加工抛物线齿轮的方法,并推导了刀具轮廓方程。本文研究为新型高强度抛物线齿轮的设计与加工提供了依据。     

精加工级线切割齿轮齿廓生成方法及系统实现

提出适用于线切割的精加工级齿轮齿廓生成方法;提出少齿数齿轮的齿根干涉检测方法和避免干涉的齿根过渡曲线设计;提供了软件系统的开发实例以及DXF齿廓曲线输出方法。该技术可在塑料产品、模具和电动工具的设计制造中得到应用。     

面向啮合线的齿廓数学模型的建立及算例分析

在研究直齿圆柱齿轮啮合原理的基础上,提出了面向啮合线的齿轮齿廓设计方法。建立了面向给定啮合线的齿轮齿廓的数学模型;并以啮合线为椭圆形状的齿轮齿廓设计为例;验证了设计方法的合理性和正确性,最后计算了利用该方法设计出的齿轮的重合度,并与相同参数的渐开线齿轮进行了比较。研究结果表明:通过给定的啮合线形状设计齿轮齿廓比直接给定齿廓形状更容易控制齿轮的啮合性能。     

参数化直线共轭内啮合泵齿廓设计方法

针对直线共轭内啮合泵齿廓设计,建立通用齿廓法线反转法求解共轭齿廓点数学模型,给出由啮合线求滑动率、啮合角、压力角的方法,揭示距离参数l对传动性能的影响规律;形成以齿厚系数k为参数的整体齿廓构成方法,提出重叠干涉的判定条件及齿根、齿顶干涉的解决方案。建立流量脉动及困油特性模型,通过对直线共轭内啮合泵性能仿真分析,结果表明该类泵具有流量脉动小、不易困油等优势,为系统性解决直线共轭内啮合泵齿廓设计提供方法。     

利用Pro/E软件实现直齿圆柱齿轮的三维建模

首先在齿廓渐开线方程的基础上，介绍了利用Pro／ENGINEER创建齿轮三维模型的设计新方法，并且只需改变齿轮的相关参数，如齿数、模数、压力角、齿宽系数等，Pro／ENGINEER软件即可自动实现齿轮的设计变更。     

直线齿廓内齿轮传动副的齿形设计及运动仿真

推导了内齿轮为直线齿廓的内齿轮副中共轭外齿轮的齿廓曲线方程,提出了该齿轮副几何尺寸计算主要关系式,讨论了内齿齿形半角的取值极限,并通过基于Pro/e的三维模型进行了运动仿真,结果显示本文设计出的齿轮副其啮合连续平稳无干涉。     

高速重载斜齿圆柱齿轮传动的参数对性能的影响研究

基于刀具进行齿轮参数选取的传统设计方法,对于高速重载齿轮传动很难满足振动冲击小、质量轻等性能要求。基于齿轮传动的性能要求,建立了高速重载齿轮传动的参数直接设计方法。采用动载系数、最大接触应力和滑移率描述齿轮传动的性能指标,考察齿顶高系数、压力角、螺旋角、齿数比以及变位系数对齿轮性能的影响,为进行齿轮直接设计方法和参数优化奠定了理论基础。结果表明,增大齿顶高系数和螺旋角、减小压力角可以减小动载系数使得齿轮传动中的噪声和冲击减少;增大齿顶高系数、压力角和螺旋角可以减小齿面接触应力;减小齿数比可以减小滑移率;减小齿面接触应力和滑动率并在等滑移率曲线上选取变位系数能够避免齿面胶合和传动失效。     

齿轮泵无困油摆线齿廓的逆向设计与低脉动措施

为解决齿轮泵困油现象和流量脉动大的结构性问题,基于摆线齿轮的传动优势和圆摆线的成形原理,以最能体现齿轮泵性能的齿数和滚圆半径系数为构造参数,以齿顶圆心角、齿顶半径系数和齿顶压力角为功能参数,逆向构建出重合度为1的摆线齿廓,并通过双齿轮副构造和脉动系数最小化的两大措施,解决了原有单一齿轮副流量脉动大的结构性问题。结果表明,摆线齿廓逆向设计方法简单、结果精准,能被一般工程技术人员直接采用;单一齿轮副的重合度为1,可确保齿轮泵的无困油现象;双齿轮副轴向π/齿数的错位装配易于实现,轴向综合重合度为2,可确保摆线齿轮副的传动平稳性;最小齿数为6且不存在根切现象,双齿轮副较单一齿轮副具有75%左右的脉动改善率,基于脉动最小化的最佳摆线齿廓参数可直接应用于生产实践。为摆线齿轮泵无困油低脉动的进一步研究与开发提供了理论基础。     

非对称齿廓齿轮弯曲疲劳强度理论分析与试验

为提高齿轮承载能力设计齿轮两侧压力角不等的非对称渐开线新齿形,推导双压力角非对称齿廓齿轮工作齿侧与非工作齿侧的渐开线齿廓方程和齿根过渡曲线方程,通过迭代计算和优化策略提出非对称齿廓齿轮疲劳强度解析法计算公式。编制生成非对称齿轮齿廓的参数化程序,在此基础上建立非对称齿廓齿轮有限元分析模型。通过解析法对不同压力角组合的非对称齿廓齿轮弯曲应力和危险截面位置计算得出,随着工作齿侧压力角的增大齿根最大弯曲应力逐渐降低,单齿啮合区向齿顶偏移;通过对有限元模型进行计算得出的结果与解析法一致,应用最小二乘法拟合出非对称齿廓齿轮齿根弯曲应力随工作齿侧压力角变化的计算公式。采用数控电火花线切割方法加工制造非对称与标准齿廓齿轮,在高频疲劳试验机上采用双齿脉动加载方法对其进行疲劳强度试验。试验结果表明,非对称齿廓齿轮在相同寿命下比对称齿轮极限载荷提高了50%,非对称齿廓齿轮的应力值变化趋势与前两种方法是一致的。