分阶式双渐开线齿轮啮合特性及有限元研究

利用空间啮合原理,建立分阶式双渐开线齿轮型线齿廓理论与数学模型,推导双渐开线齿轮端面齿廓方程和接触线方程,对相互啮合的两个双渐开线齿轮端面啮合过程及接触线变化进行模拟分析,基于ANSYS有限元分析软件,利用其中的参数化设计语言APDL,精确建立双渐开线齿轮的单齿啮合和双齿啮合有限元模型,并对其进行接触有限元分析.分析结果表明,节点附近啮合时,双渐开线齿轮接触线发生间断,并且单齿啮合远大于双齿啮合的齿面最大接触应力.     

渐开线斜齿轮的参数化设计与应用

目前众多三维建模系统都不能直接生成渐开线斜齿轮.以国外某16 V型柴油机滑油泵的斜齿轮为研究对象,以UGNX 3.0为平台,通过建立相关表达式,使模型的尺寸和特征参数相互关联.适用渐开线方程确定齿廓曲线,从而精确地生成渐开线齿轮的齿廓或齿槽廓,实现了渐开线斜齿轮的参数化设计.为斜齿轮的优化设计和先进制造提供了依据.通过更改表达式中的齿轮参数可以迅速建立新的齿轮,大大提高了齿抡设计的效率和精确度,为齿轮机构的动态仿真、NC加工、干涉检验以及有限元分析提供了精确的模型.     

基于UG的渐开线斜齿圆柱齿轮参数化设计

参数化设计就是用参数来描述零件尺寸.设计时通过修改特征参数来更改零件的外形,实现尺寸对图形的驱动.渐开线斜齿圆柱齿轮是机械传动中常用零件,由于齿形轮廓复杂,其参数化设计困难.通过建立相关表达式,使模型的尺寸和特征参数相互关联,从而精确地生成渐开线斜齿圆柱齿轮模型.通过更改表达式中齿轮的特征参数就可以迅速生成新的齿轮,从...     

任意转角位置的双渐开线齿轮的齿面数学模型

运用渐开线展开和曲线包络原理,建立了双渐开线齿轮端面齿廓数学模型,用数据验证了模型的准确性。在端面齿廓数学模型基础上建立了任意转角位置的双渐开线齿轮齿面数学模型,使用该模型获得了三种典型刀具齿顶圆弧半径的双渐开线齿轮三维仿真图形,并进行了啮合仿真,从而验证了齿面数学模型的正确性和可行性。该齿面数学模型表述简单,使用时无须坐标变换,能快速、真实地描述双渐开线齿轮任一轮齿在任意转角位置时齿面上的任一点。为双渐开线齿轮三维数字化设计、制造,啮合干涉、运动学和动力学分析提供了简捷的新理论依据。     

齿面摩擦和啮合刚度对双渐开线齿轮传动动态特性的影响研究

针对双渐开线齿轮传动动态特性问题,通过建立双渐开线齿轮的有限元模型,综合考虑齿面摩擦与齿轮啮合刚度二因素,对双渐开线齿轮传动系统进行了有限元模态分析,运用响应曲面法研究了齿面摩擦与齿轮啮合刚度对双渐开线齿轮振动变形和模态频率的影响;选取不同模态阶数对双渐开线齿轮传动系统进行了动态特性研究,分析了不同模态阶数下双渐开线齿轮的振动变形与模态频率变化状况。研究结果表明,随着齿面摩擦因数与齿轮啮合刚度的增加,不同模态阶数下双渐开线齿轮传动系统各阶振动变形与模态频率均显著增加,齿面摩擦与齿轮啮合刚度对双渐开线齿轮传动动态特性有一定影响,在对齿轮传动系统进行动态特性研究时,必须对齿面摩擦与齿轮啮合刚度进行充分考虑。     

基于Pro/E的非标齿廓变位直齿轮的参数化建模

针对非标齿廓齿轮,尤其是有变位的非标齿廓的渐开线齿轮的的模型很难精确建立的问题,根据渐开线生成原理和理论公式,在Pro/E中利用方程建立渐开线,保证了渐开线齿轮齿形的准确性。利用Pro/E软件的参数化技术,通过建立齿轮各个变量及与之相啮合齿轮的变量与齿轮基本参数关系,实现非标齿廓的渐开线变位直齿轮的三维参数模型的精确建立,为产品的系列化结构设计及CAE分析提供了可靠的依据。     

基于MATLAB与SolidWorks联合建模的渐开线圆柱直齿轮接触特性仿真分析

通过渐开线直齿轮齿廓方程在MATLAB中构建出渐开线直齿轮的点云模型生成精确地齿廓,将点云数据导入到SolidWorks中构建出齿廓精确的渐开线直齿轮副的三维模型;然后对渐开线直齿轮副进行理论接触应力计算,并对联合建模的齿轮副与参数化建模的齿轮副进行接触应力的有限元仿真分析和动力学仿真分析结果进行对比.结果表明:联合建...     

考虑磨损故障的双渐开线齿轮传动系统动态特性研究

针对目前双渐开线齿轮(DIG)研究过程中齿廓磨损对双渐开线齿轮动态特性的影响问题,对考虑磨损故障的双渐开线齿轮传动系统动态特性进行了研究。首先,进行了双渐开线齿轮接触线长度与齿面载荷计算,考虑相对滑移距离,建立了等效接触模型;然后,进行了双渐开线齿轮齿面累积磨损量、齿轮齿面累积磨损深度的计算,建立了双渐开线齿轮啮合刚度计算模型,进行了磨损故障的双渐开线齿轮刚度的计算;最后,以一对双渐开线齿轮为研究对象,采用集中质量法建立了6自由度动力学模型,研究了齿面磨损对双渐开线齿轮动力学特性的影响。研究结果表明：在运行1×10⁴次载荷循环后,混合弹流润滑状态下,双渐开线齿轮与普通渐开线齿轮(CIG)在节线附近齿根位置的最大累计磨损量差值为0.002 07μm,且双渐开线齿轮节线靠近齿顶位置的磨损小于普通渐开线齿轮的磨损;双渐开线齿轮系统在磨损后振动加速度幅值小于普通渐开线斜齿轮的幅值。通过对不同磨损情况下的时域响应进行研究,发现磨损导致双渐开线齿轮传动系统的振动幅值增大。     

基于Pro/E精确创建渐开线齿轮的基本原理及要求

由于渐开线的数学特性,用普通的方法难以绘制渐开线齿轮模型.通过渐开线数学方程的建立,结合机械设计中齿轮的基本圆方程,详细阐明了应用Pro/E精确创建标准渐开线直齿圆柱齿轮的基本原理、过程和应注意的问题,并根据渐开线特性、齿轮基本圆方程及齿轮啮合原理,计算出了应用Pro/E精确创建标准渐开线直齿圆柱齿轮时对齿数的基本要求,为模型的精确分析、加工提供了设计保证.     

基于Pro／E精确创建渐开线齿轮的基本原理及要求

由于渐开线的数学特性，用普通的方法难以绘制渐开线齿轮模型。通过渐开线数学方程的建立，结合机械设计中齿轮的基本圆方程，详细阐明了应用Pro／E精确创建标准渐开线直齿圆柱齿轮的基本原理、过程和应注意的问题，并根据渐开线特性、齿轮基本圆方程及齿轮啮合原理，计算出了应用Pro／E精确创建标准渐开线直齿圆柱齿轮时对齿数的基本要求，为模型的精确分析、加工提供了设计保证。     

基于载荷分担理论的双渐开线齿轮混合弹流润滑分析

根据双渐开线齿轮齿廓啮合特点,基于载荷分担、弹流润滑理论,建立双渐开线齿轮混合弹流润滑模型,研究双渐开线齿轮齿廓参数对混合弹流润滑特性的影响。采用对比法分析双渐开线齿轮与同参数普通渐开线齿轮啮合特性及润滑性能差异,并研究双渐开线齿轮齿廓参数对润滑特性的影响。研究表明:双渐开线齿轮由于轮齿分阶的影响,其啮合特性及润滑性能与普通渐开线齿轮相比有较大差异;稳态载荷作用下,双渐开线齿轮在除接触线全部位于齿顶啮合区之外的位置,润滑性能优于普通渐开线齿轮;双渐开线齿轮中心膜厚随齿腰高度系数增大而减小,摩擦因数随齿腰高度系数的增大而增大;中心膜厚在齿顶啮合区随齿腰切向变位系数的增大而减小,在齿根啮合区中心膜厚变化规律与齿顶啮合区相反,摩擦因数随齿腰切向变位系数的增大而减小。     

双渐开线齿轮齿面摩擦力对接触应力的影响

建立双渐开线齿轮有限元模型,分析齿面摩擦力对接触应力的影响,并与渐开线齿轮进行对比。结果表明:相同摩擦状态下,双渐开线齿轮与渐开线齿轮的最大等效接触应力的数值差别不大,但接触应力分布不同,渐开线齿轮节点附近接触应力比较高,双渐开线齿轮节点以下靠近齿根处接触应力比较高;齿面摩擦力对接触应力分布的影响不大,但对接触应力数值的影响很大,因此在进行接触应力分析时,必须考虑齿面摩擦力的影响;通过改变齿面间的润滑条件,减小齿面摩擦力,是提高齿轮抗点蚀能力和接触疲劳寿命的有效方法。     

双渐开线齿轮齿面啮合与误差影响分析

本文研究了双渐开线齿轮的齿面展成方法和几何特性 ,采用计算机辅助分析的方法实现了双渐开线齿轮的齿面啮合分析 ,对比分析了双渐开线齿轮与渐开线齿轮的瞬时啮合线的特点 ,研究了制造和安装误差对双渐开线齿轮的影响规律 ,提出了补偿由于制造和安装误差引起的双渐开线齿轮啮合位置偏离和运动误差的途径。     

基于最小势能原理的双渐开线齿轮载荷分布研究

双渐开线齿轮接触线上的载荷非均匀分布,使得载荷计算困难。采用现有的方法或过于简化导致精度不足,或过于复杂使得计算量大、耗时长,并不适用于双渐开线齿轮载荷分布研究。为此,将双渐开线齿轮接触线等分为若干段,建立了双渐开线齿轮载荷分布模型,综合有限元法对轮齿载荷分布进行了研究。首先,根据双渐开线齿轮的啮合特点,求解了时变接触线,将每一啮合时刻下的齿轮接触线“分段”;然后,基于最小势能原理,建立了双渐开线齿轮的载荷分布模型,综合有限元法对齿轮轮齿载荷分布进行了研究;最后,对双渐开线齿轮与普通渐开线齿轮的载荷分布进行了对比分析,并研究了输入扭矩、齿宽对双渐开线齿轮轮齿载荷分布的影响。研究结果表明：载荷分布模型与有限元仿真结果之间的误差在10%之内,载荷分布模型合理可靠;双渐开线齿轮沿接触线方向载荷分布不均匀,节线附近载荷值最大;同参数、同工况下的双渐开线齿轮载荷波动幅度小于普通渐开线齿轮;输入扭矩增加,双渐开线齿轮节线附近载荷分布发生突变;齿宽增加,双渐开线齿轮沿接触线载荷分布不均匀程度增加。     

双渐开线齿轮传动的干涉分析

双渐开线齿轮(我国又称变长线齿轮)传动中,大轮与小轮的齿廓干涉是难以避免的。设计这种传动的主要问题之一,是合理选择各个参数,把齿廓干涉量控制在合适的范围内,以便通过跑合加以消除,实现二齿廓的凸凹接触。本文考虑了刀具刀尖圆角的影响,对双渐开线齿轮的齿廓作了比较精确的数学描述,提出实用的干涉算法。并结合实例,分析了各参数对干涉的影响,列出了有关曲线。为双渐开线齿轮传动的优化设计进行了必要的准备。     

双渐开线齿轮分阶参数对弹流润滑特性的影响研究

针对双渐开线齿轮分阶参数对弹流润滑特性影响的问题,根据双渐开线齿轮齿廓啮合特点及弹流润滑理论,推导出了双渐开线齿轮接触线长度及当量曲率半径计算公式。建立了双渐开线齿轮弹流润滑模型,研究了双渐开线齿轮分阶参数对弹流润滑特性的影响;通过数值计算,得出了最小油膜厚度及摩擦系数在啮合周期内的分布情况。研究结果表明:采用该模型得出的最小油膜厚度与已有算例及经验公式得出的数值结果偏差较小;与双渐开线齿轮齿腰高度系数相比,齿腰切向变位系数对最小油膜厚度的影响较小,最小油膜厚度随高度系数的增大而减小;摩擦系数随齿腰高度系数的增大而增大,随齿腰切向变位系数的增大而减小。     

渐开线纯滚动测量中展开长度的确定方法

双滚轮-导轨式渐开线测量仪一种无阿贝误差、误差源少、测量精度高的渐开线测量仪器,常用来测量 1 级齿轮渐开线 样板或 1 级标准齿轮,但是双滚轮-导轨式渐开线测量仪不易准确获得渐开线的齿廓偏差与展开长度的对应关系。 而渐开线齿 面的齿根部容易累积较多的加工误差和测量误差,1 级齿轮渐开线样板要求齿廓偏差需要从展开长度 3 或 5 mm 处开始计值, 如果展开长度存在偏差将会影响齿廓偏差的测量结果。 为了获得齿廓偏差与展开长度较为准确的对应关系、实现齿轮渐开线 样板的精确计值,本文研究了双滚轮-导轨式渐开线测量仪测量齿轮渐开线样板时齿轮渐开线样板齿顶圆角、齿顶圆偏差和滚 轮半径偏差对展开长度的影响,提出一种基于机器视觉的双滚轮-导轨式渐开线测量仪测量策略和展开长度修正方法,通过机 器视觉判断渐开线样板理论齿顶点和起始测量位置,并根据滚轮半径对展开长度进行修正。 本文对一件齿轮渐开线样板进行 了测量实验,齿廓形状偏差的测量结果与齿轮测量中心的差异不大于 0. 1 μm,且齿廓偏差曲线具有一致性,说明该测量策略可 以获得齿廓偏差与展开长度的对应关系。     

基于APDL的渐开线直齿圆柱齿轮参数化精确建模

分析了齿轮过渡曲线,建立了精确齿廓的参数化模型;运用ANSYS的APDL语言,编制齿轮建模的宏文件,并在ANSYS的菜单中添加了齿轮建模项,实现了渐开线直齿圆柱齿轮的参数化精确建模。     

双渐开线齿轮齿廓参数方程研究

基于加工原理提出的双渐开线齿轮齿廓参数方程,表述简单,无须坐标变换,能真实地描述双渐开线齿轮轮齿在任一转角位置时端面齿廓上的任一点,实现了双渐开线齿轮齿廓的简单、准确、快捷计算。该研究结果为双渐开线齿轮数字化设计、啮合分析、运动学和动力学分析提供了新的理论依据和实际应用价值。     

渐开线齿轮的精确建模研究

研究了渐开线直齿圆柱齿轮、渐开线斜齿圆柱齿轮、渐开线直齿圆锥齿轮的精确建模。通过创建渐开线齿轮数学模型和Excel数据文件,利用Solid Edge平台与Excel数据的无缝对接,设计出高精度的渐开线及螺旋线。根据齿轮设计要求,选择相应的建模方法,最终实现了渐开线齿轮的精确建模。