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.     

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.     

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     

基于MATLAB弧齿锥齿轮接触分析

利用局部综合法,通过Matlab编程实现了一对弧齿锥齿轮的齿面接触分析(TCA),分别确定出轮齿中点、大端和小端齿面上的接触迹线的形状和传动误差曲线图,并对所得到的曲线图进行了分析和解释,不仅改进了直接利用TCA方法编程求解轮齿接触时,编程复杂、耗时多等不足,而且为弧齿锥齿轮切削参数的合理设计奠定了良好的基础。     

基于抛物线刀刃的弧齿锥齿轮齿面啮合分析

采用抛物线刀刃代替直线刀刃加工弧齿锥齿轮.对比了不同参数抛物线刀刃加工的弧齿锥齿轮齿面接触区域和传动误差曲线,表明改变抛物线刀刃弯曲程度会引起齿面接触区域和传动误差曲线发生变化.     

基于真实齿面的直齿锥齿轮加载接触分析研究

基于某发动机直齿锥齿轮真实齿面测量数据,反求直齿锥齿轮加工参数,重构直齿锥齿轮真实齿面的数学模型及几何模型,进一步采用ANSYS软件对直齿锥齿轮进行加载接触仿真分析,得到基于真实齿面的直齿锥齿轮接触印痕,仿真结果与着色试验结果基本一致。此分析方法可为后续该直齿锥齿轮是否能满足装机要求判定提供指导。     

用全成形法加工的内啮弧齿锥齿轮的齿面接触分析

使用全成形法加工内啮合弧锥齿轮与展成法相比相许有许多优点。本文给出了用这种方法加工的齿轮副的齿面方程和求解接触点的方法，推导了在任意接触点处的二阶分析公式以及在参考点啮合时的三阶分析公式，并讨论了分析的结果。     

基于刀倾法的弧齿锥齿轮齿面失配啮合分析

以汽车驱动桥弧齿锥齿轮为对象,研究了齿面失配啮合分析方法。首先,建立了刀倾法加工数学模型,根据啮合方程推导出了摇台角,简化了齿面方程的数学表达。其次,基于齿轮啮合数学模型(TCA)中单位法向矢量相等推导出了齿轮啮合转角,简化了TCA求解方程。在此基础上,通过计算小轮实际齿面和与大轮完全共轭的小轮基准齿面之间的偏差,计算出齿面啮合失配量,通过图形化表达构建了齿面Ease off失配拓扑。该方法相对传统的齿面啮合分析方法,不仅方程数目减少,使算法更趋于稳健,而且构建的Ease off图形可以直观地展示出全齿面啮合状态,完善了现有的齿面TCA输出结果。     

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。     

基于齿面点坐标测量值的弧齿锥齿轮齿面建模

依据弧齿锥齿轮齿面数学模型,对齿面进行了离散化处理,根据弧齿锥齿轮齿面离散点三维坐标测量方法,采用CNC3906齿轮测量中心对一给定参数的弧齿锥齿轮齿面离散点进行了三维坐标测量。依据图象旋转不变距特性,对三维坐标测量结果进行了旋转处理,利用NURBS方法建立了弧齿锥齿轮齿面的三维曲面模型,可以为弧齿锥齿轮齿面离散点加工误差的评定提供模型参考依据。     

安装误差对弧齿锥齿轮齿面接触轨迹影响的分析研究

基于齿轮啮合原理和局部共轭原理,推导了弧齿锥齿轮大轮和小轮的理论齿面方程以及存在安装误差时齿面接触分析的基本方程,然后考虑存在安装误差时的齿面接触分析,分别从三项安装误差单独作用以及三项误差同时作用的角度通过Matlab编制的程序来分析安装误差对接触区的影响。研究结果对弧齿锥齿轮的设计、生产和实际应用提供了一定的指导。     

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。     

基于数字化真实齿面的螺旋锥齿轮齿面接触分析

通过导入假想全共轭齿面作为基准齿面,即大齿轮基准齿面是采用由加工机床设定参数形成的理论齿面,小齿轮基准齿面是采用与该大齿轮基准齿面完全相共轭的齿面,该假想齿面是瞬时线接触,无传动误差。对该基准齿面上的接触线进行拓扑网格划分,引入数字化合成误差概念,实现含有齿形误差和安装误差的螺旋锥齿轮的数字化真实齿面的构建。提出一种基于高精度数字化真实齿面的螺旋锥齿轮齿面接触分析(Tooth contact analysis,TCA)方法,通过与Gleason公司TCA软件分析结果以及齿面磨损试验结果比较,验证了本方法的可行性和有效性。     

锥齿轮测量齿面接触分析方法研究

受加工误差及热处理变形等多种因素影响,锥齿轮副实际接触区形态往往与理论计算不一致。针对这一问题,提出了两种测量齿面接触分析的方法,并基于UG平台编写了实现程序。通过计算实例表明,两种方法均能较好的分析齿轮副的实际接触性能。     

弧齿锥齿轮齿面接触应力分析

弧齿锥齿轮工作时齿面接触应力的大小直接影响其使用寿命和安全。本文运用自主开发的弧齿锥齿轮设计分析系统建立齿轮的轮齿网格模型,将模型数据变换后导入ANSYS软件中,经过装配和结构扩展进行轮齿的接触应力分析,得到了多齿对接触情况下,齿面等效接触应力的分布及其变化规律。     

一种具修形的直齿锥齿轮副齿面接触分析方法

提出一种新的齿面接触分析方法,首先以"黄金比例法"找出齿面接触点,并以所求得的齿面接触点参数计算大齿轮的角度传递误差;接着以该接触点的切向量为基准通过搜寻法找出接触齿印,从而求解出边界接触条件下的齿轮副接触状况;最后以Litvin的齿面接触分析方法为参考,验证文中所提出的齿面接触分析方法的正确性.     

确定弧齿锥齿轮齿面啮合迹的改进算法

以齿面接触区的几何中心之轨迹作为齿面啮合迹,代替齿面啮合切点之轨迹作为齿面啮合迹。数值计算结果表明,该不具有较好的数值稳定性。     

基于安装调整的弧齿锥齿轮接触轨迹与传动误差优化

接触轨迹和传动误差是评价弧齿锥齿轮啮合性能的关键指标,而安装错位会使接触轨迹发生偏移,改变传动误差的对称性和波动幅值。为此,基于安装调整提出了一种弧齿锥齿轮接触轨迹和传动误差的优化方法。通过约束装配条件与初始点传动比,建立方程组,求解理论安装调整值;进而引入齿轮副安装错位,建立含安装错位的TCA算法;以安装错位为设计变量,预设接触轨迹和传动误差的特征参数,建立目标函数,并通过非线性优化算法进行求解。结果显示,优化后接触轨迹向齿面小端移动,加载后接触区会向齿面中部扩展,改善了承载接触性能;传动误差曲线下垂偏差量和波动幅值减小,有利于避免边缘接触和改善动态性能。     

基于热分析的二次曲面弧齿锥齿轮接触分析

运用微分几何和啮合原理等理论,研究了二次曲面弧齿锥齿轮齿面主曲率与主方向的求解过程,建立了相应的系统的接触分析方法,并通过实例,证明了此分析方法的可靠性,为弧齿锥齿轮温度场的计算提供了依据。