考虑摩擦的磨损和修形齿轮啮合刚度计算

研究齿面偏差对齿轮啮合刚度的影响,对准确获得齿轮系统动态特性具有重要意义。本文基于改进能量法,提出了一个求解考虑齿面摩擦的直齿轮啮合刚度的完整模型。该模型通过齿廓的参数方程,实现考虑齿轮加工刀具圆角半径和齿面偏差对齿轮单齿啮合刚度的影响;通过齿形误差带来的齿间间隙和轮齿加载变形量的关系,求解出双齿啮合区齿轮副总刚度。分析了磨损齿轮和修形齿轮的啮合刚度、齿间载荷分配系数和传递误差。结果表明：齿面非均匀磨损量会显著降低双齿啮合区刚度并降低重合度,轻载条件下尤为严重;修形齿轮载荷大于修形设计载荷值时,修形效果不明显,而载荷小于修形设计载荷值时,可能出现刚度不足、重合度减小和加载传动误差显著增大等问题。     

非对称齿廓渐开线齿轮齿形的仿真设计分析

探讨了非对称齿廓渐开线齿轮的齿形及啮合传动特点,给出了该种齿轮的基本几何参数及啮合传动参数的计算公式;并以实例对这一新型齿轮轮齿形状及啮合过程进行了仿真,验证了理论分析的正确性,这为进一步进行齿面接触应力及齿根弯曲应力研究奠定了基础.     

斜齿轮传动的啮合刚度计算及其主共振分析

斜齿轮是机械装备的重要传动元件,其啮合刚度的准确计算和传动系统的稳定性分析具有重要的实际意义。根据斜齿轮轮齿接触线的变化规律,结合斜齿轮单对齿单位长度啮合刚度变化规律和ISO刚度计算准则,提出一种斜齿轮啮合刚度计算方法,分析了不同参数下斜齿轮传动的啮合刚度波动特性;基于分析所得的啮合刚度变化规律建立了斜齿轮传动的动力学模型,并利用多尺度法对动力学模型进行了求解,研究了外加载荷和啮合刚度波动对斜齿轮传动主共振的影响。结果表明：给出的斜齿轮啮合刚度计算方法能够较快速、准确地获取啮合刚度波动变化规律,将其引入斜齿轮动态特性分析中,能够更加准确地反映斜齿轮啮合刚度波动和载荷波动对系统主共振稳定性的影响规律;在其他条件不变时,斜齿轮主共振稳定性随静载荷和啮合刚度波动增加而增加,但较大静载荷会导致主共振频率增大,而且在高频激励下,即使较小的啮合刚度波动也会触发主共振的不稳定;载荷波动增加会使斜齿轮主共振幅值增大,使系统稳定性变差。     

基于ANSYS workbench齿轮啮合刚度计算及动力学仿真

为了解决在齿轮动力学仿真中啮合刚度的时变性问题,在三维建模软件Solidworks中,通过渐开线参数方程建立了直齿圆柱齿轮装配体模型,将模型导入ANSYS workbench的瞬态动力学模块,用准静态的方法求出了综合啮合刚度,考虑齿轮的惯性效应以及轮齿摩擦力进行齿轮动力学仿真.结果表明,实际情况下综合啮合刚度与理论重合度计算的综合啮合刚度是不同步的.轮齿在进入和退出双齿啮合时振动加剧,轮齿的交替啮合产生冲击力,单齿啮合比双齿啮合振动强烈.     

非正交面齿轮啮合特性仿真分析

面齿轮传动是由圆柱齿轮与面齿轮相啮合的传动,分析了面齿轮传动的啮合特性.根据齿轮啮合原理,在给出刀具齿廓方程及法矢方程的基础上,通过坐标变换导出了面齿轮齿面的位置矢量与法矢量;利用计算机仿真技术,对在安装误差条件下的面齿轮啮合特性,传动误差进行了仿真研究;结果表明,接触印痕在面齿轮齿面上形成一条沿着齿形方向的直线,而且随着装配误差的差异分别沿着齿向方向的大端或小端移动;传动误差与圆柱齿轮的转角成线性关系,对安装错位不敏感.由装配错位传动误差接近于0.     

渐开线直齿内齿轮的轮齿刚度简化计算

为了获得渐开线直齿内齿轮轮齿刚度的简化计算公式,从直齿内齿轮渐开线齿形出发,建立了内齿轮的精确三维实体模型,合理选择并提出了影响直齿内齿轮变形挠度的4个主要参数:加载位置、齿轮齿数、齿轮变位系数和刀尖圆角半径,并利用有限元法对变形挠度进行了分析研究和实际计算,最后通过对计算数据的回归分析,推导出了直齿内齿轮轮齿刚度的简化计算公式.     

Research on meshing theory of noninvolute beveloid gears

0　INTRODUCTIONThistypeoftransmissionofbeveloidgears (alsoknownasconicalinvolutegears)hasdrawnmuchattentionsinceitwasproposedbyanAmerican ,A .S .Beamin195 4.Becausebeveloidgearscanservethemotiontrans missionbetweenparallelaxesandcaneasilyadjustthebacklashofthetwomatinggearsbymovingthemaxially ,beveloidgearscanbeappliedtosomeultra precisionma chinetransmissionswithlimitedbacklash .Muchprogresshasbeenmadeinthestudyofmeshingtheoryonbeveloidgearswithparallel axes .Infact ,alotofbeveloidgears…     

延伸渐开线点啮合圆柱蜗杆传动的接触点方程

运用啮合原理，共轭曲面的理论，建立了变径延伸渐开线点啮合圆柱蜗杆传动中的蜗杆及蜗轮方面的方程，并分析求解接触点方程。     

Geometric design and simulation of tooth profile using elliptical segments as its line of action

A mathematical model of gear tooth profiles using the ellipse curve, whose curvature is convenient to control by changing the mathematical parameters as its line of action, was built based on the meshing theory. The equation of undercutting condition was derived from the model. A special epicycloidal tooth profile was also presented. An example gear drive with variation of the ellipse parameters was taken to illustrate the proposed method. The contact ratio of the gear drive designed by the proposed method was analyzed. A comparison of the property of the gear drive designed with the involute gear drive was also carried out. The results confirm that the proposed gear drive has higher contact ratio in comparison with the involute gear drive.     

Forced oscillations with time-varying mesh stiffness and backlash in gear systems

A dynamic model to describe the torsional vibration behaviors of a spur gear system is presented in this paper.Differential equations of nonlinear dynamics for the gear system exhibiting combined nonlinearity influence such as time-varying mesh stiffness,backlash and dynamic transmission error(DTE) were obtained.The method of multiple scales was employed to solve the nonlinear differential equations with parametric excitation in gear systems,by which both the frequency-response curves of the primary resonance caused by internal excitation and the analytical periodic solutions of nonlinear differential equations were obtained.The nonlinear influence of stiffness variation,the damping and the internal excitation on the system response was shown by frequency-response curves.Compared with numerical examples,the approximate analytical solutions are in good agreement with exact solutions,which proves that the method of multiple scales is effective for solving nonlinear problems in gear systems.     

Mesh stiffness evaluation of an internal spur gear pair with tooth profile shift

Tooth profile shift will change the thickness of gear teeth and a part of geometrical parameters of a gear pair, thus influencing its mesh stiffness and consequently the dynamic performances. In this paper, an analytical mesh stiffness calculation model for an internal gear pair in mesh considering the tooth profile shift is developed based on the potential energy principle. Geometrical representations of the tooth profile shift are firstly derived, and then fitted into the analytical tooth stiffness model of gears. This model could supply a convenient way for mesh stiffness calculation of profile shifted spur gears. Then, simulation studies are conducted based on the developed model to demonstrate the effects of tooth profile shift coefficient on the tooth compliances and the mesh stiffness of the internal spur gear pair. The results show that tooth profile shift has an obvious influence on the mean value, amplitude variation and phase of the mesh stiffness, from which it can be predicted that the dynamic response of an internal gear transmission system will be affected by the tooth profile shift.     

双导程直线接触偏置蜗杆传动Ⅲ——几何参数分析与确定

论述了一种新型偏置蜗杆传动方式的基本原理,即蜗轮蜗杆传动的啮入和啮出分别是基于具有渐开线齿形、齿面瞬时接触状态为直线接触的外啮合和内啮合空间相错轴螺旋齿轮传动方式实现的,蜗轮和蜗杆的内外啮合齿面是分别由各自2个同轴的基圆柱形成的渐开螺旋面.论述了这种蜗杆传动的传动副结构特点、运动和几何参数的确定原则以及正确传动的安装条件,并给出了计算示例.     

考虑反向齿面啮合力的齿轮系统时变啮合刚度的研究

提出了反向啮合刚度的概念，给出了渐开线直齿圆柱齿轮系统反向啮合刚度的求解过程，推导出考虑啮合区间变动及啮合点沿齿廓不断变动情况下轮齿啮合刚度的计算公式，并应用Weber-Banascheck轮齿弹性变形计算公式给出了一对实际啮合齿轮的啮合刚度、反向啮合刚度与时间的关系曲线，该曲线准确地反映了齿轮啮合时的刚度变化情况．     

基于抛物线修形的斜齿轮传动啮合特性研究

齿面修形是提高齿轮副啮合性能的重要手段.为了提高啮合传动特性,对斜齿轮采用沿齿廓方向抛物线修形的齿面结构.结果表明,修形的斜齿轮传动啮合特性明显改善,接触路径沿两齿面齿长方向分布,恰当选择修形因数,可有效避免边缘接触;在存在轴夹角误差的条件下,几何传动误差为不连续直线段,因而振动和噪声不可避免;啮合区域对安装误差不敏感,在未对准安装的条件下,啮合印痕向轮齿两端仅有较小的偏移.     

正交变传动比面齿轮副的强度计算与分析

为了提高正交变传动比面齿轮副的承载能力,探索该面齿轮副的基本参数对其强度特性的影响.应用空间齿轮啮合传动原理、微分几何学和机械设计基础,建立点接触正交变传动比面齿轮副的坐标系,推导出正交变传动比面齿轮的齿面方程,得到正交变传动比面齿轮的主曲率和压力角计算方法.对该面齿轮进行了受力分析,建立了正交变传动比面齿轮副的强度校核方法,并探讨了该面齿轮副的基本参数对接触应力和弯曲应力的影响.通过传动实验与理论结果的对比分析,验证了该面齿轮副强度计算方法的正确性.     

Investigation on Instantaneous Meshing Stiffness and Profile Modification of Involute Helical Gear

ＩｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｏｎＩｎｓｔａｎｔａｎｅｏｕｓＭｅｓｈｉｎｇＳｔｉｆｆｎｅｓｓａｎｄＰｒｏｆｉｌｅＭｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆＩｎｖｏｌｕｔｅＨｅｌｉｃａｌ　ＧｅａｒＭＥＮＧＸｉａｎｇｓｈｅｎｇ；ＣＨＡＮＧＳｈａｎ；ＣＨＥＮＣｈｅｎｗｅｎ（...     

曲面积分与局部有限元联合求解摆线锥齿轮非线性振动特性

针对重载啮合中动态传递误差所导致的非线性振动问题,以及如何准确预测和计算等摆线锥齿轮传动中的动态传递误差进一步改善这类齿轮系统振动特性,研究了在一定的运行速度和扭矩范围内摆线锥齿轮的动态响应特性,对摆线锥齿轮非线性振动特性提出了一种新的曲面积分与局部有限元联合求解方法,这种方法可以精确表达轮齿几何及轮齿接触力等对齿轮动力学性能有关键影响的因素;此外,所提出的方法无需将静态传递误差、时变拟合刚度和啮合频率变量等非线性因素作为外部的激励进行求解,而是从齿轮啮合的每一时步计算动态接触力以及动态传递误差,最终得出摆线锥齿轮的非线性振动特性,采用本方法可以较好地改善摆线锥齿轮的振动特性.     

刀倾全展成准双曲面齿轮的切齿设计

为提高准双曲面齿轮的啮合性能,对刀倾全展成(HGT)准双曲面齿轮进行切齿设计研究.以局部综合法(Local Synthesis)为基础,并依据格里森准双曲面齿轮的加工原理,得到满足一定啮合性能的加工参数,并采用该参数对齿轮副进行轮齿接触分析(TCA).从齿面印痕和传动误差曲线可以看出,齿轮副重合度大,传动平稳,可通过调整局部控制参数来改变齿轮的啮合性能,验证了切齿设计的正确性.该方法可通过对设计参考点及其领域内的啮合条件进行预控,达到对齿面啮合质量的控制.     

考虑多体承载啮合斜齿行星齿轮动载特性分析

斜齿行星传动在高速重载场合中应用越来越广泛,其动载特性研究对减振降噪具有重要意义。正确地描述行星齿轮系统的啮合刚度和啮合误差是进行动力学分析的前提,为此,紧密结合齿轮几何分析与力学分析,提出行星齿轮承载接触分析技术,获得各齿轮副的耦合时变啮合刚度,并计算其啮合冲击力,为行星齿轮动力学深入分析奠定基础;其次,应用集中参数法建立考虑齿轮副安装误差、刚度激励及啮合冲击激励的斜齿行星传动啮合型弯-扭-轴动力学模型,采用数值法求解系统的动载特性。表明：考虑啮合冲击激励时,随转速的增加动载荷增加更为明显;共振转速附近,啮合冲击对动态啮合力的影响较小;安装误差特别是中心距误差是引起各齿轮副啮合刚度不同的主要原因,其进一步导致了系统的共振转速变多;行星轮浮动可以明显降低共振转速处的动载荷,由于各外（内）齿轮副刚度的不同,随转速的增加行星轮浮动使得部分齿轮副的动态啮合力明显降低。     

一种求解直齿圆柱齿轮啮合刚度的方法

在ＩＳＯ标准计算啮合刚度的基础上，用抛物线担合单齿副的啮合刚度，经过叠加求得直齿轮啮合刚度的数学表达式，并对刚度波动函数进行付立叶展开，使之在振动分析的应用中极为方便。