基于ANSYS workbench齿轮啮合刚度计算及动力学仿真

为了解决在齿轮动力学仿真中啮合刚度的时变性问题,在三维建模软件Solidworks中,通过渐开线参数方程建立了直齿圆柱齿轮装配体模型,将模型导入ANSYS workbench的瞬态动力学模块,用准静态的方法求出了综合啮合刚度,考虑齿轮的惯性效应以及轮齿摩擦力进行齿轮动力学仿真.结果表明,实际情况下综合啮合刚度与理论重合度计算的综合啮合刚度是不同步的.轮齿在进入和退出双齿啮合时振动加剧,轮齿的交替啮合产生冲击力,单齿啮合比双齿啮合振动强烈.     

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。     

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.     

直齿轮副接触分析及啮合刚度有限元计算分析

本文基于有限元法构建直齿轮副接触数学仿真模型,分析直齿轮副接触,计算啮合刚度.分析直齿轮传动原理,利用石川公式和Matlab软件进行编程计算直齿轮副时变啮合刚度,仅作参考.     

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.     

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.     

人字齿轮传动的动态特性分析

为了降低人字齿轮传动的振动噪声,对其动态特性进行研究.在综合考虑轮齿刚度激励、误差激励和啮合冲击激励的基础上,应用集中参数法建立人字齿轮弯-扭-轴耦合的动力学模型.根据牛顿力学定律,推导出相应的运动微分方程.讨论了各种激励和轮齿修形对人字齿轮动态特性的影响.以一对人字齿轮为例进行动态试验,结果表明,修形前后齿轮箱的结构...     

一种加载轮齿接触分析的通用模式

研究了齿轮动力传动过程中轮齿啮合状态的数值仿真方法－加载轮齿接触分析。通过分析齿轮传动的一般过程及其加载啮合条件，建立了一种适用于各类点接触齿轮、线接触齿轮的轮齿啮合状态分析的通用模式。由此可以求出齿轮动力传动过程中任一时刻参与啮合的轮齿数、齿面接触区的位置形状及接触压力分布、齿轮传动误差、轮齿载荷分配等。     

内、外啮合刚度激励下人字齿行星齿轮传动振动特性

人字齿行星传动中的内、外啮合时变刚度是造成齿轮传动振动的主要激励源。根据轮齿啮合接触原理推导了人字齿行星齿轮啮合传动的时变刚度动态梯形图,得到了内、外啮合刚度的分布规律,二者不具有时间同步性。采用集中质量法建立了人字齿行星齿轮传动的扭转非线性动力学模型,在欧拉型积分和牛顿迭代法等数值方法基础上对系统的非线性振动方程组进行了求解,结果显示内啮合在多个转速区域出现显著振动,最大振幅发生在转速5 900 r/min处,外啮合动载特性较为稳定,均载系数为K=1.38。借助相图、Poincaré映射、FFT频谱分析等手段对系统拟周期振动特性进行分析,表明振动吸引子在相空间中发生扭曲翻转形成封闭超环面,频域则由多个离散次谐波响应构成。     

一种求解直齿圆柱齿轮啮合刚度的方法

在ＩＳＯ标准计算啮合刚度的基础上，用抛物线担合单齿副的啮合刚度，经过叠加求得直齿轮啮合刚度的数学表达式，并对刚度波动函数进行付立叶展开，使之在振动分析的应用中极为方便。     

脂润滑齿轮齿条增程机构的动态特性

为了准确地获得脂润滑条件下齿轮齿条的动态特性,考虑齿轮齿条啮合时的结构时变啮合刚度和瞬态热弹流润滑刚度的耦合影响,建立结构?脂膜耦合啮合刚度模型,推导受摩擦影响的齿轮齿条增程机构的动力学方程. 分析齿轮齿条机构及脂膜的动态特性,数值结果表明：在考虑润滑脂的瞬态热弹流效应后,轮齿的啮合总刚度比结构时变啮合刚度低;且法向啮合力越小,总刚度值越低. 中心膜厚、中心压应力均具有高频波动特性,并随着当量曲率半径的增加分别呈上升与下降的趋势. 最恶劣润滑状态出现在齿轮轮齿面上靠近基圆的位置,此处的脂膜温升最高,脂膜压应力最大,脂膜厚度最薄. 摩擦系数在齿轮齿条传动速度较大的中间时段比起始与末端时段的低,在啮合点靠近节点位置时明显下降.     

考虑反向齿面啮合力的齿轮系统时变啮合刚度的研究

提出了反向啮合刚度的概念，给出了渐开线直齿圆柱齿轮系统反向啮合刚度的求解过程，推导出考虑啮合区间变动及啮合点沿齿廓不断变动情况下轮齿啮合刚度的计算公式，并应用Weber-Banascheck轮齿弹性变形计算公式给出了一对实际啮合齿轮的啮合刚度、反向啮合刚度与时间的关系曲线，该曲线准确地反映了齿轮啮合时的刚度变化情况．     

计及摩擦的多状态啮合渐开线直齿轮系统动力学建模分析

建立计及摩擦影响的多状态啮合渐开线直齿轮传动系统动力学模型。考虑弹流润滑、混合润滑及干摩擦的摩擦模型,基于渐开线直齿轮传动的啮合原理和轮齿受力情况,分段处理齿轮传动系统的啮合状态,并推导系统在齿面啮合、轮齿脱啮以及齿背啮合工作状态下的动力学方程。数值研究不同摩擦模型对系统动态啮合力和运动轨迹的影响规律。发现不同的摩擦模型对动态啮合力振动幅值的影响程度不同,而对运动轨迹的影响与齿面、齿背冲击有关,无齿面、齿背冲击时其对运动轨迹的影响较大,发生齿面、齿背冲击时其对运动轨迹的影响较小。通过定义3种不同的Poincaré映射,分析了载荷变化对系统啮合状态的影响规律。发现载荷较大时系统为齿面啮合状态;随着载荷减小,周期性的轮齿脱啮现象被发现;当载荷较小时,系统出现了周期性的轮齿脱啮和齿背啮合现象,引起轮齿间的冲击振动。     

直齿轮副接触分析及啮合刚度计算

采用有限元法建立直齿轮副接触模型进行仿真分析,计算齿轮副接触应力,并通过赫兹接触理论公式验证了有限元法分析结果的正确性。通过对直齿轮传动进行分析,基于石川公式,采用Matlab软件编程计算直齿轮副时变啮合刚度。     

直齿锥齿轮轮齿变形及瞬时啮合刚度

以三维有限元法对多齿对同时啮合直齿圆锥齿轮轮齿变形和瞬时啮合刚度进行了详尽分析研究．用ＳＧＤＣＳ齿轮动态效应试验台进行了轮齿变形的激光测试，测试结果与理论计算结果的变化趋势具有稳定的一致性．     

直齿锥齿轮轮齿变形及瞬时啮合刚度

以三维有限元法对多齿对同时啮合直齿圆锥齿轮轮齿变开用瞬时啮合刚度进行了详尽分析研究。用ＳＧＤＣＳ齿轮动态效应试验台进行了轮齿变形的激光测试，测试结果与理论计算结果的变化趋势具有稳定的一致性。     

双圆弧谐波齿轮传动柔轮齿廓参数的优化设计

“双共轭”啮合区间对提高双圆弧谐波齿轮传动扭转刚度和传动精度有重要作用,提出一种增大“双共轭”啮合区间的方法。综合利用分段函数和啮合不变矩阵建立柔轮齿廓弧长参数方程和理论啮合方程,可有效简化谐波传动理论共轭齿廓的求解过程。基于此,以缩小共轭齿廓间差异为目标建立优化目标函数,对柔轮齿廓分别以公切线倾角、公切线纵向长度和凹圆弧齿廓半径为自变量进行单参数及多参数优化设计。研究结果表明,该优化设计方法可实现柔轮齿廓参数的合理选择,保证谐波传动“双共轭”运动的精度。     

考虑振动的内啮合齿轮副润滑特性分析

为探究动载荷作用下行星齿轮的热弹流润滑特性,综合考虑变位系数和时变啮合刚度的影响,基于动力学理论,建立行星齿轮系统的动力学模型,分析振动与静载荷作用下变位齿轮系统的热弹流润滑特性.研究表明:与其它传动类型相比,采用正传动时,行星齿轮与内齿轮啮合时的润滑效果最佳,轮齿间可以形成较厚的润滑油膜,轮齿间的摩擦系数、油膜的最高...     

谐波齿轮传动共轭齿廓的研究

利用改进运动法，导出谐波齿轮的理论啮合方程，求出了柔轮任意齿廓形状时谐波齿轮传动啮合矩阵的一般形式，更适合于对具有不同共轭曲面的轮齿的谐波齿轮进行计算机分析。求出在具有余弦凸轮波发生器的谐波齿轮传动中，与渐开线柔轮齿廓共轭的刚轮齿廓以及形成并把时发生器的转角区间，得出在发生器转角为±39°附近存在一个共轭区间的结论。     

斜齿轮传动的啮合刚度计算及其主共振分析

斜齿轮是机械装备的重要传动元件,其啮合刚度的准确计算和传动系统的稳定性分析具有重要的实际意义。根据斜齿轮轮齿接触线的变化规律,结合斜齿轮单对齿单位长度啮合刚度变化规律和ISO刚度计算准则,提出一种斜齿轮啮合刚度计算方法,分析了不同参数下斜齿轮传动的啮合刚度波动特性;基于分析所得的啮合刚度变化规律建立了斜齿轮传动的动力学模型,并利用多尺度法对动力学模型进行了求解,研究了外加载荷和啮合刚度波动对斜齿轮传动主共振的影响。结果表明：给出的斜齿轮啮合刚度计算方法能够较快速、准确地获取啮合刚度波动变化规律,将其引入斜齿轮动态特性分析中,能够更加准确地反映斜齿轮啮合刚度波动和载荷波动对系统主共振稳定性的影响规律;在其他条件不变时,斜齿轮主共振稳定性随静载荷和啮合刚度波动增加而增加,但较大静载荷会导致主共振频率增大,而且在高频激励下,即使较小的啮合刚度波动也会触发主共振的不稳定;载荷波动增加会使斜齿轮主共振幅值增大,使系统稳定性变差。