斜齿轮修形对负载扭矩和啮合错位的敏感性

基于齿面承载接触分析方法,建立了修形斜齿轮时变啮合刚度、静态传递误差和综合啮合误差计算模型。以系统振动激振力波动量最小为目标,确定了设计负载扭矩和理想啮合状况下3种修形方式的最佳修形参数,并分析了3种修形方式对斜齿轮时变啮合刚度、静态传递误差以及综合啮合误差的影响。通过考察宽范围负载扭矩和啮合错位影响下的修形斜齿轮系统振动激振力和动态传递误差,分析了3种修形方式对负载扭矩和啮合错位的敏感性。研究表明:采用不同修形方式的斜齿轮时变啮合刚度、静态传递误差以及综合啮合误差差别较大,然而系统振动激振力波动量均得到了显著降低。当负载扭矩大于设计扭矩时,3种修形方式仍有较好减振效果。当负载扭矩过小时,3种修形方式的齿轮系统振动将大于未修形齿轮系统,且共振转速略有降低。随着啮合错位量的增加,系统共振转速逐步降低,且3种修形方式的减振效果均逐渐降低,直至不再具有减振效果。研究结果可为进一步建立齿面修形稳健设计方法提供有效参考。     

考虑多体承载啮合斜齿行星齿轮动载特性分析

斜齿行星传动在高速重载场合中应用越来越广泛,其动载特性研究对减振降噪具有重要意义。正确地描述行星齿轮系统的啮合刚度和啮合误差是进行动力学分析的前提,为此,紧密结合齿轮几何分析与力学分析,提出行星齿轮承载接触分析技术,获得各齿轮副的耦合时变啮合刚度,并计算其啮合冲击力,为行星齿轮动力学深入分析奠定基础;其次,应用集中参数法建立考虑齿轮副安装误差、刚度激励及啮合冲击激励的斜齿行星传动啮合型弯-扭-轴动力学模型,采用数值法求解系统的动载特性。表明：考虑啮合冲击激励时,随转速的增加动载荷增加更为明显;共振转速附近,啮合冲击对动态啮合力的影响较小;安装误差特别是中心距误差是引起各齿轮副啮合刚度不同的主要原因,其进一步导致了系统的共振转速变多;行星轮浮动可以明显降低共振转速处的动载荷,由于各外（内）齿轮副刚度的不同,随转速的增加行星轮浮动使得部分齿轮副的动态啮合力明显降低。     

齿轮微观修形对壳体振动响应的控制研究

为降低变速器的振动噪声,本文以一款自动变速器为研究对象,对壳体振动响应控制进行研究。分析了齿轮传动系统动态振动响应的数学模型,利用多体动力学优化分析和实验验证相结合的方法,通过Romax搭建自动变速器(包含壳体的传动系统)的动力学仿真模型。同时,以静态传动误差为优化目标,研究齿轮微观修形参数(齿廓倾斜偏差fHa,齿廓鼓形量Ca,齿向倾斜偏差fHb,齿向鼓形量Cb)对变速器壳体振动响应的影响,并辅以灵敏度分析,对影响参数进行有效控制,以便于齿轮加工。仿真及实验结果表明,对静态传动误差的优化,可以减小壳体关键位置的振动加速度幅值;而且该啮合齿轮在优化后的声压级明显降低,由84.1dB降低到77.7dB,啸叫噪声消失,从而验证了优化结果的准确性。该研究可有效降低振动噪音,改善车辆NVH水平。     

斜齿轮高阶传动误差设计与分析

为了改善斜齿轮副啮合传动性能,提出了应用四阶传动误差函数曲线,采用数控加工展成斜齿轮.利用抛物线齿廓的产形齿条与圆柱齿轮啮合推导小轮齿面方程.采用假想小轮的方法推导了四阶齿线修形大轮齿面数学模型.根据两齿面在啮合中连续相切条件,建立了含有误差的轮齿接触分析模型(TCA).仿真结果表明:该设计降低了接触印痕对安装误差的敏感性,相邻两个啮合周期的啮合转换点处,传动误差曲线的切线夹角接近180°,降低振动及冲击.     

直齿轮振动传递误差可靠性及其敏感度

目的 分析轮齿的齿廓随机修形参数的振动传递误差可靠度及可靠性敏感度,验证设计修形参数的正确性,减小啮入、啮出冲击,消除应力集中现象,提高齿轮的传动精度、承载能力和使用寿命.方法 推导了含有修行量参数的啮合齿轮传递误差的计算公式,并在依靠有限元模型模拟一对修形齿轮的啮合过程的基础之上,将响应面法和Monte-Carlo方法结合起来研究了在随机修形参数下的振动传递误差可靠度及可靠性敏感度.结果 主动轮修形角度的敏感度值为0.283,是对可靠度影响最大的参数,从动轮修形量的敏感度值为-0.151,对可靠性影响最小.通过改变敏感度较大的参数和减小各随机变量的离散范围,可以有效提高齿轮振动传递误差的可靠性.结论 该方法可有效地简化复杂系统的可靠性及其敏感度的分析工作,为修形参数的优化设计奠定了基础.     

基于MASTA的齿轮变速箱啸叫研究

为了降低变速箱啸叫,以MASTA为平台,建立了变速箱啸叫分析模型,对引起啸叫的主要激励进行了分析。在充分考虑变速箱壳体、轴承、轴及齿轮等零部件柔性变形叠加对齿轮传递误差影响的基础上,对变速箱齿轮重合度、传递误差、齿面接触应力及变速箱振动响应等相关参数进行了数值计算,分析了各参数对变速箱啸叫的影响,并通过对齿轮宏观参数及微观参数进行优化,降低了变速箱啸叫。研究结果表明,通过适当提高齿轮端面重合度,以及进行轮齿修形,可较明显减小变速箱振动响应,为改善变速箱啸叫提供了依据。     

基于抛物线修形的斜齿轮传动啮合特性研究

齿面修形是提高齿轮副啮合性能的重要手段.为了提高啮合传动特性,对斜齿轮采用沿齿廓方向抛物线修形的齿面结构.结果表明,修形的斜齿轮传动啮合特性明显改善,接触路径沿两齿面齿长方向分布,恰当选择修形因数,可有效避免边缘接触;在存在轴夹角误差的条件下,几何传动误差为不连续直线段,因而振动和噪声不可避免;啮合区域对安装误差不敏感,在未对准安装的条件下,啮合印痕向轮齿两端仅有较小的偏移.     

考虑摩擦的磨损和修形齿轮啮合刚度计算

研究齿面偏差对齿轮啮合刚度的影响,对准确获得齿轮系统动态特性具有重要意义。本文基于改进能量法,提出了一个求解考虑齿面摩擦的直齿轮啮合刚度的完整模型。该模型通过齿廓的参数方程,实现考虑齿轮加工刀具圆角半径和齿面偏差对齿轮单齿啮合刚度的影响;通过齿形误差带来的齿间间隙和轮齿加载变形量的关系,求解出双齿啮合区齿轮副总刚度。分析了磨损齿轮和修形齿轮的啮合刚度、齿间载荷分配系数和传递误差。结果表明：齿面非均匀磨损量会显著降低双齿啮合区刚度并降低重合度,轻载条件下尤为严重;修形齿轮载荷大于修形设计载荷值时,修形效果不明显,而载荷小于修形设计载荷值时,可能出现刚度不足、重合度减小和加载传动误差显著增大等问题。     

船耕机变速器齿轮齿向参数优化设计

船式耕作机变速器传动系统在实际工作中传动轴和齿轮存在受力变形,导致齿轮副存在较大的啮合误差和严重的偏载。基于齿轮齿向修形方法,利用Romax软件对齿轮螺旋角修形参数和鼓形修形参数分别进行仿真分析与优化,确定出最佳修形方案。结果表明,齿轮齿向修形后大幅降低了齿轮接触应力,避免了齿轮齿面的应力集中,提高了船式耕作机变速器传动系统的承载能力和稳定性。     

直齿圆柱齿轮振动模型的建立

本文建立了直齿轮传动的振动方程，方程中考虑了轮齿啮合刚度的周期变化和啮合当量综台误差，并对轮齿啮合刚度和啮合当量误差进行了数学上的处理，使振动方程既不失一般性又得到了简化。按此方程对直齿轮传动的振动进行分析和计算，其结果可靠。     

偏心误差影响下的斜齿轮摩擦激励计算方法

为了研究含偏心误差的斜齿轮副摩擦激励计算方法,建立单级含偏心误差斜齿轮副几何模型,推导斜齿轮副的动态啮合角、瞬态节圆半径以及瞬态传动比的计算公式.将单对齿接触线的长度变化过程以分段函数的形式表示,进而叠加求得参与啮合的各齿对接触线总长度,将各条接触线以节线为界分为2段,计算齿轮副齿面摩擦力及摩擦力矩,与未考虑偏心误差时斜齿轮副接触线长度、摩擦力及摩擦力矩进行对比分析.结果表明:当考虑偏心误差后,接触线长度、摩擦力及摩擦力矩都变得更加复杂,频域曲线在啮合频率处出现峰值,在输入及输出轴转频处出现峰值,在啮合频率两侧出现许多转频的边频,影响了传动系统的稳定性.     

基于Ease off的准双曲面齿轮多目标优化

为实现准双曲面齿轮的多目标优化,建立了神经网络代理模型,用以描述Ease off修形参数和传递误差、齿根应力、啮合损失功率的关系。首先,利用动力学软件MASTA建立准双曲面齿轮驱动桥模型,基于敏感度系数矩阵,推导出齿面偏差二阶泰勒展开式对应的机床修形加工参数,建立修形齿轮模型。其次,通过MASTA的加载齿面接触分析功能计算修形齿轮模型的传递误差、齿根应力、啮合损失功率,最终建立神经网络代理模型。最后,采用NSGA-Ⅱ多目标优化算法优化代理模型,进行对比验证。结果表明：采用本多目标优化方法可有效降低准双曲面齿轮的传递误差、齿根应力、啮合损失功率。     

金属橡胶复合齿轮副振动特性分析及实验

针对少齿差行星减速器传动过程中存在的振动冲击问题,提出新型的金属橡胶复合齿轮副,综合考虑时变啮合刚度、啮合阻尼、齿轮误差激励、轴承支撑刚度、支撑阻尼、传动轴扭转刚度、扭转阻尼及金属橡胶径向支撑刚度和支撑阻尼等因素,采用集中质量法建立弯-扭耦合的6自由度非线性振动模型;采用可变阶次的多步Adams PECE法对动力学方程进行求解,研究复合齿轮副的振动特性;实验验证金属齿轮副和复合齿轮副的振动响应.结果表明,复合齿轮齿圈的振动位移和振动速度最大,经过金属橡胶弹性体后,轮毂的振动位移和振动速度均有明显的减小;同样,轮毂的扭转振动角位移和扭转振动角速度较齿圈有一定的衰减;复合齿轮副振动平稳性要优于金属齿轮副;仿真结果和实验结果基本一致.     

柴油机正时齿轮系动力学特性分析

为了分析柴油机正时齿轮系的动力学特性以及对前端噪声的影响,建立正时齿轮系的多体动力学模型.分析考虑各齿轮负载及曲轴角速度波动时的齿轮扭转角位移、啮合齿对相对运动以及动态啮合力,并对比了不考虑曲轴角速度波动时的计算结果.结果表明,由曲轴扭振引起的角速度波动能够明显加大齿轮系的振动与冲击.凸轮轴齿轮扭转角位移的实验结果与计算结果较为一致.前端声强实验表明在1 000Hz以下,齿轮系动态特性对噪声影响较大,高频处由齿轮加工精度影响的传递误差引起的噪声较大.通过设计曲轴扭振减振器,可以改善齿轮系的啮合振动与冲击,相应地减小前端的辐射噪声.     

基于微观修形的某变速器六档传动分析及优化

针对变速器工作过程中齿轮偏载、接触载荷及传递误差过大的问题,在Romax中建立变速器模型并通过试验验证模型的可靠性;以六档齿轮副的接触斑、单位长度载荷、传递误差峰-峰值及最大接触应力为优化目标,基于螺旋线修形与齿廓修形理论提出一种修形方案;修形后接触斑改善、传递误差峰峰值降低、单位接触载荷及最大接触应力降低,且在150 Nm工况下效果最明显,有效改善了轮齿啮合状况,使齿面载荷分布更加均匀,提高了齿轮的传动性能和承载能力。     

基于兆瓦级风电齿轮箱传动特性的齿轮修形研究

考虑多工况下兆瓦级风电齿轮箱各齿轮副具有不同的啮合特性,提出了一种齿轮修形的优化方法.基于Romax Designer软件对某兆瓦级风电齿轮箱齿轮进行多工况仿真分析,定位啮合特性各异的问题齿轮副;采用现有修形公式初算问题齿轮副各修形量,分析了各修形量在微调范围内齿轮齿面单位载荷与传动误差幅值的变动趋势;依据该变动趋势及齿轮啮合特性的差异,提出了一种判断优化目标函数单调性的修形量寻优方法.寻优结果表明,修形后齿轮齿面载荷分布和传动误差幅值明显优化,兆瓦级风电齿轮箱齿轮振动噪音及破坏的情况明显改善.     

曲面积分与局部有限元联合求解摆线锥齿轮非线性振动特性

针对重载啮合中动态传递误差所导致的非线性振动问题,以及如何准确预测和计算等摆线锥齿轮传动中的动态传递误差进一步改善这类齿轮系统振动特性,研究了在一定的运行速度和扭矩范围内摆线锥齿轮的动态响应特性,对摆线锥齿轮非线性振动特性提出了一种新的曲面积分与局部有限元联合求解方法,这种方法可以精确表达轮齿几何及轮齿接触力等对齿轮动力学性能有关键影响的因素;此外,所提出的方法无需将静态传递误差、时变拟合刚度和啮合频率变量等非线性因素作为外部的激励进行求解,而是从齿轮啮合的每一时步计算动态接触力以及动态传递误差,最终得出摆线锥齿轮的非线性振动特性,采用本方法可以较好地改善摆线锥齿轮的振动特性.     

斜齿球形齿轮齿面接触分析

为了提高球形齿轮承载能力和降低啮合质量对安装误差的敏感性,对斜齿球形齿轮齿面进行了修形.用产形齿条方法和啮合理论,推导斜齿球形齿轮齿面数学模型,并用抛物线形齿廓刀具对齿面修形;根据两齿面在啮合接触中连续相切条件,建立了含有安装误差的齿面接触分析(TCA)模型.齿轮副啮合仿真结果表明:凸-凹型斜齿球形齿轮副接触迹线沿着齿...     

斜齿轮三维弯曲有限元模型及应力分析

为了应用有限元法精确求解斜齿轮的弯曲应力,根据斜齿轮啮合原理,提出了斜齿轮啮合接触线确定方法.采用有限元ANSYS软件的参数化设计APDL语言,开发了自动完成斜齿轮三维弯曲有限元建模与应力分析程序模块.以某型货车变速器齿轮为研究对象,建立了相应的斜齿轮三维弯曲有限元模型,通过斜齿轮三维有限元分析与齿轮承载能力计算ISO标准结果比较,说明所建立的斜齿轮三维弯曲有限元模型不但可以准确反映斜齿轮的三维应力分布,而且可以精确求解斜齿轮不同啮合位置的齿根应力.     

齿轮参数对斜齿轮传动振动特性的影响

本文研究了齿轮副在αn=20°，ha∧*=1.0，c∧*=0.25情形下齿数、模数、齿宽、螺旋角、变位系数等参数对斜齿轮副载荷分布，齿间载荷分配、刚度及计算振幅的影响，通过计算表明，ISO标准能较好地反映直齿轮副的单对齿刚度和啮合刚度，而对斜齿轮副的刚度计算存在一定的偏差。计算结果还表明，螺旋角和齿宽对斜齿轮副的刚度值影响不大，而对其计算振幅影响很大，变位系数对斜齿轮副刚度及计算振幅都将产生很大影响，文中也对其他齿轮参数的影响作了对比分析。