螺旋齿圆柱齿轮齿面结构的数字化模型研究

螺旋齿圆柱齿轮与螺旋齿面齿轮进行啮合传动时,其传动性能优于直齿面齿轮和斜齿面齿轮传动副.提出基于啮合原理构建螺旋齿圆柱齿轮齿面结构的方法,研究了螺旋齿圆柱齿轮的切削成形理论,建立了螺旋齿圆柱齿轮的切削模型,并构建了螺旋齿圆柱齿轮齿面结构的数字化模型.     

考虑磨损的3z-Ⅱ型行星轮系传动误差特性研究

传动误差作为行星齿轮传动重要的性能参数之一，反映了工作时的精度问题，而长时间工作造成的齿面磨损会影响传动精度。针对该问题，以3z-Ⅱ型行星传动为研究对象，考虑齿轮固有误差以及各零件的安装误差建立整个传动系统的传动误差模型，并利用概率分析及蒙特卡罗方法进行模拟计算，得到接近实际的理论传动误差模型。基于Archard磨损模型，结合赫兹接触模型，建立齿轮的磨损模型。得到各个齿轮的齿面磨损深度，将各个齿轮的磨损深度等效为齿廓误差，建立基于齿面磨损的传动误差模型。对两个模型的仿真结果对比分析，考虑磨损时，整个传动系统的传动误差有所增加，传动误差集中在-0.42′～3.75′,平均值为1.71′;相比无磨损时，正向传动误差增大，负值降低。     

基于非线性有限元接触理论行星齿轮副瞬态啮合特性研究

为了比较分析风电行星齿轮副啮合面和非啮面瞬态接触特性的差异,根据非线性有限元接触理论,建立了某风电增速用输入级传动机构NGW型行星轮系的非线性有限元模型,对行星齿轮副的瞬态啮合过程进行了动力学实验研究,获得了行星轮系构件齿廓不同啮合位置应力的时间历程曲线。研究表明啮合轮齿廓不同位置的应力具有相似的变化规律;与外啮合的行星齿轮轮廓应力相比,内啮合行星齿轮齿廓的应力较大。在此基础上,对比分析了风电行星齿轮副的关键工况参数对啮合面和非啮合面的瞬态接触的影响,为以改善行星齿轮啮合性能和可靠性为目标的动态优化设计方案确定提供有益的指导。     

英国Austin Motor公司和Brooke Tool Automation公司的自驱式机械动力头

Austin Motor公司的电气机械动力头是用两个电动机驱动的。图1为该动力头的传动系统图。该动力头的主轴箱驱动轴是用齿轮减速机构A来传动的。驱动轴上的斜齿轮经布置在动力头箱体上部的交换齿轮B的垂直轴和齿轮副C及斜齿轮副传动丝杠回转。通过这     

装配误差下变齿厚渐开线齿轮包络环面蜗杆传动接触分析及试验

针对变齿厚渐开线齿轮包络环面蜗杆传动,创建其有限元模型.分析不同载荷及装配误差对齿面接触状态及应力的影响规律,并进行了接触斑点和传动性能测试.结果表明:传动副接触斑点与接触状态一致,齿面应力沿接触线分布并随着载荷的增加而变大;中心距、齿轮轴向偏移、蜗杆轴向偏移、轴交角4项装配误差中,变齿厚渐开线轴向偏移误差的影响较小,...     

齿面单坑缺陷下齿轮磨损演变与映射机制研究

齿面凹坑是常见的齿轮缺陷之一,在轮船、矿业机械、风电齿轮等大型重载齿轮传动机构中,齿轮更换拆卸极为不便,为避免齿轮发生严重失效造成的重大损失,需要准确判断齿轮的磨损特征和预测故障出现的时间和位置,探究齿面坑状缺陷对齿轮磨损进程的影响尤为必要。以齿面单坑缺陷齿轮的啮合历程为研究对象,采用控制变量的方法进行齿轮磨损特征对比。通过搭建的力系闭式齿轮试验台进行重载试验,利用铁谱分析技术和油样分析技术对磨损粒子作定量、定性分析,结合有限元分析和和齿面磨痕扫描电镜图片探究单坑缺陷下斜齿轮磨损演变与齿轮啮合状态的映射机制。研究结果表明：凹坑打在承载区,斜齿轮沿接触线方向的应力分布不均匀,凹坑周边区域存在应力集中现象;坑状缺陷改变了齿轮的啮合状态,缺陷轮齿齿根应力值明显大于正常轮齿,使得坑状缺陷的轮齿齿面抗磨损能力提高,但轮齿刚度降低,尤其进入剧烈磨损的后期,磨粒数量快速上升,并伴随齿面严重的剥落和塑性变形,加速轮齿疲劳断裂。     

考虑啮合错位的斜齿轮复合修形优化研究

为了减少斜齿轮传动因啮合错位导致的齿面偏载、传递误差增大、啮合冲击增大,研究考虑啮合错位的斜齿轮复合修形方法,讨论修形前后不同错位量下齿面啮合性能的变化规律。该方法考虑了啮合错位对齿轮啮合性能的影响,基于斜齿轮啮合接触计算模型,以齿面载荷分布、传递误差、啮合冲击等性能指标为评价依据,进行了“螺旋角修形+齿廓鼓形修形”的复合修形。结果表明：基于多目标的“螺旋角修形+齿廓鼓形修形”复合修形能有效改善因啮合错位造成的齿向偏载,且在降低传动误差峰峰值和改善啮合冲击方面显著优于单一的螺旋角修形,能较全面地改善斜齿轮的啮合质量。     

圆柱及环面蜗杆传动副承载能力分析与试验

针对某工程机械的实际运行工况和设计参数要求,建立蜗杆传动副优化设计目标函数及工况约束。设计并优化圆柱蜗杆传动副和环面蜗杆传动副,分析2类蜗杆传动副在工作载荷和静态自锁载荷下的齿面接触特性;研制对应2种类型蜗杆副传动样机,搭建传动副样机性能测试试验台,开展传动副的负荷运转试验并对比考察齿面磨损情况。结果表明：在相同的设计参数、加载方法和加载载荷下,环面蜗杆副相较于圆柱蜗杆副,同时接触齿对较多,齿面等效应力和等效应变较小,齿面磨损较轻,承载能力更高。     

盾构机主轴承内啮合齿轮修形优化设计

齿轮修形是降低轮齿啮入、啮出时冲击,降低齿轮副齿面应力峰值,缓解应力沿齿宽分布不均现象,使得传动平稳性提高的重要手段。结合盾构机实际工作载荷,基于KISSsoft对盾构机主轴承齿轮进行齿廓、齿向修形优化研究,针对单因素齿廓修形、单因素齿向修形、综合修形方案进行横向对比,通过对齿轮进行接触性能分析,对比修形前、后的传动误差幅值、赫兹接触应力在齿宽方向分布情况以及最大齿根弯曲应力。通过Ansys Workbench软件对未修形和确定的最优修形方案进行有限元仿真,验证其振动加速度和动态啮合应力优化程度。结果证明,采用适当的修形方案可以减小齿轮传动误差幅值,避免了轮齿啮入时出现载荷突变的情况,并且优化了齿面偏载的情况,进而使得齿轮啮合传动性能得到了提高,传动更加稳定。     

考虑多影响因素耦合的锥齿轮应力精确获取方法

锥齿轮是齿轮传动相交轴之间重要的传动装置,论文以高速重载螺旋锥齿轮传动系统为研究对象,建立了由输入功率谱向螺旋锥齿轮副的精确载荷转换方法,获取动力学特性、支撑刚度变形等多因素耦合影响下的轮齿应力-时间历程,得到航空螺旋锥齿轮的典型应力谱。利用齿轮的动力学模型和ABAQUS有限元软件相结合的方法,研究了以上两个因素对齿轮应力的影响,得出动载系数随扭矩的增加是先减小后增大,齿轮动态冲击也是先减小后增大;齿面接触应力对支撑刚度变形的敏感性大于齿根弯曲应力对支撑刚度变形的敏感性,支撑刚度变形对齿根弯曲应力的影响较小。最后基于相似性理论,搭建相似性试验台,得出测试应力与有限元获取应力的偏差为20%左右,验证了方法的正确性。     

循环交变载荷斜齿轮磨损特征与机制分析

为探究大型齿轮传动在循环交变载荷作用下的磨损特征与机制,降低齿轮传动系统受非稳定载荷工况影响的故障率,对不同载荷下齿轮磨损特征与运行状态进行分析.从齿轮磨损量、齿面磨损形貌分析、油液分析、磨粒分析4个方面进行磨损机制研究.利用力闭合与弹簧振子系统装置,施加恒定载荷和交变载荷;利用颗粒计数器、分析式铁谱仪和扫描电子显微镜...     

基于分形理论的粗糙齿面齿轮动力学研究

为研究齿面微观误差对齿轮动力学特性的影响,基于分形理论对粗糙表面进行分形表征。结合时变啮合刚度、静态传递误差以及齿面摩擦等因素,建立计及粗糙齿面的齿轮非线性动力学模型,研究齿面粗糙度、齿面摩擦及工况对齿轮动力学特性的影响。结果表明：粗糙度增大时,齿轮传动系统的动态传递误差增大,振动稳定性降低,动态性能逐步恶化;齿面摩擦会使齿轮副的动态传递误差和振动位移都增大,且摩擦对垂直啮合线方向的振动特性影响更明显;粗糙度对齿轮动力学特性的影响随工况变化而改变,结合工况合理地进行齿面精度设计,有利于进一步平衡加工成本与传动质量之间的问题。     

线形初始缺陷下斜齿轮磨损特征演变研究

为揭示用于风电、水利轮船等大型齿轮在存在初始缺陷下的摩擦磨损特征,避免早期灾难性故障的发生,对线形初始缺陷下斜齿轮磨损特征与演变过程进行实验研究.采用控制变量法,通过电火花线切割的方式沿齿宽方向加工出线形初始缺陷.为加速实验进程,实验齿轮的齿宽为标准齿轮的1/3.实验过程中采用功率闭流式加载方式施加高扭矩恒定载荷,使用...     

泵用无困油无根切齿廓及其轴向超低恒脉动结构

针对外啮合齿轮泵困油现象和流量脉动大的结构性问题,基于渐开线齿轮的传动优势和成形原理,提出一种以重合度为1和齿廓根点位于基圆上为限制条件,齿数为唯一设计构造参数的无困油无根切齿廓的逆向构造方法。通过设计新的轴向双齿轮副结构,解决原有单一齿轮副流量脉动大的结构性问题。结果表明：逆向设计构造方法简单、精准;单副重合度为1可确保无困油现象;齿根点位于基圆上及变位滚切加工可确保无根切现象;单副0.375、双副0.094的恒流量脉动系数与齿数无关,利于在最小齿数为6时采用高容积利用系数0.35,且泵轻量化效果较好;双副轴向180°/齿数的错位间隔装配易于实现,综合重合度为2可确保传动平稳性等。     

初始齿面点缺陷斜齿轮磨损模式演变与状态评估

为了探究如大型风电齿轮初始缺陷存在下的摩擦磨损机制与演变历程,避免齿轮发生开放式磨损和重大故障,对初始齿面点缺陷下的斜齿轮磨损特征与演变过程进行研究。实验采用控制变量法,在自制齿轮磨损实验台上分别进行了3组不同工况条件下的磨损实验,分别设置了正常齿轮与缺陷齿轮、低载工况与重载工况条件的对比实验。采用振动监测和油液检测技术,对齿轮箱振动情况以及齿轮产生的磨粒进行统计分析,结合轮齿表面的微观形貌分析,对重载工况下缺陷齿轮磨损衰退过程进行准确评估。结果表明：初始缺陷将导致齿轮表面应力集中且数值高达数倍,而初始圆坑缺陷附近却无异常磨损特征;初始圆坑缺陷会缩短齿轮稳定磨损期,削减齿轮使用寿命,磨损后期导致磨损加剧、振幅增加数倍且伴随较大冲击载荷。     

内斜齿轮车齿加工数学模型及实验研究

为了解决内齿轮高效加工的问题,提出内齿轮车齿加工方法。根据内齿轮车齿加工原理构建数学模型,建立车齿刀具齿面方程并完成内齿轮齿面方程推导,随后在Vericut中对内齿圈进行模拟加工,验证理论模型的正确性,最后进行了切齿加工实验及检测,测量结果满足工程要求。实验结果表明：所提出的车齿加工方法能够完成内齿圈的高效加工,具有重要的理论意义和工程应用价值。     

齿轮齿面喷丸强化研究现状与展望

疲劳与磨损是齿轮啮合过程中齿面的主要失效形式,严重影响齿轮的综合使用性能。喷丸强化工艺能够有效提高齿面抗疲劳和耐磨损性能,是一种重要的齿轮齿面强化方法。通过国内外文献分析可知:喷丸强化主要存在应力强化和组织强化两种强化机制。喷丸工艺参数对齿轮表面完整性影响的主要规律包括:残余压应力大小与工件硬度、强度成正比,而工件材料硬度越高,冷作硬化效果越弱;齿面粗糙度随覆盖率适当地增加而减小,随喷丸强度的提高而增大;喷丸强度、覆盖率、弹丸直径等喷丸工艺参数决定了残余奥氏体的转化量等。同时,国内外在喷丸强化工艺对齿轮接触疲劳性能、传动性能、磨削烧伤作用机理方面开展了大量研究,主要结论如下:残余压应力、硬度、晶粒细化程度的增加是齿轮接触疲劳性能提升和磨削烧伤修复的主要原因,喷丸引起的齿面粗糙度升高制约了齿轮使用性能的提升,可通过齿面抛光等精加工工艺来改善。此外,介绍了微粒喷丸、二次喷丸、振动喷丸等新型喷丸强化方法,从表面性能、环保、工程应用、疲劳性能等方面,客观评价了新型喷丸强化方法的优点与不足。最后,对齿轮齿面喷丸强化工艺进行总结,并对其发展趋势进行了展望。