81型双圆弧齿轮的齿根应力公式

本文用微型电阻应变片在中心距为120mm的封闭功率流齿轮实验台上测得经过充分跑合的JB2940-81型双圆弧齿轮的受拉侧及受压测的齿根应力,测得应力随载荷及螺旋角的变化关系,并将测得的数值分析写成应力公式,可作为该齿型双圆弧齿轮齿根弯曲强度计算的基本公式。还测得双圆弧齿轮在啮合过程中邻齿受载对本齿应力的迭加影响和本齿两个接触迹引起的应力迭加影响,这些规律可作为设计新齿形时选择齿型参数的参考。     

67型圆弧齿轮齿根应力公式的研究

在封闭功率流试验台上,对充分跑合的67型圆弧齿轮用0.2毫米的电阻应变片分别测得凸齿及凹齿的受拉侧及受压侧的齿根应力沿齿长的分布曲线,齿根应力与外载荷及螺旋角的关系。试验结果证明文献[1]中的齿根应力关系式(σ_F■/Y_FE′)=k(F_n■/m_n~2E′)~x是符合客观规律的。由测试数据用回归法得出了凸齿的和凹齿的、受拉侧和受压侧的指数值x及常数值k。这些公式可作为计算齿根应力的基本公式。     

圆弧齿线圆柱齿轮齿面啮合接触冲击应力分布研究

为了研究圆弧齿线圆柱齿轮齿面啮合接触冲击应力的分布规律,基于齿轮系统动力学理论和齿轮传动物理模型,分析了啮合接触冲击发生的原因;根据齿面方程建立精确的三维模型,进而建立不同冲击位置的啮合接触冲击有限元模型;通过对不同冲击速度下不同位置发生的啮合接触冲击进行仿真分析,研究齿面啮合接触冲击应力的分布规律。结果表明,在分度圆附近和齿顶附近发生啮合接触冲击时,从动轮危险区域出现在受载齿面齿根附近;在齿根附近发生啮合接触冲击时,从动轮危险区域出现在非受载齿面齿根附近。     

齿根动态应力分析

齿根应力分析是齿轮设计的一个主要问题,啮合过程中齿根应力分布特性是衡量齿付传动性能的主要指标。本文讨论了直齿圆柱齿轮在啮合过程中有关轮齿刚度、齿面载荷分配、以及齿根应力的计算方法。并通过实验进行分析。同时对修形齿轮与非修形齿轮作了对比分析实验。证明对重载齿轮进行修形能有效地改善齿根应力特性。     

硬齿面齿轮齿根裂纹扩展特性与剩余寿命研究

为了研究齿根裂纹对硬齿面齿轮疲劳寿命的影响,以某渐开线硬齿面齿轮为研究对象,基于断裂力学方法和疲劳裂纹扩展理论,分析研究了齿轮齿根疲劳裂纹扩展机制;建立了考虑载荷大小、初始裂纹大小以及初始裂纹位置等因素影响的硬齿面齿轮齿根裂纹扩展剩余寿命分析模型,研究了齿根裂纹不同扩展阶段的应力强度因子演变规律与裂纹扩展机制;根据某渐开线硬齿面齿轮副弯曲疲劳试验数据,对所建计算模型进行了分析与验证,证明了模型的准确性。结果表明,与Ⅱ型裂纹、Ⅲ型裂纹相比,Ⅰ型裂纹应力强度因子最大,从齿面到裂纹深度方向,其值逐渐减小;随载荷、裂纹长度、裂纹宽度以及初始裂纹距齿宽中心位置的距离等因素的增大,裂纹扩展剩余寿命都随之减小。     

点蚀缺陷对直齿圆柱齿轮工作应力影响规律的研究

齿面点蚀是造成齿轮传动系统噪声和振动的主要原因,建立了含有椭球型点蚀缺陷的直齿圆柱齿轮实体模型,采用有限单元法分析了这类齿轮的齿面接触应力和齿根弯曲应力,并与无缺陷齿轮进行对比分析。结果表明:在同样的载荷作用下,点蚀坑附近的齿面接触应力与齿根弯曲应力相较于无缺陷轮齿的对应应力会分别增大约130%和30%,且沿齿宽方向应力分布不均匀性显著增大。     

H—3型低噪声双圆弧齿轮的齿形设计及其实验研究

本文通过使双圆弧齿轮的齿面接触迹沿齿宽接近均布,设计出了一种低噪声双圆弧齿轮—H—3型双圆弧齿轮,对该齿型进行的有限元分析和在封闭功率流齿轮实验台上进行的齿根应力及噪声实验表明:H—3型双圆弧齿轮的噪声和齿根应力均比JB2940—81型双圆弧齿轮有所下降。     

大模数齿轮断齿的修复

轮齿折断主要有两种: (1)弯曲疲劳折断 齿轮啮合时,轮齿相当于悬臂梁,齿根处弯曲应力最大,由于齿轮的转动,使轮齿多次重复受载,因而齿根处会产生疲劳裂纹,裂纹扩展,导致轮齿折断。 (2)过载折断 轮齿受到短时过载或冲击载荷,或者轮齿严重磨损减薄后,都可能发生过载折断。对于直齿圆柱齿轮,齿根裂纹一般从齿根沿齿向扩展,发生全齿折断。斜齿圆柱齿轮和人字齿轮,由于接触线为一斜线,因此裂纹往往从齿根沿斜线向齿顶方向发展而发生轮齿的局部折断。     

少齿差行星齿轮齿根弯曲应力计算方法研究

少齿差齿轮副在啮合时由于轮齿受载产生变形可能引发多对齿同时接触承载的情况[1],啮合齿对实际承担的载荷将下降。少齿差齿轮副啮合时存在多对齿同时接触承载的现象,且由于内外齿轮齿廓的凹凸曲率非常接近,啮合时齿面接触面积较大,接触力为分布力,在计算齿根弯曲应力时不宜按集中力处理,这些情况使得准确计算少齿差齿轮副的齿根弯曲应力变得复杂。现以大量有限元计算分析为基础,综合考虑多对齿同时接触承载这一情况,建立了适用于少齿差齿轮副齿根弯曲应力的计算方法,并进行了实验验证。     

风电行星轮系动态啮合特性分析

时变风载是风电增速齿轮系破坏的重要原因之一,因此对处于极端恶劣工况风电增速齿轮系动态啮合研究非常重要。以风电斜齿行星轮系为对象,考虑齿侧间隙、轴承游隙及摩擦对啮合的影响,建立了风电斜齿行星齿轮系有限元模型。采用非线性动力学方法,研究了行星齿轮与太阳轮、内齿轮啮合过程中其齿根弯曲应力的变化规律,分析了转速对其啮合冲击应力的影响。通过分析计算得出:转速增加能使齿根弯曲应力曲线提前,行星轮的冲击应力不一定会随着转速的提升而变大;齿轮箱和传动轴受到的冲击应力会随着转速的提升而变大,同时冲力应力曲线整体前移。     

非对称齿廓齿轮弯曲疲劳强度理论分析与试验

为提高齿轮承载能力设计齿轮两侧压力角不等的非对称渐开线新齿形,推导双压力角非对称齿廓齿轮工作齿侧与非工作齿侧的渐开线齿廓方程和齿根过渡曲线方程,通过迭代计算和优化策略提出非对称齿廓齿轮疲劳强度解析法计算公式。编制生成非对称齿轮齿廓的参数化程序,在此基础上建立非对称齿廓齿轮有限元分析模型。通过解析法对不同压力角组合的非对称齿廓齿轮弯曲应力和危险截面位置计算得出,随着工作齿侧压力角的增大齿根最大弯曲应力逐渐降低,单齿啮合区向齿顶偏移;通过对有限元模型进行计算得出的结果与解析法一致,应用最小二乘法拟合出非对称齿廓齿轮齿根弯曲应力随工作齿侧压力角变化的计算公式。采用数控电火花线切割方法加工制造非对称与标准齿廓齿轮,在高频疲劳试验机上采用双齿脉动加载方法对其进行疲劳强度试验。试验结果表明,非对称齿廓齿轮在相同寿命下比对称齿轮极限载荷提高了50%,非对称齿廓齿轮的应力值变化趋势与前两种方法是一致的。     

基于ANSYS的齿根过渡曲线形状优化研究

齿根过渡曲线形状对齿轮强度的影响很大。利用SolidWorks齿轮参数化建模,其中齿根过渡曲线采用多段圆弧;基于啮合齿轮的接触分析,以齿根最大von-Mises应力的极小值为目标变量,采用ANSYS Workbench对齿根过渡曲线形状进行了优化研究,优化后的过渡曲线可以大幅度改善齿轮齿根受力情况、降低齿轮损坏的机率。通过实验验证了本方法的可行性,同时对获取最佳齿根过渡曲线形状具有理论指导意义。     

基于Pro/E和ANSYS的渐开线齿轮的参数化精确建模及接触分析

介绍了Pro/E建模软件进行渐开线齿轮精确建模的参数化方法及步骤,使得建模更加方便,其中利用渐开线方程,保证了渐开线齿轮齿廓的准确性。利用Pro/E与ANSYS的专用接口,将在Pro/E中建立的实体模型方便地导入到ANSYS中,进行网格划分、加载及求解。通过对于一个个间断的啮合点的接触应力的静力学分析,从而实现对单对轮齿从齿根到齿顶的连续啮合过程中接触应力的仿真分析,进一步了解齿轮啮合过程中从齿根到齿顶接触应力的变化规律,从而验证了ANSYS进行有限元接触分析的精确性,为齿轮的优化设计提供了理论依据     

双圆弧齿轮凸、凹齿同时加载的齿腰弯曲应力

根据任意转角位置的双圆弧齿轮齿廓数学模型,运用Pro/E软件构建了双圆弧齿轮模型,首先分析比较了仅在凸齿处加载和在凸、凹齿处同时加载两种不同加载方式时的齿腰弯曲应力,然后在轮齿的凸、凹齿处同时加载,对齿腰处的弯曲应力进行了有限元分析,得出了双圆弧齿轮齿腰弯曲应力与螺旋角、模数、齿数的关系曲线。其分析结果将为双圆弧齿轮设计和制造等提供参考依据。     

渐开线齿轮齿根曲率半径对齿根应力的影响

基于任意转角位置的渐开线齿轮齿廓数学模型,构建了齿根任一点局部应力的折截面法计算数学模型,提出了渐开线齿轮齿根过渡曲线曲率半径的计算公式,并验证了曲率半径计算公式的准确性,应用齿根应力计算数学模型分析讨论了不同参数条件下曲率半径对齿根应力的影响.其分析结果将为渐开线齿轮设计、参数优化选择等提供参考数据,同时为齿根应力数值分析提供了新的数学模型.     

A study on the bending stress of the hollow sun gear in a planetary gear train

Generally, planetary gear type traveling reduction gear is composed of multiple planetary gear stages and has a hollow sun gear in the last stage planetary gear. In designing reduction gear, it is important to evaluate accurately the bending stress at the tooth root of the sun gear as the sun gear is the weakest component in the reduction gear system. Although bending stress can be calculated easily using gear standard codes such as the American Gear Manufacturers Association (AGMA) and International Organization for Standardization (ISO) 6336 for almost all gears, meticulous calculation is needed for the hollow sun gear because of its low backup ratio (rim thickness divided by tooth height) and comparatively large root fillet radius. In this study, a finite element analysis (FEA) is carried out to investigate the effect of rim thickness and root fillet radius on bending stress at the tooth root of the hollow sun gear. In standard codes, bending stress at the tooth root is calculated linearly with a constant slope for the backup ratio below 1.2. However, the effect of the rim thickness on bending stress is more complex in the planetary gear system. Bending stresses calculated by FEA with various backup ratios and root filler radii are compared with the bending stresses calculated by the standard codes.     

非对称塑料齿轮弯曲应力的解析法计算

介绍了非对称渐开线塑料齿轮弯曲应力解析法的计算公式,根据尼曼实验曲线得出了重合度系数的解析表达式,并推导了齿顶到各特性啮合点的距离公式。通过实例计算了各特性啮合点的齿根弯曲应力,说明了非对称渐开线塑料齿轮比对称塑料齿轮具有更高的承载能力。     

渐开线齿轮滚刀齿顶圆弧的合理设计

本文阐述了滚刀滚齿时齿轮齿根过渡曲线的延长渐开线的等距线与齿轮齿形渐开线的关系。指出通过计算作出图形，可分析出滚刀齿顶圆弧的设计是否合理。说明了在设计滚刀时应尽量增大齿顶圆弧，以减少应力集中，增加齿根强度     

高重合度摆线内齿轮副齿面接触强度研究

合理的齿轮强度计算是实现齿轮结构设计及优化、保证留有适当裕量的基础。高重合度摆线内齿轮副同时参与啮合的轮齿对数较多,齿根弯曲应力很小,所以只需考虑齿面接触强度问题。基于改进能量法和赫兹弹性理论,推导了理想条件下该齿轮副的时变啮合刚度、齿间载荷分配和齿面接触强度计算模型。鉴于共轭齿廓节点处曲率半径为零,研究了节点附近不参与啮合的齿廓修形区域优化问题,在此基础上,通过将齿轮加工中产生的各种误差及侧隙转化为理论齿廓公法线上的偏移量,分析了不同加工误差对承载特性的影响程度,并在ABAQUS中进行了加载接触有限元分析验证。结果表明,该齿轮副对加工误差（侧隙）非常敏感,即对精度要求很高,为齿面接触强度计算和误差控制提供了技术支持。