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。     

考虑表面粗糙度的面齿轮齿面接触应力分析

根据齿轮啮合原理,得出了面齿轮的齿面方程,求得面齿轮齿面曲率。结合赫兹接触理论,推导了点接触面齿轮传动接触点的接触应力及应力沿齿面的分布规律,从齿根到齿顶,齿面接触应力先增大后减小,在靠近齿面中点处达到最大值。由粗糙表面接触理论,分析了面齿轮齿面微观弹塑性变形时的接触面积,并得到粗糙齿面接触时面齿轮齿面接触应力及其分布。对比分析了几种不同粗糙度条件下面齿轮齿面接触应力的变化规律,结果表明:齿面接触应力随表面粗糙度的增大而增大,与齿根处相比,齿顶接触应力受表面粗糙度影响更大。文中的分析可为面齿轮磨损及润滑机理的研究提供依据。     

基于应力释放提高齿轮弯曲强度方法的研究

齿轮齿根圆角部位的应力集中是影响齿轮弯曲疲劳的重要因素,为了提高齿轮的弯曲疲劳强度,在齿面开应力释放圆孔使齿根应力重新分布来减小齿根最大弯曲拉应力。采用二维有限元计算圆孔的半径及最佳位置,通过三维有限元模型进行验证及接触应力计算,并进行弯曲疲劳极限分析。结果表明:对于选定参数的齿轮,齿面开圆孔可以使齿根应力重新分布来减小齿根最大弯曲拉应力,大大提高齿轮的弯曲疲劳寿命并减小齿轮质量;但应力的减小与开孔的位置及圆孔的大小有很大关系,存在最佳的圆孔大小和圆孔位置;齿轮参数不同也会引起最佳圆孔位置和大小的改变,并且齿根应力的微量减少都会使弯曲疲劳寿命大幅度提高。     

超大模数齿轮的参数化建模及接触分析

超大模数齿轮缺乏成熟的强度计算理论.针对风电安装船齿轮齿条式升降系统中所设计的超大模数渐开线圆柱齿轮,通过分析渐开线齿轮变位原理,基于Pro/E建立精确的齿轮齿条啮合参数化模型.在分析升降系统实际工况的基础上,研究齿轮齿条在一个啮合周期内接触应力及弯曲应力的变化规律.结果显示,接触应力在齿面成不均匀分布,发生较明显的边缘效应;齿根拉应力与压应力大小不同;最大接触应力发生在单齿啮合区的下界点上,最大弯曲应力出现在单齿啮合区上界点上.     

非对称圆弧齿线圆柱齿轮建模与强度分析

为了提高圆弧齿线圆柱齿轮的强度,提出了双压力角非对称齿形设计。以双压力角铣刀盘为假想齿条,根据展成运动原理,推导齿面数学模型,获得齿面离散点坐标;在Pro/E中采用逆向建模的方法,建立高精度的非对称圆弧齿线圆柱齿轮模型;借助ABAQUS软件,分析工作载荷下两组压力角为25°/20°和25°/20°齿轮副的应力情况,提取出轮齿的齿面接触应力和齿根弯曲应力曲线。结果表明:大轮、小轮齿面的最大拟合误差分别为0.025mm、0.023mm;大压力角圆弧齿线圆柱齿轮能够显著提高轮齿的强度性能。     

大功率船用齿轮箱斜齿轮的有限元接触研究

为了更好地了解和掌握大功率船用齿轮箱的齿轮在啮合过程中的接触应力分布情况,在有限元基本理论的基础上,采用有限元软件ANSYS/Ls-dyna对该齿轮箱中的其中一对渐开线斜齿轮进行了接触分析,得到了齿轮啮合过程中的应力分布情况及最大接触应力,为齿廓修形提供了重要依据;最后,将修形前后齿轮的应力分布情况进行了对比分析。研究结果表明,该船用齿轮箱齿轮最大应力小于材料的强度极限,满足使用要求;并且修形后齿轮的接触应力和齿根应力较修形前均减小了13%左右,可以有效地减小齿顶和齿根的应力集中现象,为斜齿轮修形打下了良好的基础。     

斜线齿面齿轮插齿加工及有限元分析

接触强度和弯曲强度直接影响着斜线齿面齿轮副的使用寿命,是其设计的重要指标。以斜线齿面齿轮副为基础,研究准共轭齿廓的展成原理,建立面齿轮齿面的精确数学模型,并进行齿宽设计;采用逆向建模软件CATIA建立高精度实体模型,利用ABAQUS对齿轮副进行有限元分析,提取出倾角为0°和倾角为5°时两组不同的斜线齿面齿轮副的接触应力曲线和弯曲应力曲线,进行比较得出了弯曲应力和接触应力的产生位置和变化情况,为斜线齿面齿轮的可靠性提供了参考。     

自升式平台齿轮齿条参数优化研究

基于有限元软件ANSYS对某自升式平台齿轮齿条的强度进行了分析。从齿条齿宽和齿轮齿条齿根圆角半径2个方面研究探讨了提高齿轮强度的方法,并对齿条齿宽和齿轮齿条的齿根圆角半径进行了优化。研究结果表明,适当增大齿条齿宽可以减小齿轮齿条的接触应力,增大齿轮齿条的齿根圆角半径可以提高齿轮齿条的齿根弯曲强度。     

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。     

准双曲面齿轮齿面接触应力过程计算

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,在齿面接触分析（TCA）和承载接触分析（LTCA）的基础上,采用弹性力学中2个空间曲面弹性接触计算方法,计算了齿轮副在整个啮合过程中齿面最大接触应力的变化过程,指出了最大接触应力所在的齿面位置,这一点与现有的强度计算方法不同,为实际工程中准双曲面齿轮的接触强度设计与校核提供了更为准确的方法。     

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。     

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。     

齿面综合研磨率分析与研齿性能试验

首次通过对研齿过程的轮齿接触仿真,齿面瞬时接触应力、齿面滑动系数与齿面研磨概率的研究分析,建立了齿面综合研磨率的评价指标,并进行了研齿性能试验。结果表明,准双曲面齿轮齿面中部研磨要严重一些,靠齿根稍重些,靠齿顶稍轻些,这与传动误差变化规律一致。研齿能一定程度上降低齿形、齿距误差,尤其对轮齿的实际啮合精度改善明显,振动噪声均有较大下降。     

A surface wear model for hypoid gear pairs

In this paper, a methodology was proposed for simulation of surface wear of face-milled or face-hobbed hypoid gear pairs. The methodology combines Archard's wear model with a finite-element based hypoid gear contact model. The wear model requires the sliding distances and contact pressures to be computed along the contact zones at each rotational gear position. Formulations were proposed for computation of sliding distance along the tooth contact zones based on hypoid gear kinematics and geometry of the tooth surfaces, and the contact model was used to predict the normal contact pressure distributions. An example hypoid gear pair was analyzed for its wear behavior. Influences of gear position errors on wear patterns were demonstrated. An approximate method that is computationally more efficient was also proposed at the end.     

准双曲面齿轮运动参数和曲率特性的研究

文中根据机床加工调整参数,推导了准双曲面齿轮的齿面数学表达式,建立了准双曲面齿轮的三维模型,并通过数值迭代方法求解了准双曲面齿轮点接触弹流润滑分析所需的相对运动速度、卷吸速度以及瞬时接触椭圆长短轴方向的曲率等参数,为准双曲面齿轮弹流润滑分析奠定了基础。