齿轮扭转啮合刚度数值计算方法研究

齿轮的扭转啮合刚度计算是进行其动态特性分析的基础,根据扭转啮合刚度定义,从齿轮传动误差角度考虑,利用有限元方法得出不同扭矩下各变形对应的齿轮扭转角变形;通过分析不同齿轮转角对应的扭转啮合刚度,得出单齿啮合与双齿啮合的时变啮合刚度,为研究齿轮内部激励提供依据。     

矿用减速器双压力角弧齿锥齿轮轻量化设计与制造

矿用减速器的结构对整机轻量化影响很大,优化弧齿锥齿轮的结构尺寸能有效减少减速器齿轮、轴承座和箱壳的质量。针对矿用减速器的工作状况,提出在工作齿面采用大压力角,在非工作齿面采用标准压力角的非对称弧齿锥齿轮。对双压力角非对称弧齿锥齿轮的啮合传动原理、齿轮副齿面方程进行了推导,分析非对称设计对工作齿面压力角变化范围的影响,对减速器弧齿锥齿轮齿形进行计算,对比了对称和非对称弧齿锥齿轮主动轮和被动轮。设计并制造了非对称单面刀盘和双面刀盘,加工出双压力角非对称弧齿锥齿轮,通过解析法、有限元法及封闭式齿轮实验台对非对称弧齿锥齿轮承载能力进行计算、仿真和实验。结果表明非对称弧齿锥齿轮轻量化效果明显,轻量化后的非对称弧齿锥齿轮能够替代原减速器对称齿轮。     

基于改进能量法的行星齿轮裂纹损伤研究

行星齿轮的裂纹损伤是其主要故障之一。以改进的能量法为理论基础,构建数学模型,对行星齿轮正常及裂纹齿的啮合刚度进行数值计算,得到其变化规律,获得裂纹啮合区的刚度突变程度;并通过有限元法对这一突变量进行仿真计算,得到理论与仿真的突变值存在约6%的误差。开展了故障模拟实验,分析了其振动信号的时-频域变化情况,给出其无量纲指标的变化情况,发现峭度指标对冲击信号特别敏感,变化量可达64.82%,该指标可以更明显地反映行星齿轮裂纹的损伤情况,验证了啮合刚度理论分析的结果。     

齿轮传动系统动力学研究

齿轮故障可以通过齿轮啮合动力学参数表现出来,齿轮啮合刚度和轮齿啮合力对齿轮系统的故障比较敏感,所以研究齿轮动力学啮合参数是对齿轮系统进行精准故障诊断的基础。基于材料力学原理和能量原理建立了求解齿轮时变啮合刚度的理论模型,近一步建立了具有非等齿宽裂纹的齿轮时变啮合刚度理论模型。通过数值仿真,求解了摇臂齿轮在啮合过程的时变啮合刚度;通过对不同程度裂纹齿轮的刚度计算,得出随着裂纹的扩展,齿轮的刚度随着变小的结论。     

直齿轮时变啮合刚度解析计算

为求解直齿轮时变啮合刚度,运用变增量无限逼近的思想计算齿轮啮合过程中各啮合点位置,将各啮合点位置映射到单个齿廓上;使用材料力学悬臂梁理论计算齿轮时变啮合刚度,并对比势能法及GB/T340-1997中计算所得刚度值。研究结果对准确计算齿轮时变啮合刚度具有重要意义。     

双压力角非对称细高齿齿轮设计及其应力分析

以双压力角非对称细高齿齿轮为研究对象,首先建立了齿轮参数设计的模型方法,采用ANSYS对齿轮啮合的综合应力和接触应力进行仿真。结果显示,双压力角非对称细高齿主动轮的综合应力峰值出现在中间齿的根部,从动轮应力峰值为主动轮的1.7倍;双压力角非对称细高齿轮的接触应力最大值出现在曲率半径最小的位置,当齿轮重合度小于2.4时,局部应力峰值急剧增加,接触应力的峰值出现在齿面中部的位置。     

对数螺旋锥齿轮啮合刚度分析

利用HyperMesh把全齿切割出一个三齿,并进行网格的精细划分。通过有限元软件ABAQUS进行加载分析,利用其强大的后处理功能求出齿轮啮合的接触力以及综合弹性变形,进而根据得出的数据拟合出齿轮的啮合刚度。     

渐开线少齿差弯曲强度计算方法的研究

针对渐开线少齿差内齿轮副的弯曲强度计算问题,根据齿轮国家标准计算了短齿复合齿形系数,使用有限元计算了双齿啮合复合齿形系数,2种系数可分别用于单齿受力和双齿啮合的弯曲强度计算。     

基于LS-DYNA的采煤机截齿安装参数优化

为研究采煤机截齿不同安装角度下单齿截割煤壁的截割力特征,以MG650/1620-WD型采煤机为研究对象,运用LS-DYNA建立仿真模型。研究单截齿冲击角和倾斜角与滚筒截齿截割特性的关系,模拟不同冲击角和倾斜角截齿截割过程,研究截齿冲击角和倾斜角对单齿截割力以及截割平稳性的影响。利用MATLAB分别拟合冲击角和倾斜角与截割力的曲线方程,并利用曲面拟合的方法得到冲击角与倾斜角的最佳匹配值。结果表明:随着截齿冲击角和倾斜角增大,单齿截割阻力呈先减小后增大的趋势;当冲击角为45°、倾斜角为8°时,单齿截割的平稳性较好,截割力平均值较小。     

短距重载刮板输送机链传动啮合特性分析

根据矿用短距重载刮板输送机的结构特点和其链传动特点,研究了刮板链和链轮在啮合过程中的相互受力状态。在考虑离心力、悬垂张力、滚动摩擦力、弹性变形和设计加工误差等可忽略因素不计的情况下,根据刮板链在围齿区间内各链节的力平衡条件,建立了链节张力和链节与链轮啮合力随链轮旋转角度变化的方程式。应用方程式对10齿9°、12°和15°不同压力角链轮和12°压力角8齿、10齿和13齿不同齿数链轮进行了对比分析计算,分析结果表明压力角越小、齿数越少,链轮单齿传递的有效圆周力越大,但链节与链轮的最大啮合力也越大,对刮板链和链轮的强度要求也越高。最后应用计算机模拟仿真对上述结果进行了仿真验证,验证结果与计算分析结果基本一致。