基于有限元法的双圆弧弧齿锥齿轮章动传动接触特性分析

接触特性是表征齿轮传动性能的重要指标。为明晰双圆弧弧齿锥齿轮章动传动的接触特性,利用有限元法对其进行加载接触分析。首先,基于啮合原理推导双圆弧弧齿锥齿轮齿面方程并生成齿轮副的三维模型;其次,利用Ansys Workbench建立齿轮副有限元模型,分析了双圆弧锥齿轮副的齿面啮合状态;最后,分析负载与安装误差对齿轮副传动性能的影响规律。结果表明：双圆弧弧齿锥齿轮存在分别位于凹、凸齿面上的双点接触状态,且锥齿轮靠近小端部位为应力危险点;增大负载有利于提高齿轮啮合的重合度,降低齿间载荷分配系数,一定程度上可提高齿轮传动的平稳性;安装误差对齿轮副齿面接触状态有较大影响,负向偏置误差与正向章动角误差不利于齿轮承载与传动稳定,在实际应用中应合理调控。     

安装误差对双圆弧弧齿锥齿轮章动传动齿面接触特性的影响

双圆弧弧齿锥齿轮章动传动的齿面接触特性对安装误差极为敏感.为揭示安装误差对齿面接触特性的影响规律,开展了含安装误差的双圆弧弧齿锥齿轮齿面接触分析.推导出章动式双圆弧孤齿锥齿轮齿面方程;借助齿面接触分析(TCA)获得齿轮副的齿面接触迹线和几何传动误差;通过算例分析了内、外锥齿轮锥点误差及齿轮副轴线交角误差对双圆弧弧齿锥齿轮副齿面接触特性的影响规律.研究表明,随着各项安装误差的增大,齿轮副接触迹线沿齿高方向的偏移量增大;凸、凹齿面接触迹线沿齿高方向的偏移量对安装误差变化的敏感程度不同;正的安装误差比负的安装误差对齿轮副传动误差影响更大.为获得理想的啮合性能,应合理控制章动式双圆弧弧齿锥齿轮副的安装误差.     

内啮合双圆弧螺旋锥齿轮齿廓精确建模

基于章动传动中内啮合双圆弧螺旋锥齿轮(简称锥齿轮)的啮合原理推导齿面参数方程。在MATLAB软件中建立可控精度的内、外锥齿轮三维齿廓雏形,并通过编程对齿面进行裁剪得到完整的齿廓,实现了三维齿面模型的可控精度设计。最后将剪裁的齿面参数导入三维软件中,得到双圆弧螺旋锥齿轮的精确实体模型,并进行实际加工制造。     

双圆弧弧齿锥齿轮传动的切齿啮合分析

基于双圆弧齿轮的齿形特点 ,结合弧齿锥齿轮的加工原理 ,进行双圆弧弧齿锥齿轮的切齿啮合分析 ,得到了切齿啮合过程中的啮合方程、产形轮齿面方程以及双圆弧弧齿锥齿轮的通用齿面方程表达式     

双圆弧弧齿锥齿轮重合度研究

重合度是影响弧齿锥齿轮传动啮合性能的主要因素。双圆弧弧齿锥齿轮的端面重合度为零,其连续传动由纵向重合度保证。根据弧齿锥齿轮重合度的定义,提出了双圆弧齿廓弧齿锥齿轮重合度的定义,并采用线图法对其啮合过程进行了分析;建立了双圆弧齿廓弧齿锥齿轮重合度、多点啮合系数和多齿对接触系数等计算方法,给出了双圆弧弧齿锥齿轮连续传动的条件。应用提出的方法对试验齿轮的重合度进行了理论计算,计算结果与TCA分析结果相同,验证了所提出方法的正确性。     

双圆弧弧齿锥齿轮三维参数化模型的构建分析

基于弧齿锥齿轮单面切削法加工原理、渐开线展开原理及等角圆锥螺旋线形成原理,采用分阶式双圆弧齿廓,建立了双圆弧弧齿锥齿轮的模型.该模型为双圆弧弧齿锥齿轮的三维数字化设计、制造,啮合分析、运动学和动力学分析等进一步研究,提供了基础条件.     

任意转角位置的双渐开线齿轮的齿面数学模型

运用渐开线展开和曲线包络原理,建立了双渐开线齿轮端面齿廓数学模型,用数据验证了模型的准确性。在端面齿廓数学模型基础上建立了任意转角位置的双渐开线齿轮齿面数学模型,使用该模型获得了三种典型刀具齿顶圆弧半径的双渐开线齿轮三维仿真图形,并进行了啮合仿真,从而验证了齿面数学模型的正确性和可行性。该齿面数学模型表述简单,使用时无须坐标变换,能快速、真实地描述双渐开线齿轮任一轮齿在任意转角位置时齿面上的任一点。为双渐开线齿轮三维数字化设计、制造,啮合干涉、运动学和动力学分析提供了简捷的新理论依据。     

矿用低速重载双圆弧弧齿锥齿轮仿真分析

双圆弧弧齿锥齿轮是将双圆弧齿形应用在弧齿锥齿轮上的一种技术,齿形特点为齿长和齿高均为凸、凹齿廓相啮合,与普通的弧齿锥齿轮相比,具有承载能力高、使用寿命长的优点.然而由于双圆弧弧齿锥齿轮齿面几何复杂,研究较少,限制了它在我国的使用推广.基于双圆弧弧齿锥齿轮的加工原理建立了其数控加工模型,利用功能强大的前处理软件Hypermesh进行有限元网格划分,再将有限元模型导入到MSC.Marc中对一对给定具体参数的齿轮接触对进行动态啮合的非线性接触分析,仿真得到某啮合时刻的接触区及接触应力.将仿真得到的结果和理论计算结果进行对比,验证了仿真方法的正确性,为双圆弧弧齿锥齿轮疲劳寿命分析和推广应用提供了依据.     

双圆弧弧齿锥齿轮齿面接触分析

齿面接触分析是双圆弧弧齿锥齿轮啮合分析的有效工具,是进行加载齿面接触分析、有限元分析的基础.文中利用齿面接触分析(Tooth Contact Analysis,TCA)原理,结合双圆弧弧齿锥齿轮的齿形特点,对其TCA程序的关键内容及实现方法进行了介绍,实现了对双圆弧弧齿锥齿轮传动啮合质量的数值仿真分析.最后通过实例对该TCA程序进行了验证,为双圆弧孤齿锥齿轮的设计提供了有效的手段和方法.     

四圆弧弧齿锥齿轮啮合特性研究

四圆弧弧齿锥齿轮是将四圆弧齿廓应用在锥齿轮上而得到的一种新的锥齿轮。与圆柱齿轮类似,四圆弧齿廓弧齿锥齿轮同时啮合点数较双圆弧弧齿锥齿轮获得增加,能极大地提高齿轮的承载能力。通过对加工四圆弧弧齿锥齿轮的盘状铣刀与齿轮毛坯的切削过程的分析,绘制出了四圆弧弧齿锥齿轮的啮合线图,计算了多点啮合系数以及多对齿啮合系数,为四圆弧弧齿锥齿轮的强度计算以及尺寸设计提供了计算依据。     

双圆弧螺旋锥齿轮章动传动运动和动力学仿真

螺旋锥齿轮是机械中的重要的传动装置.基于章动运动,推导了双圆弧螺旋锥齿轮齿面方程,建立了章动传动中冕齿轮的三维模型.进一步建立了整个章动传动的三维模型.完成了章动传动的运动和动力仿真.     

基于Abaqus的双圆弧与四圆弧弧齿锥齿轮有限元分析

四圆弧弧齿锥齿轮是将四圆弧齿廓应用在弧齿锥齿轮上的一种新型齿轮。依据圆弧齿廓弧齿锥齿轮齿面方程,在Solid Works中构建了其三维模型,然后取其一对轮齿利用Abaqus软件进行静态有限元分析。同时对双圆弧弧齿锥齿轮进行了建模与有限元分析,通过对比发现,四圆弧弧齿锥齿轮承载能力比双圆弧弧齿锥齿轮提高了近30%。     

弧齿锥齿轮加载啮合特性有限元分析

基于齿轮啮合原理计算获得了弧齿锥齿轮精确的三维几何实体模型,并由此建立了齿轮加载啮合特性有限元分析模型,以赫兹接触解析法合理地确定了有限元的网格密度。根据弧齿锥齿轮副6齿对模型,获得了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的位置,并绘制出了啮合周期内的应力曲线。分别以载荷和安装误差参数为变量,研究了弧齿锥齿轮加载情况下的接触斑点以及接触轨迹等啮合特性。研究结果对弧齿锥齿轮的设计和实际应用起到了重要的指导作用。     

圆弧齿廓面齿轮齿面设计

针对渐开线齿轮传动存在的缺点,综合面齿轮传动的各项优点,将圆弧齿廓应用于面齿轮,提出圆弧齿廓面齿轮传动。采用理论分析、数值计算与物理实验相结合的研究方法对圆弧齿廓面齿轮齿面进行设计。基于齿轮啮合原理和微分几何理论,首先对圆弧齿条基本齿形的共轭齿形齿条齿面方程进行建模,然后利用包络成形理论推导出了加工圆弧齿廓面齿轮的刀具齿面方程,进而由刀具与圆弧齿廓面齿轮互为包络成形理论推导出面齿轮的工作齿面及过渡曲面的方程。最后应用MATLAB软件编程求解出齿面点集并导入到CATIA软件中自带宏程序的EXCEL表格中,运行宏程序并生成轮廓曲线,再利用曲面拟合的方法得到圆弧齿廓面齿轮的三维物理齿面。经与切齿包络仿真模型对比,验证了其准确性。     

椭圆弧齿线圆柱齿轮加工方法分析与加工仿真

在分析现有圆弧齿线圆柱齿轮基础上,阐述了一种渐开线椭圆弧齿线圆柱齿轮的主要几何参数:齿廓为渐开线齿廓,任意垂直轴线的截面上周向齿厚、周向齿槽宽、分度圆处的压力角相等,齿线在分度圆柱面上的展开线是对称椭圆弧.推导了齿轮齿面方程、端面齿廓方程和接触线方程.提出了倾斜式旋转刀盘齿轮加工方法,利用VERICUT建立齿轮专用加工刀具模型,对椭圆弧齿线圆柱齿轮进行仿真加工,利用仿真后得到的齿轮模型进行了齿轮副接触线特性分析.结果表明,椭圆弧齿线圆柱齿轮副可以实现全齿宽线接触,验证了加工方法的可行性,为渐开线椭圆弧齿圆柱齿轮的加工和应用提供基础.     

章动式双圆弧螺旋锥齿轮齿面曲率与运动特性研究

为了准确评估章动式双圆弧锥齿轮副两处啮合区域之间的啮合特点和差异，对表征齿轮传动质量好坏的曲率和相对运动参数进行了理论计算研究。首先，基于齿轮空间啮合原理，推导了双圆弧内、外锥齿轮的齿面参数方程；接着，在此基础上建立了章动传动啮合坐标系，采用齿面接触分析(TCA)方法，得到了无装配误差情况下接触点的运动轨迹；然后，根据微分几何理论推导出了接触点处各类曲率和速度的数学表达式，并根据赫兹(Hertz)弹性接触理论确定了齿面接触区形态；最后，采用算例分析了接触点的主曲率、诱导法曲率、卷吸速度、相对滑动速度和滑滚比等变化趋势及其反映的特性。研究结果表明：椭圆长轴方向诱导法曲率接近0,短轴方向诱导法曲率绝对值较小，由齿面公法矢量方向可知，两啮合区域在传动过程中不发生曲率干涉现象，且具有良好的接触强度；相对滑动速度远小于卷吸速度，这有利于减小磨损；两区域的滑滚比均趋近0,表明传动接近纯滚动；瞬时接触点和齿面接触区均位于啮合齿面中部并沿整个齿宽方向分布，有限元结果与理论计算结果一致。该研究结果可为章动式双圆弧锥齿轮的弹流润滑和磨损分析提供理论基础。     

直线-圆弧齿廓内齿轮副啮合效率分析

经过齿形优化,用圆弧齿廓替代与直线齿廓内齿轮啮合的共轭外齿轮齿廓,利于解决内外齿轮硬齿面加工问题.就其啮合性能,提出了直线-圆弧齿廓内齿轮副啮合性能之一的重合度和啮合效率的计算公式,并进行了算例比较.结果表明,直线-圆弧齿廓内齿轮副的重合度小于同模数同齿数的渐开线齿廓内齿轮副;在仅探讨几何参数和啮合参数影响的情况下,直线-圆弧齿廓内齿轮副的啮合效率明显高于渐开线齿廓内齿轮副.     

分阶式双渐开线齿轮啮合特性及有限元研究

利用空间啮合原理,建立分阶式双渐开线齿轮型线齿廓理论与数学模型,推导双渐开线齿轮端面齿廓方程和接触线方程,对相互啮合的两个双渐开线齿轮端面啮合过程及接触线变化进行模拟分析,基于ANSYS有限元分析软件,利用其中的参数化设计语言APDL,精确建立双渐开线齿轮的单齿啮合和双齿啮合有限元模型,并对其进行接触有限元分析.分析结果表明,节点附近啮合时,双渐开线齿轮接触线发生间断,并且单齿啮合远大于双齿啮合的齿面最大接触应力.     

渐开线弧齿圆柱齿轮及其啮合特性

阐明了渐开线弧齿圆柱齿轮的主要几何参数，利用微分几何理论推导出渐开线弧齿圆柱齿轮的齿面方程、共轭齿面方程以及齿轮副的啮合线、齿面接触线表达式，并通过计算机编程对弧齿圆柱齿轮的齿面、共轭齿面、啮合线及齿面接触线实现图形绘制，直观地揭示了弧齿圆柱齿轮在传动过程中的啮合特性。渐开线弧齿圆柱齿轮具有较长的齿面接触线和较大的啮合重合度，齿轮副啮合平稳性好。     

任意转角位置的双圆弧齿轮的齿廓数学模型

在基于加工原理及渐开线展开原理的基础上建立的任意转角位置的双圆弧齿轮齿廓数学模型，其表述简单，应用时无须作坐标变换，能准确、真实地描述双圆弧齿轮轮齿在任意转角位置时齿廓上的任一点，实现子登粤弧齿轮齿廓的简单、准确、快捷计算，为双圆弧齿轮数字化设计、制造、啮合分析、运动学和动力学分析提供了简单、快捷的新理论依据。