RV减速器摆线轮模态分析与结构优化

目的根据摆线轮模态分析计算结果对摆线轮进行结构优化。方法通过Pro/E对RV减速器摆线轮进行三维造型,将完成的实体模型导入Ansys中,建立动力学仿真分析模型,进行有限元模态分析,得出摆线轮在自由边界与约束边界下的固有特性。将模态计算结果与整机模型固有频率进行比较,根据振型分析摆线轮最大刚体位移的位置,进行结构优化设计并验证。结果自由边界下的第7,8阶与约束边界下的第2,3阶固有频率均与整机相接近,容易引起整机共振的固有频率段为844.7?1163.7 Hz;摆线轮最大刚体位移的位置为贯穿孔外侧的摆线齿廓,自由和约束边界下的最大位移分别为44.349,59.484mm;结构优化后的最大位移分别为37.581,44.066 mm。结论摆线轮齿廓处为结构的薄弱环节,结构优化后的摆线轮模型在固有特性以及固有振型上都达到了有效改善效果。     

一种二级摆线针轮减速器的设计

随着当代科技的飞速发展,对机械传动部件的性能提出了越来越高的要求。摆线针轮减速器作为一种重要的机械传动部件,具有传动比范围大、体积小、传动精度高等特点。该设计在综合考虑摆线针轮减速器结构特点及功用的同时,巧妙地融入了多偏心轴输入设计理念,提出了更加合理的摆线针轮减速器结构。     

基于ANSYS WORKBENCH的齿轮接触应力分析

在理论分析的基础上,建立齿轮接触对的有限元模型,在有限元分析软件ANSYS Workbench建立接触对,添加约束和加载,得到齿轮接触应力大小,齿轮应力集中主要发生在齿根圆角处,和理论计算分析对比。得出相关结论为以后齿轮接触的有限元分析提供了依据。     

摆线针轮传动线接触弹流润滑分析

对摆线针轮线接触弹流润滑进行数值分析,得出啮合过程中最小膜厚,与经验公式对比,验证模型的正确性。以摆线轮θ=arccos K1处润滑状态作为判断依据,研究载荷、转速和流变指数对摆线针轮传动润滑状态的影响规律。结果表明:随着转速提高,二次压力峰高度降低并向入口区移动,膜厚相应增加;而随着载荷增加,接触区变宽,二次压力峰增加且向出口区移动,膜厚略微减小;流变指数n增加,二次压力峰先增加后减小,最后趋近于Hertz压力,并向出口区移动,膜厚相应减小。讨论了短幅系数k1对润滑的影响,表明在满足设计要求情况下,短幅系数k1减小,有利于提高润滑性能。     

基于Workbench的圆锥直齿轮静接触应力分析

以某机床主轴正交传动直齿锥齿轮为对象,利用Catia建立实体模型,并导入有限元软件Ansys Work-bench来定义材料属性,通过网格划分及约束条件等有限元分析方法研究了机床主轴传动锥齿轮静接触应力.对比传统经验公式计算的结果,发现仿真分析结果与传统经验的计算结果吻合较好,从而验证了利用Workbench分析直齿轮...     

基于机器视觉的摆线轮精度综合测量

针对目前摆线轮检测过程中存在的采集信息量少、测量速度慢等问题,提出了基于机器视觉的综合测量方法。根据摆线轮的测量精度要求,搭建了视觉检测硬件系统;沿粗边缘切向窗口拟合Facet灰度曲面,利用边缘的连续曲面特征,确定亚像素坐标点,利用量块检测定位精度为0.2 pixel;经像素当量标定、光强补偿和坐标变换,得到物理坐标系下摆线轮的亚像素齿廓;将其和三坐标测量法测得的摆线轮廓形对比,得到的摆线轮廓形之差为10μm;根据摆线轮的齿廓方程,采用直角坐标和极坐标相结合方法,建立摆线轮误差计算模型,计算出摆线轮齿廓偏差和齿距偏差;同时评价摆线轮中心孔和2个曲柄轴孔的直径,得出齿廓偏差与极角的关系,为摆线轮的加工工艺改进和RV减速器传动性能分析提供依据。以上整个测量过程时间约为16 s。     

基于仿真的PET带锥面组合输送轮的设计与优化

目的基于大量工业纤维及棉花包装的需要,针对性提出一种新型PET带传送装备。方法设计一种锥面组合输送轮机构,并利用Adams和Ansys Workbench对组合输送轮机构的锥面锥角和施加的压力做出分析与优化。结果仿真分析结果表明:锥轮锥角的角度在9°时,压力选取为30 N,既能满足穿带的需求,也可以有效减缓相应的应力集中和振动强度。结论对不同的锥面组合输送轮机构,应当慎重的选择锥面锥角和施加压力。     

考虑摆线轮磨损的RV减速器传动精度可靠性分析与参数优化

针对RV （rotate vector）减速器在工作过程中存在的零件磨损导致传动精度下降的问题,建立了考虑摆线轮磨损的RV减速器传动精度动态可靠性模型,进行传动精度可靠性分析,并对关键零件的公差以及摆线轮的修形参数进行优化设计。以某重载RV减速器为研究对象,利用Archard磨损公式对摆线轮的磨损深度进行计算,分析轮齿齿廓磨损的分布情况,并基于数值仿真数据利用高斯过程回归模型预测磨损量;建立了含动态磨损的RV减速器传动精度可靠性模型,用蒙特卡洛法求解其动态可靠度;建立了以传动精度动态可靠度为约束条件,以加工成本最低、额定寿命周期内最大磨损量最小为优化目标的优化模型,采用多目标遗传算法求得最优解。结果表明;优化后摆线轮的磨损量略微增大,而减速器的加工成本明显降低;优化后减速器传动精度可靠度得到明显提高,在额定寿命6 000 h内的可靠度满足预期要求。研究结果可以为高精度RV减速器的设计提供参考。     

泵用转子型线的摆线构造方法研究

为参数化泵用摆线转子的型线尤其实际型线的构造,提出了由内、外摆线组合的与单一短幅外摆线的两种方法。其中的组合法体现为转子峰部型线为外摆线的和谷部型线为内摆线,且主、从转子的型线完全一致,各自的峰部型线与谷部型线互为共轭;单一法体现为主、从转子均有一根型线构成且彼此间互为共轭。结果表明:就最大形状系数而言,组合型线的略小于其它如渐开线、圆弧等型线的;单一型线的又小于组合型线的;由共轭法和内摆线构造法所得到的谷部型线完全一致,说明给出的旋转矩阵与平移矩阵的正确性;单一型线的外啮合主、从转子完全不一致,实际中不推荐使用,多适用于内啮合转子泵。     

摆线针轮传动接触热弹流润滑特性

针对摆线针轮行星传动啮合过程中啮合齿面摩擦行为影响系统动态特性、传动效率及接触疲劳特性等问题,基于牛顿流体及指数率、Ree-Eyring模型建立摆线针轮线接触时变热弹流润滑数值分析模型,获得理想安装的摆线针轮副完整啮合周期内摩擦力、摩擦系数及摩擦损失功率变动。结果表明,基于牛顿流体及指数率流体模型所得摩擦系数与工程实际不符;基于Ree-Eyring模型纯滚动啮合产生的热效应在重载下对啮合过程中膜厚、摩擦损失功率影响较大,对压力、摩擦系数影响较小。研究非牛顿流体特征参数与摆线针轮传动设计参数对啮合中摩擦系数、摩擦损失功率影响规律表明,流体特征应力增加摩擦系数及损失功率均减小;短幅系数取较大值时大部分啮合区间摩擦系数增加、摩擦损失功率减小。     

渐开线齿轮的接触分析

以Hertz应力表达式为基础,将单齿啮合的渐开线齿轮等效为相互挤压的两个圆柱体,推导了齿轮接触应力的理论表达式．建立一套单齿对啮合的有限元分析方法,包括引入渐开线和齿根过渡曲线方程及对应的自变量区间,建立参数化齿廓;模型轮缘厚度取3倍的模数,周向宽度取3倍的齿厚;在接触面上进行网格细化处理;在对应的主、从动齿轮内缘分别施加均匀切向力和固定约束等．计算结果显示,有限元解和理论解吻合较好,最大偏差不超过5%,该方法适用于不同的啮合轮齿参数．由有限元方法得到的渐开线轮齿的接触应力符合Hertz理论中的半椭圆分布规律,Mises应力和剪应力分布也符合接触力学理论,但应力分布的对称中心存在偏离或者偏斜现象,分析认为,是由于轮齿弯曲变形造成的．     

圆柱斜齿轮齿面接触动应力计算与分析研究

为了有效计算动态工况下斜齿圆柱齿轮副的齿面接触应力,建立了考虑时变啮合刚度激励和啮入冲击激励的滚动轴承支撑的斜齿圆柱齿轮副啮合型弯-扭-轴耦合六自由度振动模型,通过其计算了齿面啮合动载荷。提出了综合考虑轮齿动载荷、齿间载荷分配系数以及齿面赫兹接触的斜齿圆柱齿轮齿面接触动应力计算方法,同时也利用Abaqus有限元软件动力学模块分析了齿面接触动应力。分别计算了800 N·m、1 200 N·m、1 600 N·m三种负载扭矩下的齿面接触动应力变化过程,基于承载接触分析法的最大接触应力与AGMA标准计算值最大相差为11.6%,基于Abaqus有限元法的最大接触应力与AGMA标准计算值最大相差13.8%,而两种方法的齿面接触动应力变化曲线最大偏差11.3%,从而证实了本文提出的斜齿圆柱齿轮齿面接触动应力计算方法合理有效。     

基于精确齿面建模的ZA蜗杆蜗轮有限元接触分析

为了研究不同情况下蜗杆蜗轮间的接触应力和蜗杆扭转角与驱动力矩之间的关系,根据齿面方程建立具有精确齿面的ZA蜗杆蜗轮实体模型,利用ANSYS对此模型在同一载荷不同啮合位置和同一啮合位置不同载荷条件下进行有限元接触分析,研究在一个轮齿啮合周期内,各啮合齿对的接触应力分布和载荷在不同齿对上的分配情况.分析结果表明:理论接触应...     

电连接器接触件应力场的数值分析与试验验证

利用ANSYS对某型号电连接器接触件应力场进行分析,以寻找应力变化规律.对接触件应力场分布特点、插孔形变、接触压力随温度升高的变化规律进行了仿真研究,并进行数据分析与接触压力的试验验证.结果表明:随着温度升高,插孔最大形变量增加,最大接触压力和接触压力区域都有所减少;尺寸较小的接触件插孔槽缝底部最大等效应力随温度升高增幅较大,交变载荷作用时易出现疲劳、破裂等,属产品失效薄弱点.通过分析得知最大等效应力值随温度上升而变化的趋势取决于温度软化效应和热应力增强作用的综合结果;仿真结果能较好地反映电连接器的工作应力状态,接触压力试验验证了有限元仿真方法的可行性.     

制造误差影响齿轮副啮合的接触有限元分析方法

制造误差是影响齿轮副啮合的重要因素,研究其作用机理对齿轮的减振设计具有重要意义。首先基于几种典型制造误差的结构形式提出了一般的精确建模方法,以一对渐开线直齿轮为例,利用接触有限元分析方法对啮合过程进行仿真,发现理想齿轮副和含误差齿轮副啮合过程中的角速度、动态接触力特性表现出显著差异。然后进行单项误差影响齿轮振动的机理研究,分别以齿廓误差和齿距误差为对象,利用傅里叶变换量化分析了不同加工公差等级下的单项制造误差对齿轮副动态传递误差、角加速度特性的影响规律。研究表明:所提出的建模方法可以模拟任意形式的微小量级的制造误差,并体现在接触有限元分析中。不但能够用于精细化研究制造误差对齿轮副啮合过程的影响,还可以通过量化各项啮合特性分析单项误差影响齿轮振动的作用机理,并指导齿轮的减振设计和精度设计等。     

Contact stress and residual stress in the nose rail of a high manganese steel crossing due to wheel contact loading

Fatigue failure of a high manganese steel crossing is related to its internal crack initiation and growth, which is affected significantly by the magnitude and distribution pattern of contact stress and residual stress in the crossing. Considering the actual service conditions of a crossing and the accuracy requirement for numerical calculation, a whole model of wheel/crossing/ties and a partial model of wheel/crossing are established using elastic‐plastic finite element method. The distributions of contact stress fields and residual stress fields due to wheel contact loading are studied. The effect of train speed on the residual stress in the nose rail is discussed. The contact stress field shows regular contours in the cross‐section of nose rail and decreases remarkably with increasing distance of the wheel‐crossing contact position. The maximum contact stress is located at the contact surface between wheel and crossing. The maximum residual stress is located at a position of 1.5‐2.0 mm below the surface of the nose rail, rather than at the contact surface of wheel and crossing. In a failed high manganese steel crossing, the dense cracks mainly were observed neither at the position of maximum contact stress (the contact surface between the wheel and the crossing), nor at the position of maximum residual stress (1.5‐2.0 mm below the surface of the nose rail), but around the depth of 0.8‐1.0 mm from the worn surface, which is between the position of maximum contact stress and the position of maximum residual stress. It indicates that the combined effects of the maximum contact stress and the maximum residual stress play important roles in fatigue crack initiation in the nose rail. The size of high residual stress region increases with the increase of the train speed. The maximum residual stress in the nose rail increases remarkably with the increase of the train speed.     

An equivalent uniaxial fatigue stress model for analyzing landing gear fuse pins

We study the biaxial stress state conditions in landing gear fuse pins in the fuse groove. This biaxial state comprises a combination of shear stresses which are usually the largest stresses in the fuse pin by design, and compressive stresses which keep the half-section of the fuse pin in equilibrium. Conventional fatigue analysis techniques use an equivalent uniaxial stress, based on the Mises stress of a pure-shear condition. The respective predicted fatigue damages are much higher than those obtained from fuse pin cyclic tests. A new equivalent uniaxial fatigue stress model is proposed that includes the additional compressive stress as a relief on the fatigue damage in the fuse groove, thereby explaining the observations from fuse pin tests. The model is used in conventional uniaxial strain-life fatigue software (Goodrich Aerospace’s Fatigue Life V2) to predict the fatigue damage on a landing gear fuse pin with a sample load spectrum. The results are then compared to the pure shear model, and to a biaxial finite element fatigue analysis. As compared to the equivalent Mises model, the proposed model provides less conservative estimation of the fuse pin fatigue life, the latter value being higher than that provided by the two-dimensional finite element calculation. __________ Translated from Problemy Prochnosti, No. 3, pp. 85–98, May–June, 2006.     

Crack behavior in a high contact ratio spur gear tooth and its effect on mesh stiffness

The efficiency of high contact ratio (HCR) gearing can be achieved by proper selection of gear geometry for increased load capacity and smoother operation despite of their high sliding velocities. The prediction of variation in mesh stiffness of HCR gearing is critical as the average number of teeth being in contact is high at a given time as compared to conventional low contact ratio (LCR) gearing. In this paper, linear elastic fracture mechanics (LEFM) based finite element method is used to perform the crack propagation path studies of HCR spur gear having tooth root crack for two gear parameters viz. backup ratio and pressure angle. A total potential energy model has been adopted to analytically estimate the mesh stiffness variation. The results depict the mesh stiffness reduction in the presence of the crack. The percentage change in mesh stiffness with increasing crack length is an important parameter in fault diagnosis of geared transmission. Higher the percentage change in mesh stiffness, easier to detect the fault. Two gear parameters viz. back-up ratio and pressure angle has been studied and the effect of crack length on mesh stiffness have been outlined. With the increase of deterioration level gears having lower back-up ratio fault can be detected at an early stage, similarly, chances for early fault detection is more for gears having higher pressure angle.     

HXD1机车小齿轮轴断裂失效应力分析

HX_D1机车牵引电机小齿轮轴的两个疲劳源位于齿轮轴大端油槽-油孔交界处,相对于油槽谷底直径平面呈反对称分布,且不在油槽谷底.为深入研究应力在疲劳裂纹源萌生位置和裂纹萌生过程中的作用,本文基于有限元法建立了HX_D1机车牵引电机转轴组件有限元细节应力分析模型,分析了在齿轮副啮合力作用下小齿轮轴的细节应力及分布状态.计算结果表明:小齿轮轴大端油孔两侧的两个应力集中点关于油槽谷底直径平面呈现反对称分布,这与裂纹源的实际位置吻合;从小齿轮轴锥端向齿端观察,油孔左侧应力集中点第一主应力值较右侧大(约26 MPa),这一区别导致左侧首先萌生疲劳裂纹的概率增大,该分析结果与失效小齿轮轴失效样本统计分析结果吻合.计算结果证实,油槽-油孔交界处呈反对称分布的应力集中在小齿轮轴的疲劳裂纹萌生过程中起决定性作用,建议采用表面机械强化的方法在两个疲劳危险点引入适当的残余压应力,以改善小齿轮轴的抗疲劳性能.     

冲击环境下电连接器接触性能研究

冲击应力是影响电连接器接触性能的主要环境因素之一。针对传统试验成本高、耗时长且难以实现某些高强度环境试验的局限性,采用仿真方法研究冲击环境下电连接器接触件接触性能参数变化规律。结合理论力学基本原理,通过ANSYS建立电连接器接触件实物模型、动力学模块模拟冲击试验,分析了试验严酷等级、冲击脉冲持续时间及峰值加速度对接触件的形变、应力和接触压力等参数的影响,并对接触压力仿真结果进行试验验证。结果表明：冲击试验过程中,接触件形变受冲击影响最大;接触性能参数随严酷等级的增加,先缓慢增大后快速增大;随脉冲持续时间的增加,先急剧下降后缓慢减小;而在峰值加速度变化时基本保持稳定。由此可知,严酷等级和脉冲持续时间对电连接器接触性能参数变化起主导作用,仿真结果可为产品设计提供一定的理论参考。