圆弧齿线圆柱齿轮建模及接触应力分析

在分析圆弧齿线圆柱齿轮的加工原理及齿面方程的基础上,根据圆弧齿线圆柱齿轮的几何参数和在Matlab中得到的空间引导线,在SolidWorks中建立圆弧齿线圆柱齿轮三维模型,将其导入到分析软件ANSYS Workbench中,研究不同齿宽和不同齿线半径对其齿面接触应力的影响。分析结果对圆弧齿线圆柱齿轮的加工设计提供了理论参考。     

圆弧齿线圆柱齿轮成型原理及最大接触应力研究

通过对圆弧齿线圆柱齿轮的啮合特点进行研究,分析了圆弧齿线圆柱齿轮的成型原理和齿形特点,以及加工过程中的运动关系,比较了使用不同的刀具加工出的齿形的区别。运用Hertz接触理论的原理,结合圆弧齿线齿轮的接触线的实际形状,对其齿面最大接触应力进行了研究,并结合直齿圆柱齿轮的接触应力公式,推导出了圆弧齿线圆柱齿轮的齿面最大接触应力的计算公式。通过计算并结合有限元分析软件ANSYS对圆弧齿线圆柱齿轮的最大齿面接触应力计算公式进行校核,最终证明了该推导的正确性。     

变双曲圆弧齿线圆柱齿轮动态接触特性分析

为研究变双曲圆弧齿线圆柱齿轮动态接触特性,利用基于旋转刀盘加工原理得到的齿面方程,运用MATLAB与UG建立精确的齿轮三维模型,运用ANSYS LS-DYNA分析得到该齿轮齿面在啮合过程中的动态接触应力。通过研究不同齿线半径变双曲圆弧齿线圆柱齿轮的动态接触应力,得到齿线半径对该齿轮动态啮合特性的影响规律。通过研究不同压力角变双曲圆弧齿线圆柱齿轮的动态接触应力,得到压力角对该齿轮动态啮合特性的影响规律。通过研究不同载荷下该齿轮的动态接触应力,得到载荷对该齿轮动态啮合特性的影响规律。分析结果为变双曲圆弧齿线圆柱齿轮的设计及工程应用提供参考。     

基于分形理论的圆弧齿轮滑动摩擦接触力学模型

考虑到圆弧齿线圆柱齿轮传动接触之间的滑动摩擦与微凸体的连续性变形,结合分形理论和Hertz接触理论建立圆弧齿线圆柱齿轮的滑动摩擦接触力学模型,通过模型数值分析与ANSYS WORKBENCH分析的最大接触应力结果对比,证明该模型所反映圆弧齿线圆柱齿轮接触应力状态的正确性。该模型中,载荷与真实接触面积之间关系不仅与分形维数和特征尺度系数有关,还与齿轮节点曲率和齿轮齿线半径有关。同时,理论计算表明,分形维数一定时,真实接触面积随着载荷的增大而增大;载荷一定时,真实接触面积随着分形维数的增大先增大后减小,随着特征尺度系数的增大而减小;摩擦因数对真实接触面积的影响不大。该模型的建立为圆弧齿线圆柱齿轮工作状态的研究及强度分析提供了理论依据。     

圆弧齿线圆柱齿轮传动副建模及接触强度分析

在分析圆弧齿线圆柱齿轮加工原理以及理想齿轮副啮合理论的基础上,得到了理想圆弧齿线圆柱齿轮的几何形状参数;基于三维建模软件UG NX8.0,完成其虚拟样机的制造;借助有限元分析方法研究了变齿线半径、变模数及变齿宽对圆弧齿线圆柱齿轮接触应力的影响机理。分析结果表明圆弧齿线圆柱齿轮的齿线半径、模数及齿宽与其接触强度有着密切关系且当其他相关参数一定且1.1b≤RT≤2b时,圆弧齿线圆柱齿轮的接触应力值最小。研究结论为圆弧齿线圆柱齿轮的设计及工程应用提供了相应的理论依据。     

变双曲圆弧齿线圆柱齿轮齿面接触应力分布和啮合位置变化规律研究

以变双曲圆弧齿线圆柱齿轮为研究对象。根据齿面方程建立齿轮数学模型,进而建立齿轮副的动力学模型,并通过有限元对变双曲圆弧齿线圆柱齿轮齿面动态接触应力分布和齿轮副啮合位置的变化开展研究。结果表明:在齿宽方向,越靠近中截面,接触应力越大,且其离中截面较远时,接触应力增速较快,靠近中截面时,增速变缓;齿轮进入和退出啮合时存在冲击现象,分度圆偏上和齿根附近区域的啮入冲击较大,且在齿宽方向,总体上越远离中截面,啮入冲击越大;啮入时啮合点从端面逐渐过渡到中截面,啮出时逐渐从中截面过渡到端面,但此过程非常短暂。研究结果为变双曲圆弧齿线圆柱齿轮的设计和应用提供理论基础。     

圆弧齿线圆柱齿轮齿面设计与有限元分析

以弧线圆柱齿轮的啮合原理为基础,研究了圆弧齿线圆柱齿轮副的切削理论和相应设计方法,分析了圆弧齿线圆柱齿轮的齿面成形原理。采用了双面刀盘展成法,将刀盘旋转而成的切削锥面作为假想齿轮的齿面,模拟圆弧齿线圆柱齿轮的啮合过程,推导圆弧齿线圆柱齿轮的齿面方程,对圆弧齿线圆柱齿轮齿面进行数值仿真并实现了可视化。生成有限元网格模型,并导入到ABAQUS软件中进行有限元分析,将有限元分析结果与Hertz接触理论进行对比分析,结果表明,所建有限元模型合理。将分析结果与同尺寸圆柱齿轮结果进行对比,结果表明,圆弧齿线圆柱齿轮的接触强度较直齿圆柱齿轮有所改善。此外,通过对刀盘半径的三组尺寸算例进行比较分析,得到了刀盘半径尺寸与应力大小的关系。     

变双曲圆弧齿线圆柱齿轮精确三维建模研究

为了进一步研究变双曲圆弧齿线圆柱齿轮的啮合及传动特点,以变双曲圆弧齿线圆柱齿轮作为研究对象,通过对其成型理论的分析,得到了齿面方程、齿根过渡曲面方程,利用数值仿真软件得到工作齿面和过渡齿面的齿面点云;根据得到的点云文件,结合三维辅助设计软件实现变双曲圆弧齿线圆柱齿轮的精确建模;进行数字滚检实验方法检查模型的接触区域。将建好的精确模型利用桌面级3D打印机打印出来,验证利用精确模型进行试件加工的可行性。为变双曲圆弧齿线圆柱齿轮后续有限元研究和专用机床设计及理论研究提供了可靠的理论基础。     

机床误差对圆弧齿线圆柱齿轮齿面误差影响规律的理论研究

机床误差是导致圆弧齿线圆柱齿轮齿面误差的主要原因,研究机床误差与齿面误差之间的关系将为机床加工参数反求、齿面误差修正等提供理论依据。基于圆弧齿线圆柱齿轮成型原理建立了齿轮机床结构模型,建立了机床坐标系体系。通过齿坯和刀盘位置误差、刀具形状误差对机床整体误差进行描述,基于啮合原理推导了理想情况下和包含机床误差的齿面方程。研究了齿轮误差曲面计算方法,采用二阶近似曲面和齿面平均误差影响系数分析不同机床误差下误差曲面,研究机床误差对齿面误差的影响规律。通过实例分析了被加工齿轮几何参数不变时和变化时,机床误差对圆弧齿线圆柱齿轮凹齿面误差影响规律。     

渐开线弧齿圆柱齿轮副齿面接触应力分析

简要论谜了渐开线弧齿圆柱齿轮的主要几何参数,从其齿面方程出发,分析渐开线弧齿圆柱齿轮副齿面接触线与啮合重合度.在此基础上推导出渐开线弧齿圆柱齿轮副齿面接触应力计算公式,并通过有限元分析软件比较直齿、斜齿、弧齿齿轮副齿面接触应力.与直齿、斜齿齿轮副相比弧齿齿轮副具有更低的齿面接触应力、更好的传动特性.     

变双曲圆弧齿线圆柱齿轮齿面磨损特性分析

磨损是齿轮的主要失效形式之一,研究其磨损特性对变双曲圆弧齿线圆柱齿轮的主动设计有指导意义.基于Hertz接触理论和Archard磨损计算通式,建立变双曲圆弧齿线圆柱齿轮的磨损模型,计算了齿面各点磨损量随工况参数和设计参数的变化规律.分析表明,变双曲圆弧齿线圆柱齿轮副齿面磨损沿齿廓方向从齿根到齿顶先减小后增大,且齿根区域的磨损量大于齿顶区域的磨损量,节圆附近磨损量最小;沿齿宽方向呈对称分布,中截面磨损量最大,从中截面到两端面磨损量依次减小.研究可为变双曲圆弧齿线圆柱齿轮的失效研究和寿命预测提供理论基础.     

非对称圆弧齿线圆柱齿轮建模与强度分析

为了提高圆弧齿线圆柱齿轮的强度,提出了双压力角非对称齿形设计。以双压力角铣刀盘为假想齿条,根据展成运动原理,推导齿面数学模型,获得齿面离散点坐标;在Pro/E中采用逆向建模的方法,建立高精度的非对称圆弧齿线圆柱齿轮模型;借助ABAQUS软件,分析工作载荷下两组压力角为25°/20°和25°/20°齿轮副的应力情况,提取出轮齿的齿面接触应力和齿根弯曲应力曲线。结果表明:大轮、小轮齿面的最大拟合误差分别为0.025mm、0.023mm;大压力角圆弧齿线圆柱齿轮能够显著提高轮齿的强度性能。     

圆弧齿线圆柱齿轮接触应力预测模型研究

针对目前圆弧齿线圆柱齿轮尚无显示的接触应力计算理论公式,以分析参数对其接触应力影响的问题,采用Kriging代理模型,建立了圆弧齿线圆柱齿轮的设计参数(齿宽、模数、压力角、齿线半径)与圆弧齿线圆柱齿轮接触应力之间的显示数学模型。同时采用鲸鱼优化算法(WOA)对Kriging模型变异函数的参数进行了优化,利用优化变异函数参数的Kriging代理模型,建立了齿轮设计参数与接触应力之间的显示数学模型,并在MATLAB仿真平台中进行了验证。仿真及研究结果表明:改进后算法的精度评价指标得到了提升,预测误差范围由[-2,4]缩小到[0,3],模型精度得到了明显的提高;该研究结果能够为其优化设计参数,并为研究各参数对其接触应力影响的显著性分析提供更加精确的数学模型。     

渐开线弧齿圆柱齿轮的应力分析

简要论述了渐开线弧齿圆柱齿轮的主要几何参数,从其齿面方程出发,分析渐开线弧齿圆柱齿轮副齿面接触线,并对其进行了重合度的分析,在此基础上提出了渐开线弧齿圆柱齿轮副齿面接触应力和齿根弯曲应力的计算方法,并通过有限元软件分析直齿轮、弧齿轮的应力。弧齿圆柱齿轮比直齿圆柱齿轮具有优越性。     

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。     

面向制造的圆弧齿线圆柱齿轮建模及特性分析

齿轮是现代工业中最重要的传递动力的机械零件之一,开发受力状况良好的新型结构一直是这一领域的研究前沿。圆弧齿线圆柱齿轮是一种新型传动机构,首先阐述了其成型原理,在坐标变换和空间啮合理论的基础上,推导其齿面方程。运用UG/grip语言,开发了符合实际加工过程的圆弧齿线圆柱齿轮的自动生成程序,实现了圆弧齿线圆柱齿轮理论模型的参数化造型,且分析得出了圆弧齿线圆柱齿轮副正确啮合的条件。     

小齿轮齿线修形对弧线齿面齿轮齿面影响分析

结合渐开线齿廓弧齿圆柱齿轮齿面生成原理,增大弧线齿圆柱齿轮凹齿面的圆弧半径,推导圆柱齿轮齿面方程,得到截面单齿厚度延轴线不同的弧线齿圆柱齿轮。以弧线齿圆柱齿轮为假想刀具,推导出弧线齿面齿轮齿面方程,将有无齿线修形的面齿轮做对比,并进行了内径分析。结果表明,在保持原有面齿轮设计参数不变的情况下,修形后的面齿轮与原面齿轮内径处的齿厚相差0.113 mm,且面齿轮单齿齿厚沿着齿宽由内向外逐渐增大;同时,修形后的弧线齿面齿轮外径端面并不是尖状,而呈现平面状,从而避免了修形后的面齿轮出现外径齿顶变尖现象。因此,对小轮齿线修形可增加面齿轮单齿厚度,提高面齿轮传动强度;也为后续齿线修形生成的弧线齿面齿轮抗偏载及啮合特性等方面提供了理论基础。     

新型圆弧齿线圆柱齿轮齿面方程及参数化建模研究

圆弧齿线圆柱齿轮是一种具有啮合性能好、重合系数大、传动平稳、噪声低、效率高、使用寿命长等特点的新型齿轮副,其能够很好的弥补现有齿轮传动副的不足。为了进一步研究其特性,根据旋转刀盘法加工圆弧齿线圆柱齿轮的原理和啮合原理,推导了其齿面方程;同时,利用二次开发技术,模拟旋转刀盘法完成了其参数化建模设计,提高了建模效率和有效性,为后续的仿真分析提供了正确的三维模型。     

圆弧齿线圆柱齿轮啮合理论的研究

推导了新型齿轮──圆弧齿线圆柱齿轮的刀具齿面方程，接触线方程，共轭齿面及端面截形的方程，啮合面、啮合线方程，齿轮齿面与同心圆柱面的交线方程。求出了其齿面上的根切界限曲线和啮合界限曲线，并导出了其诱导法曲率的计算公式。     

弧齿线摆线圆柱齿轮副的几何参数与承载力分析

提出一种新型齿轮——弧齿线摆线圆柱齿轮,根据齿轮副啮合原理推导出齿廓曲线方程,并论述其基本几何参数,分析计算该齿轮副的重合度。设计该齿轮的三维造型,对弧齿线摆线圆柱齿轮副传动的接触应力和弯曲应力进行分析。结果表明:弧齿线半径在一定范围内时,弧齿线摆线圆柱齿轮副的接触应力和弯曲应力比渐开线圆柱齿轮副的接触和弯曲应力更小,其承载力比相同尺寸的渐开线圆柱齿轮更大。