基于势能原理的铰接支撑齿条-齿轮时变啮合刚度解析计算

齿轮齿条传动是一种重要的机械传动方式,其内部时变啮合刚度是一种主要的激励源,对系统振动噪声水平有着重要影响。针对齿轮齿条时变啮合刚度高效、准确的解析计算问题,提出了一种基于势能原理的铰接支撑齿条与齿轮啮合刚度解析计算方法,计算获得了不同参数下的齿轮齿条时变啮合刚度,并利用有限元法验证了建立的解析计算模型的正确性。同时,利用建立的解析计算方法分析了垂向间隙、压力角、齿条长度等参数对齿轮齿条时变啮合刚度的影响规律。结果表明,建立的解析计算方法能够准确计算齿轮齿条时变啮合刚度,为齿轮齿条传动系统动态特性分析提供了理论支撑。     

齿轮齿条的接触应力研究

为了研究齿轮齿条传动的接触应力,运用齿轮承载能力计算方法中接触应力的计算公式,实例计算了一对齿轮齿条啮合时的接触应力,并运用ANSYS有限元分析软件建立了齿轮齿条有限元模型,分别求解了不同啮合位置的接触应力.其中单啮合时的计算结果与理论计算值非常接近,表明所建立的静力学模型有良好的分析精度,同时得出单啮时的接触应力远远...     

间隙误差条件下辊轧机传动系统动态特性分析

基于齿轮系统动力学及非线性系统动力学理论,建立了考虑时变啮合刚度、综合啮合误差以及齿侧间隙等因素的叶片辊轧机传动系统的非线性动力学模型。采用数值积分方法对含间隙非线性微分方程组进行了求解,研究了齿侧间隙对辊轧机传动系统的动态特性影响。研究表明:齿侧间隙增大使系统由简谐振动进入混沌振动;传动系统啮合状态由双边冲击转为单边冲击,且间隙的增加对上轧辊一级齿轮-齿条以及二级齿轮-齿条啮合动态响应影响较大,对下轧辊齿轮-齿条啮合动态响应影响较小。     

海洋钻井平台齿轮齿条升降装置的动态响应分析

自升式海洋钻井平台齿轮齿条升降装置的动力学特性对平台结构安全性能有极其重要的影响。在动力学分析的基础上,建立了多对齿轮齿条啮合下的升降装置动力学模型,研究了齿轮时变啮合刚度对系统动态响应的影响规律,同时利用Solid Works与ADAMS软件联合建模,进一步分析了升降装置最大负载工况下齿轮齿条之间的接触力及齿轮转速随时间的变化规律。研究结果表明:齿轮齿条升降装置齿轮的输出转速受内部激励的影响随时间发生变化,且与啮合力之间存在冲击峰值的同步性;在同一工况条件下,相对于齿条对称分布的两个齿轮,同一时间所受到的径向力大小相等、方向相反,且切线方向的接触力大小之和与负载基本相等。研究结果可为自升式海洋钻井平台齿轮齿条升降装置的优化设计提供参考。     

自升式海洋平台齿轮齿条接触应力分析

运用Pro/E软件对某自升式海洋平台升降系统的齿轮齿条进行三维建模,计算了平台在预压状态下齿轮齿条的应力,分析了齿轮齿条在不同啮合位置时的应力状况和齿轮及齿条齿面接触应力的分布情况,并着重对重点区域的接触应力进行了分析。结果表明,在一个啮合周期内,接触应力趋于对称分布,最大应力出现在单齿啮合区间;齿轮齿条啮合过程中,接触面上的最大应力出现在轮齿的边缘部位,沿齿宽方向逐渐递减。     

基于产形齿条端面齿廓的相交轴渐开线变厚斜齿轮建模

根据渐开线齿廓变厚斜齿轮的齿形特征,以斜齿产形齿条为假想加工刀具,建立其端面齿廓参数方程;基于空间啮合原理,推导产形齿条与渐开线齿廓变厚斜齿轮的啮合方程及齿面方程;利用Imageware和UG三维建模软件建立渐开线变厚斜齿轮的实体模型。从产形齿条端面齿廓方程入手推导啮合关系使变厚齿轮的建模思路更为清晰直观,为该类齿形较为特殊的齿轮模型建立提供了新的思路。     

问题解答

[问]为什么在角度变位齿轮组中,标准齿轮(齿顶高降低系数σ=0)与变位齿轮啮合时,无干涉现象? [答]请看标准齿轮啮合,图中双点划线表示齿条插刀,假想它切削一对啮合的标准齿轮。齿条插刀切削齿轮的过程,相当于齿条与齿轮的啮合过程。从图上可知,此时齿条刀具中线与两齿轮的分度圆相切;齿条刀刃与齿轮1的齿廓分别切于B、C两点,与齿轮2的齿廓也切于B、C两点。若把假想齿条刀具抽去,则两齿轮保持无侧隙啮合,     

自升式平台齿轮齿条升降机构错齿优化动力学分析

齿轮齿条升降机构是自升式平台的重要传动和承载装置,啮合产生的接触应力和由于刚度激励引发的振动是影响升降系统传动性能与使用寿命的重要因素,因此通过进行结构的优化设计和仿真分析提高传动机构动力学性能具有重要的工程意义。提出通过优化设置自升式海洋平台齿轮齿条升降机构小齿轮之间相位差的方式实现错齿啮合,从而实现有效提高机构承载能力和动力性能的目的。结合提出的错齿优化方案,对错齿前后齿轮齿条啮合过程进行动态接触有限元分析,并验证错齿优化对传动机构强度和时变刚度的改善效果,并对比分析齿轮齿条传动机构模态特性、运动平稳性和同步性以及小齿轮载荷分配均匀性等动力学行为。结果表明,错齿优化后齿轮齿条升降机构在动态啮合时能够产生更小的接触应力和弯曲应力,而且齿轮综合刚度的阶跃值有明显减少,与此同时在传动平稳性、同步性和载荷分配均匀性方面也具有良好表现。因此错齿优化可有效地提高齿轮齿条传动过程中的承载能力和运动性能,对改进齿轮齿条升降机构的设计具有参考价值。     

抽油机用齿轮齿条接触强度及振动冲击改善方法研究

针对一种抽油机换向机构中非完整齿轮-齿条部件,其结构强度关系整机安全性,且齿轮齿条传动会产生振动冲击,影响整机使用寿命,因此,对齿轮齿条传动进行接触分析,并研究齿轮齿条振动冲击的改善方案。利用有限元方法数值模拟齿轮齿条结构强度,分析摩擦对接触强度的影响;基于Adams软件仿真分析接触参数对啮合力突变的影响,提出齿廓修形改善啮合力突变的方案。结果表明,摩擦系数对齿轮齿条接触强度的影响较大,摩擦系数增大,齿面接触强度减小;直线修形渐开线齿廓改善啮合力突变的效果好,同时双圆弧齿廓也能减缓啮合力突变,但啮合力数值较大。研究为后续试验提供了参考依据。     

基于ADAMS的齿轮齿条刚柔耦合啮合分析

通过CATIA建立大型民机齿轮齿条式前轮转弯机构中齿轮齿条运动机构的三维实体模型,在ABAQUS中建立有限元模型并定义相关接触参数,对齿轮齿条啮合情况进行齿面接触应力以及齿根弯曲应力的分析。以Hertz弹性碰撞理论为基础,在ADAMS中进行了齿轮齿条刚体啮合力计算。并在刚体啮合力计算的基础上将齿轮和齿条作为柔性体,在ADAMS中进行刚柔耦合啮合力及齿根应力分析,将啮合力结果与刚体分析进行对比发现其基本吻合,而齿根弯曲应力与有限元分析结果则相差24.8%。     

基于Pro/E的非对称渐开线斜齿圆柱齿轮参数化设计及应力分析

非对称渐开线斜齿圆柱齿轮作为一种新型的齿轮,目前对其还没有展开详细的研究。从齿轮范成法加工角度出发,根据齿条型刀具上各曲线部分参数,推导求得非对称渐开线斜齿圆柱齿轮端面主动侧、从动侧的渐开线、齿根过渡曲线方程。以轮齿端面曲线方程为基础,结合三维造型软件Pro/E,建立出非对称渐开线斜齿圆柱齿轮的三维模型。由于建立后的齿轮模型已经参数化,通过更改基本参数,可以快速生成需求的齿轮。同时,以建立的模型为基础,结合有限元分析软件,对对称与非对称渐开线斜齿圆柱齿轮两个特殊啮合位置的轮齿齿根弯曲强度进行了分析、比较。     

HyperMesh在齿轮受力分析中的应用

运用三维软件对双啮合斜齿轮进行建模,将模型导入HyperMesh软件中进行网格划分。并对经由HyperMesh处理后的几何模型进行了静态和动态的受力分析。     

横移车齿轮齿条有限元计算分析

在SolidWorks环境下精确建立了横移车齿轮齿条啮合模型,利用ANSYS Workbench有限元程序对齿轮齿条的弯曲强度和接触强度进行了分析,并与理论计算作对比,从而验证了有限元分析的可靠性及准确性。     

变压力角滚刀的设计与应用

变速箱齿轮生产过程中,有些齿轮参数特殊,据此设计出的滚刀齿槽太窄,无法加工。依据齿轮啮合原理,一对齿轮正确进行啮合的条件是两齿轮的法节相等,因此,齿轮和齿条只要两者的法节相等就能正确啮合,这样一来,就有很多齿条可与它相啮合,由此引出了变压力角滚刀加工齿轮的方法。     

基于ANSYS Workbench的齿轮齿条动力转向器齿条刚度分析

在齿轮齿条动力转向器的工作过程中,齿条是承载的关键部件,齿条的刚度是齿条设计的重要参数。对转向器的齿条进行研究,利用有限元分析软件ANSYS Workbench模拟齿条刚度实验过程,得到齿条的刚度及应力分布情况,通过与刚度实验对比,验证了有限元模型的正确性。文中的研究对转向器齿条刚度的设计、性能改进及质量评定有重要的参考价值。     

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.     

A study on using deviation function method to reshape a rack cutter

In this paper a method for the modified profile of a rack cutter is presented. The deviation function method is used to reshape a rack cutter. The author proposes a modified geometry of a rack cutter to generate the driving gear of internal gear pairs. Based on the double envelope concept, the driven gear of a set of internal gear pairs can be determined. In this study, the Von-Mises stress analysis of the reshaped internal gear pairs was carried out and the specific phenomena was also investigated. The results show that it is possible to compensate elastic deformation and reduce contact stress between conjugate gear pairs. In addition, according to the tooth contact analysis on the gear pairs, reshaped gears and conventional gears have also been investigated. Computerized design of internal gears using the proposed method and simulation of their meshing and contact stress analysis of asymmetric internal gears has been developed. The developed method is illustrated with numerical examples.     

变速比转向器齿扇设计理论研究

根据齿轮啮合原理,利用齿形法线法,推导出了修正余弦函数汽车变传动比转向器齿条齿扇啮合方程、齿廓方程,给出了锥形齿扇小端不根切、大端不变尖的条件和齿扇几何尺寸的计算公式,最后给出了变传动比齿扇的齿廓曲面具体算例和具体实现方法.分析表明该方法简洁实用,易于实现.     

矿用减速器斜齿轮副动态啮合仿真分析

利用大型有限元分析软件ANSYS建立了某矿用减速器变位斜齿轮副多齿对啮合的有限元非缌性接触分析模型.基于该模型,对齿轮副进行了在一定工况下的动态啮合仿真分析,得出瞬态啮合时轮齿的接触状态、接触应力、齿根弯曲应力以及主从动齿轮的转矩、转速随啮合位置变化的规律符合实际啮合规律,同时得到最恶接触位置,并在此位置进行了静态接触强度分析.分析结果表明,动态啮合仿真能够真实反映轮齿的接触状态、接触应力以及齿根弯曲应力的动态变化,静态接触分析进一步验证动态啮合分析的可靠性,也为疲劳寿命分析提供了依据.     

Optimization of asymmetric spur gear drives to improve the bending load capacity

In a given size of symmetric involute gear designed through conventional approach, as the load carrying capacity is restricted at the higher pressure angle due to tipping formation, the use of the asymmetric toothed gear to improve the fillet capacity in bending is examined in this study. Non-standard asymmetric rack cutters with required pressure angles and module are developed to generate the required pinion and gear of a drive with asymmetric involute surfaces and trochoidal fillet profiles. The respective profiles thus generated are optimized for balanced fillet stresses that are equal and possibly the lowest also. For this study of optimization, several non-standard asymmetric rack cutters are designed to accommodate different combinations in the values of pressure angle, top land thickness ratio, profile shift, speed ratio and the asymmetric factors. However for any drive with a given center distance and a speed ratio, only two non-standard asymmetric rack cutters, one for the pinion and other for the gear are used to generate a required numbers of pinion and gear with different cutter shift values for the purpose of optimization. The influence of these parameters on the maximum fillet stress has been analyzed to suggest the optimum values of these parameters that improve the fillet capacity in bending. The optimization of the asymmetric spur gear drive is carried out using an iterative procedure on the calculated maximum fillet stresses through FEM for different rack cutter shifts and finally the optimum values of rack cutter shifts are suggested for the given center distance and the speed ratio of an asymmetric gear drive. Comparisons have also been made successfully with the results of the AGMA and the ISO codes for symmetric gears to justify the results of the finite element method pertaining to this study.