高重合度摆线内齿轮副齿面接触强度研究

合理的齿轮强度计算是实现齿轮结构设计及优化、保证留有适当裕量的基础。高重合度摆线内齿轮副同时参与啮合的轮齿对数较多,齿根弯曲应力很小,所以只需考虑齿面接触强度问题。基于改进能量法和赫兹弹性理论,推导了理想条件下该齿轮副的时变啮合刚度、齿间载荷分配和齿面接触强度计算模型。鉴于共轭齿廓节点处曲率半径为零,研究了节点附近不参与啮合的齿廓修形区域优化问题,在此基础上,通过将齿轮加工中产生的各种误差及侧隙转化为理论齿廓公法线上的偏移量,分析了不同加工误差对承载特性的影响程度,并在ABAQUS中进行了加载接触有限元分析验证。结果表明,该齿轮副对加工误差（侧隙）非常敏感,即对精度要求很高,为齿面接触强度计算和误差控制提供了技术支持。     

基于能量法的摆线针轮传动啮合刚度理论研究

基于能量法和局部接触变形的Hertz接触模型,考虑了摆线轮齿弯曲、剪切、受压变形以及针齿的弯曲、剪切变形,提出了摆线针轮齿轮副啮合刚度计算模型。计算了载荷作用下的摆线针轮扭转变形,给出了啮合点位置的啮合刚度和单齿等效扭转刚度计算公式。基于所提出的计算模型,分析了齿形参数偏心距、针齿分布圆半径、针齿半径及针齿数对啮合刚度以及单齿等效扭转刚度的影响。该计算模型可用于摆线针轮传动的受力分析以及动力学特性分析,具有一定的参考价值。     

少齿差行星齿轮传动实际接触齿数及载荷分配的研究

在考虑内外啮合齿轮副齿廓理论间隙、制造误差及轮齿弹性变形的基础上，建立少齿差内啮合行星齿轮传动实际接触齿对数及各齿间载荷分配的理论分析模型；分析计算了在额定载荷工况下的实际接触齿对数及各齿上的载荷分配；并利用应变测试方法进行了相应的实验研究；验证了理论分析计算的结果，为少齿差行星齿轮传动承载能力的估算，齿轮几何参数的确定及零部件的强度分析计算提供了理论依据。     

三环传动的弹性啮合、载荷分配和强度计算

在考虑内啮合齿轮副齿廓理论间隙、轮齿弹性变形的基础上，建立了三环传动弹性啮合实际接触齿对数及各齿间载荷分配的理论分析模型，提出了在齿轮强度计算中计入弹性啮合效应系数的方法，并按照静强度校棱的方法考虑了制造误差的影响。通过实验间接验证了弹性啮合效应的存在。弹性多齿啮合可显著提高三环传动的承载能力。     

少齿差内啮合齿轮轮齿接触问题研究

本文以有限元弹性接触分析理论为基础,提出了一种对少齿差内齿轮副啮合过程中齿间载荷分配、齿面载荷分布的分析计算方法;建立了少齿差内啮合齿轮多齿接触时的有限元模型,具体分析了一齿差内齿轮在运转中,形成多齿接触时齿间载荷、齿面载荷及位移场、应力场的分布规律。     

圆柱齿轮齿面接触线载荷分布的研究

通过分析轮齿刚度和齿面接触线载荷分布的新方法──齿面接触线法向刚阵法，建立了齿面接触线上节点力与法向变形的关系。加入相应的变形协调条件和静力平衡条件，对多对齿同时啮合状态下载荷沿击面接触线分布、齿间载荷分配及轮齿瞬时啮合刚度（另文发表）作了分析计算。并用有限元法编制了计算载荷分布的专用软件，给出了分析计算实例，绘制出考虑多齿对啮合，刚度差异以及边界效应时，载荷沿齿面接触线的分布曲线。     

少齿差行星减速器动力学仿真分析

介绍了少齿差减速器的结构和转动原理,对其转速和啮合力进行了理论计算。运用ADAMS软件对少齿差减速器进行了运动学仿真,仿真结果显示,双联齿轮和输出齿轮的转速及减速器的传动比与理论计算结果相吻合,从而验证了模型的正确性。采用ABAQUS软件对减速器进行动态接触仿真分析,仿真结果显示,接触齿对的啮合力与理论计算结果误差在7%以内,进一步分析了在动态啮合过程中不同载荷对轮齿啮合力和接触面积的影响。同时,研究了齿轮在额定载荷作用下,轮齿实际接触齿数以及载荷的分配,为减速器动力学分析和工程应用提供依据。     

斜齿轮及断齿故障下时变啮合刚度计算与齿间载荷分配研究

斜齿轮副啮合刚度计算和齿间载荷分配是其动力学分析和强度计算的基础。针对斜齿轮啮合刚度近似代替法的准确性问题，结合斜齿轮线长度接触变化规律、单齿单位长度啮合刚度抛物线模型和ISO6336-1标准，建立了斜齿轮啮合刚度计算准静态弹性模型，并与基于准静态刚性模型的近似代替法、ISO6336-1标准进行了对比研究。结果表明，单对齿最小刚度与最大刚度比值α_k=0.55时的准静态弹性模型计算结果与ISO标准结果一致性较好，准静态刚性模型计算结果与ISO标准结果误差较大。分析了几何参数对斜齿轮综合啮合刚度和载荷分配系数的影响规律，针对斜齿轮典型断齿故障，讨论了不同断齿形式和断齿尺寸对啮合刚度和载荷分配系数的影响变化，为其故障动力学研究提供基础。     

基于有限元法的螺旋锥齿轮啮合刚度计算

螺旋锥齿轮啮合刚度计算是其动力学分析的基础,螺旋锥齿轮动力学分析中多用正弦或余弦级数对轮齿刚度曲线进行近似处理,进而影响动力学分析计算的精度.基于螺旋锥齿轮加载接触有限元分析原理,研究螺旋锥齿轮啮合刚度计算方法,给出使用有限元软件计算螺旋锥齿轮刚度的关键技术及前处理方法,应用有限元分析软件ABAQUS构建一对五齿螺旋锥齿轮模型并计算出法向接触力和综合弹性变形量,得到单齿啮合刚度和多齿综合啮合刚度,分析不同载荷对刚度曲线的影响,结果表明载荷的变化会对刚度曲线的幅值和周期产生较大的影响,在计算刚度曲线时需考虑载荷对重合度以及接触位置的影响,通过计算直齿轮刚度并和已有文献作对比验证了该方法的正确性,研究工作为螺旋锥齿轮动力学分析提供了基础条件.     

基于轮齿载荷分析的斜齿轮最优螺旋角确定方法

以齿轮系统动力学理论为基础,提出了通过斜齿轮螺旋角的择优选取改善系统动态特性的方法。基于有限元理论得到了齿向载荷分布和齿间载荷分布规律,并与啮合过程中轮齿接触线的变化规律进行比较,得出了齿轮参数与轮齿载荷表达式。以接触线变化率最小为目标函数推导了斜齿轮最优螺旋角的计算公式,并通过比较不同螺旋角的啮合刚度,证明了计算公式的正确性,为斜齿轮设计参数的优化选取提供了理论依据。     

机器人精密减速器摆线针轮啮合传动瞬态接触性能分析

工业机器人精密减速器的传动精度和动态稳定性在很大程度上取决于摆线针轮的啮合性能.通过Creo和ANSYS Workbench相结合的数字化设计与动力学分析平台,对精密减速器第二级减速机构的摆线针轮啮合传动部分进行了三维参数化建模和瞬态动力学分析,快速、准确地获得研究所需的精密减速器参数化模型和摆线针轮动态啮合过程中摆线...     

一种摆线针轮传动多齿啮合接触特性分析方法

为有效地揭示齿廓修形、弹性接触及负载变化对摆线针轮传动多齿啮合接触动态特性的影响规律,基于多体动力学和弹性接触理论提出了一种可精确预估摆线针齿动态啮合对数、确定接触点位置并获取接触载荷的动力学分析方法。首先,建立了摆线针轮系统刚体多体动力学模型;其次,在数值计算的任一时刻,循环判断摆线齿廓的离散点与各个针齿之间是否满足接触条件,确定最大接触深度并计算法向接触载荷;最后,将摆线针齿接触载荷等效为系统广义力,建立了含多齿啮合接触关系的摆线针轮传动系统动力学方程。在此基础上,以某一针摆传动系统为算例,分析齿廓修形、弹性接触及负载变化对摆线针轮传动多齿啮合接触动态特性的影响。研究结果表明,摆线针轮传动的实际传力针齿数由齿廓修形和负载特性决定。该方法对于具有不同传动比的摆线针轮传动系统,均能高效准确地完成齿廓修形和负载变化条件下的传力针齿数预估和接触载荷计算。     

不同重合度非圆齿轮设计及弯曲应力分析

非圆齿轮传动具有广泛的应用场景。针对非圆齿轮传动,采用齿轮啮合原理和材料力学等原理及方法,提出了大重合度非圆齿轮设计方法。探讨了非圆齿轮传动原理和节曲线构建方法,计算了其节曲线曲率半径和重合度方程。建立了不同重合度非圆齿轮轮齿时变啮合刚度与载荷分配率计算模型,推导了不同重合度非圆齿轮齿根弯曲应力方程。探讨了不同结构参数下非圆齿轮副重合度、时变啮合刚度、时变载荷分配率及齿根弯曲应力变化规律,确定了轮齿所受最大载荷位置。开展了不同重合度非圆齿轮齿根弯曲应力仿真分析和实验测量,与理论计算结果进行了对比分析,最大误差分别约为4.8%和5.9%,验证了理论方法的合理性与正确性,为大重合度非圆齿轮传动的工程应用奠定了基础。     

含侧隙齿轮副的动载荷分析

以振动理论为基础，提出一种考虑齿轮拍击振动的齿轮动载荷的数值计算方法。建立计算动载荷的齿轮冲击模型，在模型中考虑了齿轮正、反冲击时实际的啮合刚度，并给出啮合柔度的计算方法。分析在考虑静态传递误差、啮合刚度、侧隙、摩擦力及外部扭矩变化等多种激励时，作用在轮齿上的动态载荷以及整个齿轮上的综合动态载荷的计算公式。最后通过实例分析作用在轮齿上的动态载荷、综合动态载荷变化规律以及相关激励参数对动态载荷的影响。     

考虑轮齿修形的变厚齿轮啮合刚度数值计算

针对有限元法求解变厚齿轮时变啮合刚度的求解效率低、计算结果易不收敛等问题,基于切片法建立了一种考虑齿向修形的变厚齿轮时变啮合刚度求解模型,在综合考虑齿轮基圆与齿根圆之间关系的基础上,对现有的Weber能量法进行改进,并采用该方法计算了变厚齿轮的时变啮合刚度。通过建立变厚齿轮有限元分析模型,对其进行加载接触分析,计算其啮合刚度,并与所提方法进行比较,结果表明,所提方法可以有效提高计算精度,提升计算效率。在此基础上,采用集中参数法分析了变厚齿轮不同啮合参数和修形参数对时变啮合刚度的影响规律,为变厚齿轮的结构优化设计和系统动力学分析奠定了基础。     

Modeling of helical gear contact with tooth deflection

The majority of gear tribological studies are made on spur gears. However, helical gears are generally used in industry, and their contact behavior deserves more attention to establish a realistic base for detailed friction, wear and life studies. This study focuses on the modeling of helical gear contact with tooth deflection. A calculation model for helical gear contact analysis is introduced. Helical gear surface profiles are constructed from gear tool geometry by simulating the hobbing process. The model uses three-dimensional finite elements for the calculation of tooth deflection including tooth bending, shearing and tooth foundation flexibility. The model combines contact analysis with structural analysis to avoid large meshes. Tooth foundation flexibility was found to have an essential role in contact load sharing between the meshing teeth, whereas contact flexibility plays only a minor role. The capability of different local contact calculation methods was also studied.     

内啮合斜齿轮高精度三维有限元自动建模方法

为提高内啮合斜齿轮有限元接触分析的建模速度和模型精度,提出了一种齿轮高精度三维有限元模型的自动建模方法。基于齿轮插刀齿廓方程,利用齿廓法线法,得到包括齿根过渡曲线的内、外斜齿轮端面齿廓,建立了内、外齿轮参数化粗网格有限元模型。开发了表层六面体网格剖分方法,自动识别齿面接触带单元,进行分级剖分细化,保证了有限元模型的建模精度和网格密度。进行了齿面接触分析,得到了内啮合斜齿轮的弯曲应力、接触应力、接触印痕、传动误差、时变啮合刚度和载荷分配率。粗细网格有限元模型计算结果对比分析表明,该方法提高了内啮合斜齿轮有限元建模效率和计算精度,缩短了计算时间,为快速准确的齿轮接触分析奠定了基础。     

Localised tooth contact analysis of single envelope worm gears with assembly errors

This paper presents the basis of loaded tooth contact analysis and predicts the influence of assembly errors on localised contact stress distribution in single enveloping (cylindrical) worm gearing during a meshing cycle. A method for loaded tooth contact analysis, geometry and kinematics of such gear pairs is developed. The method accounts for the effects of tooth composite deflection caused by bending, shearing, foundation, tooth contact deformation and initial profile separation due to assembly errors. The method includes the determination of contact lines, load and stress distribution due to assembly errors. Because of the complex geometry of worm gear teeth, the tooth bending stiffness is calculated using the slicing technique developed earlier by the authors. Classical Hertz theory is used for calculating contact stress and deformation. A computer program based on the presented method has been developed and used to study the influence of errors on mating teeth contact. It is shown that the governing factors in loaded gears with assembly error are the mesh stiffness and the amount of error which is linked to load sharing between adjacent tooth pairs. A numerical example is presented to further clarify the outlined method.