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。     

熔体齿轮泵热特性分析

为研究熔体齿轮泵在输送高温高压介质,其齿轮产生热变形的情况。采用ProE进行实体建模,建立其中心轮和四个行星轮的3D模型。并基于热传导理论,建立中心轮和行星轮在高温介质中本体稳态温度场。由此,利用ANSYS软件对热和结构两个物理场进行耦合,模拟分析中心轮和行星轮在传输高温介质过程中热应力和热变形。结果表明,各齿的表面温度要略高于中间截面的温度,从齿顶到齿根温度有下降趋势,且梯度逐渐增大;整个啮合区域中两端温度偏低,其他区域温度梯度很小;中心轮最大热应力位于啮合处的齿根上,行星轮最大热应力位于啮合处的齿顶上,这两个位置是热应力破坏最危险的部位;中心轮的热变形会小于行星轮的热变形,热变形使得中心轮整体向外膨胀呈现凹形,热变形使得行星轮整体向外膨胀呈现梯形,这样就会造成卡齿,使得熔体齿轮泵无法正常运行。     

刀尖圆弧半径对渐开线齿轮齿根应力的影响

提出了基于任意转角位置的渐开线齿轮齿面数学模型的齿根任一点局部应力的折截面法计算数学模型.运用该数学模型分析了刀尖圆弧半径对齿根应力及应力分布的影响.其计算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.     

考虑热弹耦合的斜齿轮接触特性及修形研究

利用ANSYS-APDL参数化建模,建立可以考虑不同齿顶修缘量的斜齿轮啮合模型。通过赫兹接触理论和摩擦学原理,计算有限元模型的边界条件和载荷,得到齿轮副本体温度场的分布。将齿轮本体温度场作为体载荷施加在啮合齿轮副上,分别对齿轮系统进行结构分析、热变形分析以及热弹耦合分析。通过对比结构分析和热弹耦合分析结果中齿轮变形和应力分布以及传动误差的分布,研究齿轮系统温度场对齿轮接触特性的影响,确定考虑齿轮系统热变形的齿廓修形参数。将修形前后齿面温度场的分布结果以及热弹耦合分析结果进行对比。结果表明轮齿热变形对啮合性能影响显著,因此修行时应考虑齿轮热变形影响。     

直齿圆柱齿轮齿根三维弹性应力分析

采用有限元软件ANSYS提供的子模型技术,对有限宽度(齿宽系数=0.03~1.2)渐开线直齿圆柱齿轮齿根附近三维弹性应力场进行了详细分析;重点研究了齿根附近应力与齿轮宽度之间的关系。结果表明,齿根应力沿宽度分布是不均匀的,其最大值及相应位置与宽度有关;有限宽度直齿圆柱齿轮齿根应力最大值大于按平面应变假设计算得到的结果;齿根附近总位移沿宽度分布也不均匀,在靠近表面附近有较明显的变化。     

旋转闪蒸干燥机叶片的瞬态热分析

利用大型有限元分析软件对旋转闪蒸干燥机的打散叶片进行了热-结构耦合场的分析,得到了高温瞬态下叶片的热应力分布等值线图和位移等值线图,并找到了最大应力和最大变形节点的位置.     

用弹性理论分析内齿轮齿根应力

本文首先推导出内啮合圆柱直齿轮的齿形计算法,其次用二维弹性理论和近似内齿轮齿形的映像函数(映像图形)进行齿根应力分析,表明其计算结果与由有限元法得到的结果及测定结果是一致的,最后用这种分析法对不同齿数,不同变位系数的内齿轮进行齿根应力分析,阐明变位,负荷位置等对齿根应力的影响以及最大齿根应力产生位置。     

斜齿轮啮合过程齿根应力的实验研究

本文提出了一种可用于测量斜齿轮副啮合过程齿根应力和变形的静态加载实验装置，给出了实验台设计程序。按文中所提设计原理及程序可方便地设计出不同斜齿轮参数的静态加载实验台。文中经一对斜齿轮副为例详细测量了齿轮副在啮合过程中齿根应力沿齿向分布及齿宽向分布及齿宽各截面的应力波形，并与计算结果进行了对比分析。     

渐开线齿轮齿根应力分析

提出了基于任意转角位置的渐开线齿轮齿廓数学模型的齿根任一点局部应力的折截面法计算数学模型,并验证了该数学模型中曲率半径计算公式的准确性.运用该数学模型实现了不同的刀廓构成参数和齿轮齿数对齿根最大应力、应力分布影响的数值分析.其计算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.     

非均荷载下齿向应力与轮齿变形的数值模拟

基于齿轮的精确建模对数值仿真精度的巨大影响,采用APDL-Maltab的参数化建模编程技术,通过对齿廓曲线的推导,建立了比较精确的齿轮模型。提出跑合前载荷沿接触线呈线性分布和跑合后呈三次抛物线分布的模拟方法,进而推导出跑合前后齿向荷载的分布曲线。对均布荷载、线性分布和三次抛物线分布的非均荷载作用下,齿宽方向上齿根最大应力和啮合线上轮齿变形的变化规律进行了比较研究,验证了齿端刚度效应和齿根应力、轮齿变形的连续性。非均荷载下齿根应力和轮齿变形的数值模拟表明:齿向荷载的不均匀性和齿端效应,使得齿根最大应力增大,轮齿最大变形减小。上述研究对于优化齿形设计和改善齿向荷载分布等具有一定的理论价值。     

差速器齿轮参数化建模与齿根应力比较分析

根据圆锥齿轮的成型原理,以建立的数学模型为基础,实现了对直齿锥齿轮的参数化建模。利用柔度矩阵法,完成了对直齿锥齿轮沿接触线载荷分布情况的讨论分析,并以普通直齿锥齿轮与差速器齿轮进行了分别分析比较。利用有限元法得到的载荷分布结果,对两种锥齿轮进行实际加载分析,结果表明,通过对齿轮结构型式的改变,差速器齿轮沿接触线的载荷分布更趋于均匀,并且齿根应力得到了一定程度的改善,这为进一步通过改变差速器齿轮结构来提高齿轮强度提供了一定的参考。     

纳米复合陶瓷残余热应力的有限元模拟

基于对纳米复合陶瓷微观结构的观察和分析所建立的微观结构模型,运用有限元方法详细研究了材料内部残余热应力的大小与分布形态。计算结果表明,基体内不仅存在拉应力区,而且存在不同程度和范围的压应力区,拉、压应力区的结构形式与弥散相颗粒的分布方式密切相关。研究表明,利用微观结构模型进行的残余应力分析可以反映第二相颗粒大小、含量和分布对残余应力的影响,热残余应力的大小和分布与材料的微观结构有着密切的关系。     

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.     

基于有限元法的变齿厚内齿轮包络外转子鼓形蜗杆热力学分析

变齿厚内齿轮鼓形蜗杆传动是一种新型蜗杆传动,它由变齿厚内齿轮和利用包络形成的鼓形蜗杆两部分组成。它具有体积小、重量轻、结构紧凑以及大传动比等特点,在机器人智能关节领域有着广阔的应用前景。蜗杆传动在工作时会产生大量的热,同时电机置于蜗杆内部也会产生大量的热,使蜗轮蜗杆发生变形,产生热应力。为了掌握内齿轮包络鼓形蜗杆传动副的热应力分布及其热变形情况,探讨温度对最大应力的影响,做了以下研究。首先,利用微分几何与啮合理论通过Creo建立齿面数学模型;其次,将模型导入Ansys Workbench中对其进行热分析和热力学分析;最后,利用参数化设计的方法,分析出在特定结构载荷的作用下,温度对蜗轮蜗杆的最大等效应力的影响,并得出最大应力与温度变化的关系曲线。     

基于ANSYS的渐开线斜齿轮的齿根应力分析

利用Pro/E强大的三维实体设计功能,精确地实现了斜齿轮的三维建模.Pro/E与ANSYS的连接,将模型导入ANSYS软件中.在精确建模的基础上,确定了最恶加载线的位置及载荷沿接触线的分布状态,应用有限元法计算了这种载荷分布下轮齿的变形及齿根应力.提出了精确、迅速计算最大齿根应力的方法,较常规的计算方法更符合实际情况,得到的结果更为可靠.     

分网方式对齿根应力的影响研究

有限元网格划分是进行有限元数值模拟分析至关重要的一步,它直接影响后续数值计算分析结果的精确性。当前进行齿轮有限元计算时对齿轮的网格划分各不相同,计算得出的结果之间的差异也无法加以辨别。一些人也通过实验手段对计算结果进行对比分析,但是由于缺少相应的测试手段,很难对齿轮整体分析结果进行测试。在进行齿轮啮合的有限元分析过程中采用四种不同的分网方式对齿轮齿根部位进行网格划分,通过比较各分网方式下受压和受拉部位不同路径上齿根综合应力数值趋势图来说明各分网方式对齿根应力分析结果的影响,这对齿轮齿根应力的有限元计算具有现实意义及借鉴价值。     

基于X射线技术的齿轮根部残余应力测定方法研究

齿根部横向残余应力的合理分布对齿轮弯曲疲劳强度的影响极大,但鉴于齿轮的几何形状,目前工程上一般采用切齿暴露齿根的方法(有损检测)来完成横向残余应力的测定。为了在不破坏材料表面原有应力状态的条件下,还能较为准确的测得齿轮根部横向残余应力(无损检测),本文拟通过理论分析及试验测定相结合的方法,推导齿轮齿根横向与纵向残余应力的关系方程,得出在已知无应力布拉格角θ_0的条件下,利用X射线法测得的齿轮根部纵向残余应力推导出横向残余应力的大小,为齿轮齿根横向残余应力的准确测定提供参考。     

双圆弧齿轮轮齿弯曲应力计算

本文利用三维有限元法,据GB12759—91型双圆弧齿轮轮齿的齿根和齿腰弯曲应力沿齿向分布、螺旋角β大小和接触迹线偏差△J,对双圆弧齿轮齿根和齿腰弯曲应力大小的影响等进行了较全面的计算分析。在此基础上,归纳得出双圆弧齿轮轮齿锐角端螺旋角应力影响系数K_(Fβ)、K_(Yβ)和齿端应力增加系数K_(FE)、K_(YE)以及接触迹线偏移的应力影响系数。     

基于有限元法的滚切外齿轮齿根应力分析

利用ANSYS有限元软件对滚切外齿轮进行建模,并对滚切外齿轮的齿根应力分布进行了分析.通过对比传统的滚切外齿轮计算方法与有限元分析方法,提出了轮齿的总体应力分布具有梁的分布特性,齿根危险截面应力的最大值位于现行算法所确定的平面上方的齿根圆角处.     

渐开线圆柱齿轮齿廓修形量对轮齿应力的影响

通过对渐开线齿轮修形的分析与研究,采用新的修形方法对渐开线齿轮非工作面进行修形,并建立渐开线齿轮非工作面齿廓方程,根据齿廓方程建立不同修形量的有限元模型,运用Ansys Workbench对单个轮齿进行静力有限元分析,得到齿轮齿根应力云图,通过不同修形量之间的对比,得到修形量与齿根应力变化关系。结果表明,对齿轮进行修形可改善轮齿应力分布,随着修形量的增加,齿根应力呈现减小的趋势。