采煤机176 mm节距复合齿形行走轮动态力学仿真

行走轮与销轨的啮合属于非共轭传动,传统齿轮强度校核方法对行走轮不再适用,以往对行走轮强度的校核大多采用有限元静态力学仿真分析,而静态力学仿真分析不能准确反映行走轮轮齿的实际受力状态,计算结果略有偏差。为了能比较准确地校核采煤机176 mm节距复合齿形行走轮的强度,利用Solid Edge和ANSYS软件对176 mm节距复合齿形行走轮建立动态力学仿真模型,提取齿面接触应力与齿根弯曲应力随时间的变化的仿真计算数据,并绘制成曲线,通过对比仿真结果和行走轮材料的许用应力值,发现176 mm节距复合齿形行走轮可以满足采煤机1 500 k N牵引力的使用要求,与此同时总结了行走轮轮齿从进入啮合到脱开啮合过程中,接触应力和弯曲应力随时间的变化规律,得到了行走轮出现接触应力峰值和弯曲应力峰值时行走轮与销轨啮合的位置,为今后优化行走轮齿形提供了依据;通过对比理论计算结果与仿真结果,验证了仿真结果的正确性。     

采煤机行走轮轮齿与销齿啮合的接触强度研究

针对采煤机行走轮、销排啮合出现的轮齿断裂的问题,提出采用有限元方法对轮齿、销齿啮合处的接触应力进行研究。以某型采煤机为例,通过选用行走轮中一个轮齿、销齿的啮合作为研究对象,开展了行走轮及销排的结构性能研究。研究结果表明:轮齿啮合处应力小于材料屈服强度,满足静强度要求,但由于制造加工过程中存在表面微裂纹及表面磨损,裂纹或磨损尖端在接触应力的往复作用下,产生塑性区,并积累塑性变形最终形成裂纹萌生、扩展直至断裂的现象。分析结果与实际情况一致,说明了分析方法的可适用性,该方法可以为行走轮等类似产品的设计研发提供理论指导。     

以三维有限单元法为基础分析不同螺旋角的双圆弧轮齿的齿根应力

本文应用三维有限单元法对双圆弧轮齿齿面位移和齿根应力进行了计算,得到不同接触区宽度时齿面载荷分布和轮齿最大齿根应力公式。齿根应力的电测结果与有限元分析基本一致。     

弧齿锥齿轮啮合过程动态应力分析

介绍了利用ANSYS对弧齿锥齿轮进行瞬态啮合的前置处理、划分网格、使加约束的方法。基于目前弧齿锥齿轮的应力分析研究现状。对齿面啮合质量进行了齿面接触分析(TCA),并且利用在CAE方面有很强能的ANSYS软件对弧齿锥齿轮进行啮合状态下的动态仿真[5-7],得到较为准确的齿面接触应力和齿根弯曲应力。建立了弧齿锥齿轮三维有限元非线性接触模型,对弧齿锥齿轮在一定的转速和负载转矩下进行了动态啮合仿真,得到了一个啮合周期下的齿轮齿面接触应力和齿根弯曲应力的变化规律。进行了轮齿加载接触分析(LTCA),得到了轮齿啮合传动中的齿面接触应力、弯曲应力变化过程。该方法可以进一步为弧齿锥齿轮强度分析和疲劳寿命计算提供理论依据。     

行星传动动态啮合有限元仿真分析

为探究行星齿轮传动过程中啮合轮齿的应力分布规律,运用AbAQUS建立了行星齿轮啮合副的有限元模型,采用非线性静态通用设置对齿轮的接触过程进行了准静态接触仿真分析,并采用显式动态分析模拟齿轮转动,将两种分析结果中接触应力与齿根应力的变化情况与传统理论计算结果进行对比,得到了模拟齿轮的动态接触应力与齿根应力的分布,本文对行星轮传动的设计以及齿轮副动态啮合特性的研究提供更为准确的分析方法。     

基于LS-DYNA的采煤机行走轮与销排的接触动力学分析

由于煤矿井下地质环境复杂,给采煤机的截割机构造成无规则的冲击载荷作用,影响采煤机的正常运行。因此,利用LS-DYNA仿真分析软件建立了采煤机行走轮和销排接触时的动力学模型,对其实际工作时的接触动力学情况进行了仿真分析。结果表明行走轮的轮齿进入啮合和脱开啮合时会产生明显的应力突变,且在一个齿轮啮合时节线冲击比较明显,可以通过降低销排的节距,使行走轮和销排啮合时的重合度增加,能有效降低啮合时的接触应力,提升采煤机行走机构工作时的使用寿命。     

谐波减速器中双圆弧柔轮的齿形修形及试验研究

针对实际工况中,谐波减速器双圆弧柔轮在啮合传动过程中存在齿轮干涉问题,基于柔轮与刚轮齿面接触分析的有限元法,对柔轮轮齿采用两段螺旋线修形方法进行修形,然后对样机进行了综合性能测试。结果表明,修形后的柔轮对刚轮齿面接触应力最大为72 MPa,相比修形前减小了368 MPa,且修形后的柔轮其他位置的齿面接触应力略高于修形前,不仅有效避免了齿轮干涉问题,还提高了谐波减速器的啮合传动性能;样机的对比测试也验证了柔轮修形后的谐波减速器各项传动性能均优于修形前。该项研究为谐波减速器系统的动态特性和啮合特性分析提供了有益参考。     

对数修形斜齿轮的接触分析

齿轮修形能减少轮齿边缘应力集中,提高其接触疲劳强度。首次将对数修形曲线应用在斜齿圆柱齿轮修形设计上,建立了斜齿轮接触分析的力学模型,计算分析单齿啮合及双齿啮合时接触区内接触应力分布以及轮齿表层内Mises应力场。结果表明,在不同啮合位置轮齿端部应力集中程度不同;对数修形后的斜齿轮轮齿端部应力集中状况得到了显著的改善;不同接触线上的修形量不同,使得不同啮合位置齿面修形达到相同效果。     

直齿轮承载接触分析与强度计算

利用轮齿接触分析(TCA)和轮齿承载接触分析(LTCA)对直齿轮副进行了啮合仿真。在此基础上,结合弹性理论,计算了各啮合点上的接触应力。利用有限元应力影响矩阵法分析了齿根应力分布变化过程。根据LTCA的计算结果,提出了一种齿轮寿命近似计算方法,估算了直齿轮副的寿命。最后,基于MATLAB语言开发了直齿轮齿面啮合分析与修形设计软件。     

实际工况下啮合传动的弹性接触算法

在实际工况条件下，对轮齿接触的可靠分析必须考虑各种误差和加载的影响。应用空间共轭曲面啮合原理和接触有限元理论，给出了基于接触齿面几何的弹性接触问题完全数值解法。以环面包络蜗杆传动副为研究对象。分析了该算法在啮合传动计算中应用的完整过程，求解了在加载情况下传动副的真实接触区、误差影响下接触区的变化情况、某一瞬时蜗轮工作齿面的最大接触应力和某一瞬时同时啮合的轮齿对数等问题。     

航空齿轮的疲劳寿命分析

给出了一种利用有限元仿真软件求解航空分扭级和并车级齿轮在啮合过程中的最大接触应力和最大弯曲应力的变化情况的方法.通过不同应力计算标准计算出航空齿轮的最大接触应力与齿根处的最大弯曲应力,并与仿真结果进行比较.结果表明并车级齿轮在啮合过程中靠近轮齿端面和齿顶的地方均存在一定的边缘接触.由于边缘接触易引起应力集中,从而大大影...     

齿轮接触应力和温度场分析

为了得到齿轮啮合过程中轮齿接触面的接触应力分布及温度场分布,建立了啮合齿轮接触应力和温度的分析模型,采用赫兹接触理论对标准渐开线齿轮的接触应力分布进行分析,并通过有限元温度场分析方法对齿轮温度场的分布情况进行了分析;研究了啮合过程中轮齿接触点相对滑动速度、齿面摩擦因数及摩擦热流密度的计算方法,得到了啮合齿轮接触应力分布和温度场分布。     

矿用减速器斜齿轮副动态啮合仿真分析

利用大型有限元分析软件ANSYS建立了某矿用减速器变位斜齿轮副多齿对啮合的有限元非缌性接触分析模型.基于该模型,对齿轮副进行了在一定工况下的动态啮合仿真分析,得出瞬态啮合时轮齿的接触状态、接触应力、齿根弯曲应力以及主从动齿轮的转矩、转速随啮合位置变化的规律符合实际啮合规律,同时得到最恶接触位置,并在此位置进行了静态接触强度分析.分析结果表明,动态啮合仿真能够真实反映轮齿的接触状态、接触应力以及齿根弯曲应力的动态变化,静态接触分析进一步验证动态啮合分析的可靠性,也为疲劳寿命分析提供了依据.     

采煤机行走轮轮齿性能的优化研究

行走轮作为采煤机中重要的组成部分,其轮齿失效会对整个机器的可靠性产生不良影响。基于此,对采煤机行走机构主要结构和原理进行简要介绍,利用有限元方法建立了行走轮轮齿与销排销齿的啮合模型,分析了两齿面接触时的情况,根据分析结果提出行走轮轮齿性能优化措施。     

非正交面齿轮齿面建模及分析

根据非正交面齿轮的啮合传动原理,建立了非正交面齿轮的齿面数学模型,并以此为基础分别对轮齿根切情况、齿顶变尖情况以及轮齿的有效齿长进行了分析。     

风电增速齿轮系统接触动力学建模与分析

用参数化设计方法精确地建立风电增速齿轮模型,并根据风电增速齿轮副的承载和结构特点,建立了风电增速齿轮三维有限元模型,对风电增速齿轮啮合传动进行接触动力学分析,由瞬态动力学模拟计算得到了齿轮副在啮合过程中不同时刻的齿面接触应力、齿根弯曲应力等变化情况,并对增速齿轮在啮合传动过程中齿根应力、轮齿啮合应力和齿宽方向应力的变化趋势进行了较为详细的分析,进而为风电增速齿轮的优化设计和分析提供了有效的理论依据。     

直齿面齿轮加载啮合有限元仿真分析

研究正交面齿轮在加载条件下面齿轮啮合的传动性能参数、齿面接触应力和轮齿弯曲应力变化规律的有限元分析计算关键技术,以赫兹接触应力解析公式计算结果为对比,提出接触应力和弯曲应力计算的有限元网格密度确定方法。根据面齿轮重合度,分析面齿轮加载啮合仿真的五齿模型和七齿模型适用场合,给出面齿轮在啮合过程中的齿面接触应力和齿根弯曲应力最大值位置,计算面齿轮多齿模型接触应力及弯曲应力极值,准确得到面齿轮传动的重合度、传动误差、载荷分布系数等传动性能参数,以及载荷对这些传动性能参数的影响规律。研究结果表明,赫兹接触应力解析公式计算的结果合理地确定了有限元模型的网格密度,有限元仿真得到的应力值可靠,传动性能参数的分析结论正确。     

接触区偏移对螺旋锥齿轮齿根弯曲强度的影响

采用强度公式分析螺旋锥齿轮齿面接触区偏移对其啮合传动的齿根弯曲强度的影响;研究齿面接触区偏移的螺旋锥齿轮切齿调整参数计算方法;建立螺旋锥齿轮接触区偏移的动态接触有限元模型,利用有限元分析软件Abaqus计算接触区偏移的螺旋锥齿轮动态啮合齿根弯曲应力。计算结果表明为提高螺旋锥齿轮齿根弯曲强度性能,在轻载情况下,正车面接触区位于齿面中部较好;在重载情况下,正车面接触区应适量偏向小端;无论轻载还是重载情况下,倒车面接触区应适量偏向大端。     

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。     

采煤机销轨轮的重合度计算

采用齿轮啮合原理中的齿形法线法,推导采煤机牵引行走装置中销轨轮齿廓曲线的参数方程,从理论上分析计算其重合度,并结合实例给出计算示例.该方法对销轨轮的设计、制造具有一定的实用意义.