准双曲面齿轮的修正节锥设计方法及切齿试验

为了提高准双曲面齿轮的强度和耐磨性,提高准双曲面齿轮的使用寿命,提出准双曲面齿轮的修正节锥设计方法。在不改变大轮外径和中点工作齿高的的情况下,令大轮的齿顶高系数fa≤ ,从而可以导出新的节锥参数,此时新的节锥与面锥重合或在准双曲面齿轮实体之外。利用齿面接触分析(TCA)、齿面承载接触分析(LTCA)和有限元法(FEM),分析齿轮副的啮合性态、齿面接触应力、齿根最大拉伸应力和齿根最大压缩应力。计算机模拟显示,采用修正节锥设计方法设计的准双曲面齿轮的齿面接触应力、齿根最大拉伸应力和齿根最大压缩应力显著减少,采用修正节锥设计方法设计的准双曲面齿轮在加工过程中可用一般的刀具,不需要特殊的工具。     

准双面齿轮强度的非对称设计

提出了在准双曲面齿轮轮坯设计中,摈弃强度的对称设计,修正正转用齿面的压力角的方法;利用有限元和边缘接触分析方法,讨论了上述方法设计出的齿轮副齿根最大拉伸应力、齿根最大压缩应力以及齿面接触应力的变化;由实例计算可以看出,上述设计方法可以实现增加正转用齿面的强度,减少齿根拉伸应力,且齿面最大接触应力变化不大。     

准双曲面齿轮准静态接触分析和试验研究

建立了精确的准双曲面齿轮的轮齿面和过渡曲面数学模型;选择用平均接触椭圆长半轴、接触线方向角和传动误差曲线交点来评价齿面接触斑点和传动误差;以一个准双曲面齿轮副为计算实例,建立了适合准静态齿面接触分析的准双曲面齿轮传动系统有限元分析模型;通过准静态加载齿面接触特性分析,得到齿根弯曲应力、接触应力和传动误差的变化规律,分析载荷的影响情况,并比较了有限元结果与经验公式计算结果。开发了准双曲面齿轮试验台,进行齿面接触斑点和齿根弯曲应力检测,试验结果与仿真结果的一致性较好。     

高齿准双曲面齿轮的轮齿加载接触分析

给出了准双曲面齿轮齿加载接触分析的数学模型和加载接触分析的求解方法，计算了高齿准双曲面齿轮和普通齿准双曲面齿轮副的加载接触过程，对比了两种齿轮在不同工况和安装误差条件下的齿面印痕、齿面载荷分布、齿间载荷分配和承载传动误差，证明了高齿准双曲面齿轮副齿面载载体分布、齿间载荷分配和承载传动误差，证明了高齿准双曲面齿轮副齿面载荷分布和齿间载荷的分配合理，接触印痕受安装误差的影响较小，具有较高的强度和较好的动态特性。     

基于ANSYS/LS-DYNA的准双曲面齿轮动力学接触仿真分析

针对准双曲面齿轮疲劳破坏中出现几率最高的齿面接触疲劳强度问题,利用 ANSYS/LS-DYNA对齿轮进行动力学接触仿真分析,计算了齿轮副在啮合过程中齿面接触应力、应变的变化情况及两对轮齿同时接触过程中接触压力的分布情况。     

全工序法准双曲面齿轮建模与有限元分析

研究了全工序法准双曲面齿轮,即大轮成形法、小轮螺旋成形法加工的齿面建模、加工切削仿真和有限元分析。借助坐标变换和空间啮合理论,推导小轮齿面方程;根据机床调整参数,在CATIA中模拟刀盘和轮坯的展成运动,进行切削加工仿真,建立高精度的齿轮副实体模型;利用有限元软件Abaqus对齿轮副进行接触分析,计算并提取整个啮合过程的齿根弯曲应力和齿面接触应力,为准双曲面齿轮的强度设计提供参考。     

直齿轮啮合传动加载接触特性分析

依据滚齿加工原理和虚拟制造技术,在三维建模软件中模拟圆柱直齿轮的切削过程,得到齿槽切割模型。以切割迹线为基准进行齿面重构,获得精度较高的直齿轮三维几何模型。基于准静态荷载下有限元计算原理,创建直齿轮三维接触模型。通过对齿轮进行齿面接触分析,计算齿轮啮合过程中的接触力与接触应力,得到齿根最大弯曲应力和齿面最大接触应力。基于Hertz面分布力接触模型,计算啮合过程中齿面接触应力变化规律。比较解析计算与数值计算结果,两者基本一致,表明了啮合接触有限元模型的可靠性。上述研究为进一步探讨轮齿疲劳破坏具有积极的意义,并且在齿轮优化方面具有一定的实用价值。     

Ease-off拓扑修正的准双曲面齿轮齿面修形方法

为了提升驱动桥准双曲面齿轮传动的啮合性能,针对准双曲面齿轮刀倾半展成法(HFT)提出一种Ease-off拓扑修正方法。在建立齿面共轭啮合数学模型的基础上,推导出小轮基准齿面方程,通过计算小轮实际齿面与基准齿面之间的偏差,构建出Ease-off拓扑。借助二阶多项表达式对Ease-off拓扑分解,计算出齿面失配系数,通过调整齿面失配系数构建出修正Ease-off拓扑。通过比较当前Ease-off拓扑与修正Ease-off拓扑,消除小轮当前齿面与修正齿面之间的偏差,反求出小轮加工参数。最后以一对准双曲面齿轮为例进行齿面拓扑修形与磨齿加工,实际齿面印痕与仿真结果一致,验证了齿面拓扑修形方法的有效性。齿面加载接触分析结果表明,修形后齿面接触应力分布得到了改善,实际载荷下齿面接触重合度增加,从而验证了修形方案的合理性。     

高强度准双曲面齿轮的新设计方法

提出了突破准双曲面齿轮设计中Gleason齿顶高系数的限制，灵活地选取齿顶高系数，以实现减小齿根的最大拉伸应力及最大压缩应力的新设计方法；同时，在设计中修正正转用齿面的压力角，以增加正转时齿根的强度。利用有限元和边缘接触分析方法，讨论了采用新方法设计出的齿轮副齿根最大拉伸应力、齿根最大压缩应力以及齿面接触应力的变化。实例计算可以看出，新设计方法可增加正转用齿面的强度，减小齿根拉伸应力。     

准双曲面齿轮齿面测量数据的应用与动态性能仿真(英文)

准双曲面齿轮齿面形状非常复杂,可以用点阵式测量和扫描式测量法对齿轮的齿面精度进行测量。比较了两种测量模式的优缺点,分析了测量数据在齿轮齿面品质管理中的应用,研究了如何利用这些测量数据进行准双曲面齿轮的动态性能仿真,并且对接触斑点、齿根应力、振动激振力以及齿面上的载荷分布、赫芝接触应力等动态性能指标进行智能预测。该项研究对设计与制造低振动噪音的准双曲面齿轮有重要指导意义。     

TOOTH CONTACT FINITE ELEMENT ANALYSIS OF SPIRAL BEVEL AND HYPOID GEARS

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齿距误差对弧齿锥齿轮齿间载荷分配和强度的影响

采用齿轮啮合仿真和承载啮合仿真技术，研究了重合度达到2.0的弧齿锥齿轮的齿距误差对啮合性能的影响，针对航空弧齿锥齿轮允许的齿距误差，研究了误差量值对齿轮实际重合度，传动误差、齿间载荷分配和弯曲强度的影响。结果表明，相对齿距误差将降低齿轮的实际重合度，使单齿承受的载荷量增加，边缘接触加剧，弯曲强度不过，在容许范围内的齿距误差将不会严重影响重合度达到2.0的齿轮传动的性能。     

高齿准双曲面齿轮的研究

研究基于局部综合法的高齿准双曲面齿轮ＨＦＴ法切齿参数的设计,给出用ＨＦＴ法加工准双曲面齿轮副的齿面接触分析方法,并在此基础上,比较了普通齿和高齿２种准双曲面齿轮副的传动误差曲线和啮合区。结果表明,高齿准双曲面齿轮副具有较好的啮合性能。     

准双曲面齿轮齿面参数化方法研究

提出了以3种参数来构造参数化齿面的方法,论证了它们之间的转换关系,首次利用该方法给出了齿面网格加密、端面曲线和过渡曲面的构造实例,实现了在实际齿面上描述真实接触斑点的方法。为理论与实际接触斑点的比对提供了良好的可视化平台。     

平面齿双曲线锥齿轮的运动学分析

提出了1种平面齿双曲线锥齿轮啮合的运动学公式，利用此公式去比较双曲线锥齿轮啮合面与其他形式啮合面的最大赫兹接触应力，得出平面齿双曲线锥齿轮传动比其他形式齿轮传动能传递更大功率。     

弧齿锥齿轮和准双曲面齿轮的齿面接触分析计算原理

用电子计算机计算分析弧齿锥齿轮和准双曲面齿轮齿面的接触传动过程,是近代设计制造这类齿轮的一项先进技术,它可提供选订最佳切齿调整参数和设计参数的决定性判据。M、L、Baxter首次介绍了这种方法,称为“齿面接触分析（TCA）”[2]。本文论证导出“齿面接触分析”各项计算公式的数学过程;阐明各部分计算的共轭啮合原理;写计算齿面接触斑点、V-H调整值和运动图的基本公式。