渐开线弧齿圆柱齿轮的应力分析

简要论述了渐开线弧齿圆柱齿轮的主要几何参数,从其齿面方程出发,分析渐开线弧齿圆柱齿轮副齿面接触线,并对其进行了重合度的分析,在此基础上提出了渐开线弧齿圆柱齿轮副齿面接触应力和齿根弯曲应力的计算方法,并通过有限元软件分析直齿轮、弧齿轮的应力。弧齿圆柱齿轮比直齿圆柱齿轮具有优越性。     

渐开线弧齿圆柱齿轮副齿面接触应力分析

简要论谜了渐开线弧齿圆柱齿轮的主要几何参数,从其齿面方程出发,分析渐开线弧齿圆柱齿轮副齿面接触线与啮合重合度.在此基础上推导出渐开线弧齿圆柱齿轮副齿面接触应力计算公式,并通过有限元分析软件比较直齿、斜齿、弧齿齿轮副齿面接触应力.与直齿、斜齿齿轮副相比弧齿齿轮副具有更低的齿面接触应力、更好的传动特性.     

弧齿线摆线圆柱齿轮副的几何参数与承载力分析

提出一种新型齿轮——弧齿线摆线圆柱齿轮,根据齿轮副啮合原理推导出齿廓曲线方程,并论述其基本几何参数,分析计算该齿轮副的重合度。设计该齿轮的三维造型,对弧齿线摆线圆柱齿轮副传动的接触应力和弯曲应力进行分析。结果表明:弧齿线半径在一定范围内时,弧齿线摆线圆柱齿轮副的接触应力和弯曲应力比渐开线圆柱齿轮副的接触和弯曲应力更小,其承载力比相同尺寸的渐开线圆柱齿轮更大。     

圆弧齿线圆柱齿轮啮合理论的研究

推导了新型齿轮──圆弧齿线圆柱齿轮的刀具齿面方程，接触线方程，共轭齿面及端面截形的方程，啮合面、啮合线方程，齿轮齿面与同心圆柱面的交线方程。求出了其齿面上的根切界限曲线和啮合界限曲线，并导出了其诱导法曲率的计算公式。     

点接触渐开线少齿差行星传动齿面构建

根据齿轮啮合原理运动学法,提出在渐开线少齿差行星传动共轭啮合副行星轮外齿轮齿面选定上选定一条光滑曲线Γ,以该曲线的等距曲线作为球心运动轨迹形成管状球族包络面。提出用管状球族包络面代替行星轮外齿轮渐开线齿面,得到新的啮合副,并给出啮合副的统一方程式;详细讨论了由管状包络面形成行星轮新齿廓的方法,该新齿廓称为啮合管齿廓。给出了与曲线Γ相共轭的接触线统一方程,讨论了点接触渐开线少齿差行星传动的啮合特性;啮合管与渐开线内齿轮构成点接触啮合副,点接触啮合副具有滑动率低,传动效率高等特点。     

椭圆弧齿线圆柱齿轮加工方法分析与加工仿真

在分析现有圆弧齿线圆柱齿轮基础上,阐述了一种渐开线椭圆弧齿线圆柱齿轮的主要几何参数:齿廓为渐开线齿廓,任意垂直轴线的截面上周向齿厚、周向齿槽宽、分度圆处的压力角相等,齿线在分度圆柱面上的展开线是对称椭圆弧.推导了齿轮齿面方程、端面齿廓方程和接触线方程.提出了倾斜式旋转刀盘齿轮加工方法,利用VERICUT建立齿轮专用加工...     

椭圆弧齿圆柱齿轮的一种铣削加工方法

在研究圆弧齿线圆柱齿轮的基础上,提出了全齿宽啮合型椭圆弧齿圆柱齿轮的铣削加工方法。通过分析其理想几何参数,推导了齿轮齿面及啮合重合度方程。利用齿轮齿条模型分析了刀具与椭圆齿线的形成过程,提出椭圆弧齿圆柱齿轮的铣削加工原理,并进行了齿轮的铣削加工。斜安装的刀具加工形成的齿轮在径向截面上都是渐开线齿廓,齿线在分度圆柱面的展开曲线为椭圆的一部分,凸齿面齿线与凹齿面齿线具有相同的几何形状参数。该加工原理可以完成椭圆弧齿圆柱齿轮的高效铣削,也适用于该齿轮的磨削。     

线面对构齿轮啮合原理

根据曲线和曲面两种几何元素的接触特点,提出了线面对构齿轮啮合原理。定义了线面接触与线面啮合的概念,给出了线面啮合运动三要素;建立了线面啮合基本理论,得到与已知曲面相啮合的共轭曲线方程的通用表达式;通过在曲线每一点处的法平面上建立截面齿廓,进而构建连续曲面。以平行轴内啮合渐开线齿轮为例,通过在渐开线内齿轮齿面上选取接触曲线,构建新的线面啮合齿轮副,分析了线面啮合齿轮啮合过程的一般规律。研究结果表明,根据线面啮合原理,通过选取合适的几何参数,可以构建出一对正确啮合的点接触齿轮。该原理为齿轮齿面构建提供了新方法。     

正交弧线齿面齿轮修形研究及顶尖分析

以弧线齿圆柱齿轮作为假想刀具,用包络法展成正交弧线齿面齿轮。根据微分几何计算和齿轮啮合原理,推导了弧线齿圆柱齿轮及面齿轮的齿面方程。再基于Matlab平台建立工作齿面及过渡曲面的数学模型,通过改变弧齿圆柱齿轮轮齿的凹齿面半径对面齿轮进行修形,对比分析修形前后面齿轮齿厚和齿宽的变化情况以及对接触迹线的影响。最后,通过导出修形前后面齿轮的齿面点集,在CATIA零件设计中进行实体建模。得出结论,增大弧齿圆柱齿轮凹侧齿线半径会增大面齿轮的外径,同时,面齿轮的齿顶变尖现象会发生变化,即面齿轮外径处的齿厚逐渐增大,接触迹线基本不发生变化。为后续研究面齿轮的偏载特性奠定了基础。     

渐开线弧齿圆柱齿轮的齿根应力分析

简要论述了渐开线弧齿圆柱齿轮的主要几何参数,并对其重合度以及接触线进行了分析,在此基础上提出了渐开线弧齿圆柱齿轮副齿根弯曲应力的计算方法.通过三维软件对渐开线弧齿圆柱齿轮进行三维造型,分析了不同周向模数和不同弧齿线半径对弧齿圆柱齿轮的齿根应力的影响.弧齿圆柱齿轮齿根应力与弧齿线半径有明显的关系,比直齿圆柱齿轮具有优越性.     

斜齿轮成形磨削齿向修形齿面模型构造与误差评价

砂轮磨削带齿向修形的斜齿轮时,砂轮与齿轮之间的接触线时刻发生变化,其附加运动会使齿向一面产生“修形扭曲”,为此,提出一种高精度建立齿向修形齿面的方法。根据齿向修形原理,推导出成形磨齿的实际接触线方程;通过改变中心距的值,沿齿向得到多组接触线,使用NURBS曲面拟合,得到齿向修形齿面;对影响齿面精度的主要因素齿廓偏差和螺旋线偏差进行分析并提出误差评价模型。以鼓形修形斜齿轮为例,介绍齿向修形齿面构造全过程。磨齿实验验证了模型的准确性以及齿向修形齿面构造的高精度性。     

基于螺旋非圆齿轮变速装置设计研究

为增加变速器带载换挡能力,解决摩擦片发热烧毁等问题,提出利用非圆齿轮传动替代摩擦传动换挡结构;研究渐开线变厚齿面形成原理,通过增加共轭齿条周向纯滚动和轴向运动约束条件,建立螺旋非圆齿面包络加工数学模型,描述共轭齿条各段齿面失径,推导螺旋非圆齿面方程;利用数值计算实例验证了数学模型的正确性,分析非圆齿的几何特征与轴向移动速度之间的关系,说明共轭齿面仍为线接触;通过对锥齿轮组进行详细设计与动力学仿真,结果显示角速度输出曲线较为平稳,仍存在一定轻微冲击;搭建基于机电检测方案的锥齿轮组自动变速装置试验平台,实现了档位自动变换功能,进一步验证了螺旋非圆齿轮基本啮合原理且锥齿轮组改造设计方案具备一定的可行性。     

Ease-off拓扑修正的准双曲面齿轮齿面修形方法

为了提升驱动桥准双曲面齿轮传动的啮合性能,针对准双曲面齿轮刀倾半展成法(HFT)提出一种Ease-off拓扑修正方法。在建立齿面共轭啮合数学模型的基础上,推导出小轮基准齿面方程,通过计算小轮实际齿面与基准齿面之间的偏差,构建出Ease-off拓扑。借助二阶多项表达式对Ease-off拓扑分解,计算出齿面失配系数,通过调整齿面失配系数构建出修正Ease-off拓扑。通过比较当前Ease-off拓扑与修正Ease-off拓扑,消除小轮当前齿面与修正齿面之间的偏差,反求出小轮加工参数。最后以一对准双曲面齿轮为例进行齿面拓扑修形与磨齿加工,实际齿面印痕与仿真结果一致,验证了齿面拓扑修形方法的有效性。齿面加载接触分析结果表明,修形后齿面接触应力分布得到了改善,实际载荷下齿面接触重合度增加,从而验证了修形方案的合理性。     

螺旋锥齿轮齿面扫描式测量法及其应用研究

螺旋锥齿轮的实际齿面形状是影响其动力学性能的一个非常重要的因素。本文介绍了采用虚拟共轭基准面的螺旋锥齿轮齿面的扫描式测量、数据处理及应用方法，即大齿轮的基准面采用的是由机床设定参数计算出的理论齿面，而小齿轮的基准面采用的是与大齿轮共轭的假想小齿轮齿面。由于采用了二维测头进行齿面测量，有效地避免了测头与齿面间摩擦力的影响，既能保持高精度，又能进行快速测量。同时，该种测量采用连续扫描的方法，信息量大、速度快，适合于大批量生产中的螺旋锥齿轮的齿面质量管理与控制。由于扫描式测量采用了虚拟共轭基准齿面，所以从测量数据本身就可以判断齿面的接触斑点位置与形状，因而可以直观、有效地对齿面质量进行管理与控制。     

航空齿轮齿面失效分析

对航空用16NCD13钢渗碎淬火齿轮进行了化学成分，金相组织分析，对该材料齿轮进行了齿面接触疲劳试验，通过电子显微镜观察齿面失效形貌，并分析失效形成的原因和发展规律。     

Investigation of the Thermal Behaviour of Non‐metallic Curved‐Face‐Width Spur Gears

This paper describes a curved‐face‐width spur gear, specially designed for manufacture from non‐metallic materials. The benefits of this gear are the higher contact ratio, bending and Hertzian contact resistance, and greater tooth stiffness compared to standard spur gears. A modified geometry is proposed for the gear tooth, the height of which varies along the gear face width. Due to the reduction in tooth height, in sections away from the gear centre, lower sliding friction is expected, with consequences for the gear's thermal behaviour. The complex gear geometry makes the design of a die difficult; therefore the gears were cut on a milling machine, using a special kinematic generation process and related equipment. The tooth flank profile, an involute or near involute in sections away from the gear half‐width plane, as well as the flank surface quality determined by the single‐cutter tool used for gear manufacture, influence the meshing condition, and can be detrimental to the thermal behaviour of the gear. Experimental tests were carried out to examine the influence of load and speed on the temperature of the curved‐face‐width spur gears with modified geometry. The measured temperature of the non‐standard gear is further compared with the predicted temperature of plastic standard spur gears of the same specification.     

基于接触线的二次包络TI蜗杆传动啮合性能分析

从接触线和啮合界限线的角度对二次包络TI蜗杆传动进行了接触性能分析。分析表明,只有当蜗轮齿面上的啮合界限线为一条或两条且这两条线不重合时,才能在二次包络TI蜗杆传动副的蜗轮齿面上得到二次接触线;在加工允许的范围内,螺旋角取较大的数值,能够较好地改善啮合性能,从而发挥二次包络TI蜗杆传动的优势。研究对合理选择设计参数具有指导意义。     

内啮合齿轮传动法向齿侧间隙的几何求法

通过几何分析得出了内啮合渐开线齿轮传动中心距略变小时,非工作齿面法向齿侧间隙的计算公式,利用几何关系导出了此种公式的几种表达形式,供设计者在齿轮传动设计时选用.     

近似面齿轮传动的齿面拓扑修形主动设计

为了提高面齿轮的磨齿效率,采用不做齿向进给运动的大半径盘形砂轮磨齿得到的面齿轮具有近似齿面,然而该近似面齿轮与双向修形小轮的啮合性能不够理想.因此进一步通过啮合理论重新构造小轮齿面,并根据预设的啮合性能对该新构造的小轮齿面进行拓扑修形设计,以控制近似面齿轮传动的啮合性能.小轮的拓扑修形齿面采用盘形砂轮局部点共轭法磨齿加工,建立了小轮拓扑修形齿面与加工参数之间的线性方程.用实例说明了所提方法的应用,齿面接触分析结果与给定的啮合性能基本一致.     

An analysis of the wear features of worm gear tooth flanks

Worm reducers with a double enveloping toroidal surface are a new type of reducer with higher wear resistance and longer service life. A series of contact fatigue tests of worm pairs has been carried out on a microcomputer-controlled test stand of closed power flow type, using an incremental method of increasing the load. During the test, the worm tooth flank completed 2.2 × 10⁷ cycles, and the worm gear tooth flank 1.1 × 10⁶ cycles. Meanwhile, the state of the flank was duplicated by means of a chemical film. This paper discusses the whole process of the occurrence and development of surface cracks as well as the formation of fatigue peeling. It should provide a reliable basis for definition of the law of fatigue damage of the worm gear tooth flank.