锁环式同步器同步环热-结构耦合有限元分析

锁环式同步器的同步工作是依靠摩擦作用实现的,同步环的内锥面与待接合齿轮齿圈外锥面接触产生摩擦,锥面摩擦使得待啮合的齿套与同步环迅速同步。当同步环内锥面与待接合齿轮齿圈外锥面接触后,在摩擦力矩的作用下齿轮转速迅速降低(或升高)到与同步环转速相等,两者同步旋转,齿轮相对于同步环的转速为零,因而惯性力矩也同时消失,这时在作用力的推动下,接合套不受阻碍地与同步环齿圈接合,并进一步与待接合齿轮的齿圈接合而完成换挡过程。在这一过程中,齿圈外锥面与同步环的内锥面的摩擦对同步的实现起着至关重要的作用,并且摩擦过程也会对同步环造成一定的磨损,因此对这一过程中的热力学性能、静力结构变形等通过有限元软件进行耦合分析有着十分重要的意义。     

第28篇 接合齿圈的加工难点

病症描述 在汽车变速器设计中,大部分齿轮都带有接合齿圈,且齿圈为锥面结构。如图1、图2所示,该锥面表面粗糙度和角度要求都很高,对于保证和同步环的接触,实现同步器的功能有重要影响。接合齿圈在焊接和热处理（渗碳淬火）后,锥面斜角会变大,从而导致锥面磨不光,成为废品。     

高精度FA针摆传动尺寸链分析与研究

高精度FA针摆传动减速器中,主要靠针齿和摆线轮及柱销和柱销孔之间的配合来保证传动精度.为严格控制它们的制造和安装误差,以直线尺寸链理论为基础,对新型FA传动减速器摆线针轮部分的尺寸链进行理论分析,然后结合平面尺寸链相关理论,分析输出机构部分的尺寸链,并研究各部分尺寸链的构成及封闭环的计算方法.通过编制程序对FA-45-29型针摆传动减速器进行了实例计算.     

应用微分方程解非线性尺寸链

平面尺寸链中,封闭环尺寸可以为非线函数.对于非线性尺寸链,既有长度尺寸变量,又有角度尺寸变量,不能运用简单的代数和求解.为了简化问题,往往忽略角度误差的影响,把角度视为常量,简化为线性尺寸链求解.事实上,角度误差对封闭环尺寸的影响是不应忽视的.应用全微分概念,不忽略角度误差的影响,解非线性尺寸链,概念清晰,计算精确.     

RV减速器参数化建模及多体动力学仿真

对RV减速器零部件进行CAD参数化建模,建立了摆线轮修形量、零件尺寸误差的参数化装配模型.基于多体动力学仿真技术,建立了轴承游隙、轮齿接触、针齿与针齿槽接触的动力学仿真模型.考虑影响RV减速器角传动误差的小周期因素,选取同一装配尺寸链中的针齿中心圆直径与针齿槽直径,进行误差组合,并在额定工况下进行动力学仿真,分析角传动误差的变化规律.     

少齿差星轮传动多目标优化及其强度仿真分析

少齿差星轮传动存在弹性啮合效应,其真实承载能力数倍于按传统齿轮设计理论所得的计算值。作者基于多齿弹性接触效应,以星轮核心单元啮合效率最大、体积最小以及内外齿轮等强度为优化目标,以齿轮基本参数为设计变量,建立了少齿差星轮传动多目标优化数学模型。优化结果表明:内外齿轮强度接近,啮合效率99.65%,结构体积下降29.3%。运用ANSYS Workbench对少齿差星轮进行静力学仿真,验证了多齿弹性接触效应载荷分配系数计算方法的正确性,同时得到轮齿的最大应力位置与理论计算一致、应力值误差均小于6%,满足工程精度要求,验证了多齿弹性啮合齿轮设计理论的正确性以及优化方案的合理性。     

含扭曲误差的鼓形斜齿轮接触分析

基于修形齿面的扭曲误差产生机理,推导出含扭曲误差的鼓形斜齿轮齿面数学方程;建立含扭曲误差的主动轮鼓形齿与未修形从动轮的轮齿接触分析(Tooth contact analysis, TCA)模型;并从计算齿面扭曲量的公式中选取螺旋角和修形量两个主要设计参数,分析其对传动误差和接触椭圆的影响规律。结果表明：齿向修形斜齿轮的修形量和螺旋角越大,齿面扭曲现象越严重;修形量和螺旋角增大使得传动误差幅值增大,影响传动平稳性;修形量对接触椭圆面积的影响小,而螺旋角增大,接触椭圆面积减小,使得接触应力增大,通过有限元分析验证螺旋角和修形量对齿面接触应力的影响;通过调整修形量和螺旋角可以控制扭曲量、传动误差幅值和接触椭圆面积,这对齿向修形斜齿轮的优化设计有较大的参考价值。     

Ease-off修形高减速比准双曲面齿轮接触仿真与动态性能试验

针对高减速比准双曲面（High Reduction Hypoid,HRH）齿轮大轮齿廓曲率不足、小轮大螺旋角齿面高度扭转的问题,提出了大轮采用刀具修形以实现齿面点接触的方法,小轮采用一般滚切法,简化机床加工参数;建立了大、小轮的三维模型,Ease-off拓扑曲面;解析了接触路径、差曲率、传动误差等齿面接触性能参数;通过三维运动仿真对比修形前后齿面的接触区,修形后避免了边缘接触,接触区位于齿面中部靠近小端,与齿轮实际接触斑点一致。完成了HRH齿轮减速器动态性能试验,齿轮啮合传动性能优良,啮合质量稳定,验证说明所设计的HRH齿轮修形量控制合理、理论计算与运动仿真正确。     

点蚀对弧齿锥齿轮传动误差影响的研究

点蚀作为弧齿锥齿轮的主要失效方式,研究其对弧齿锥齿轮传动性能的影响对齿轮故障诊断具有重要意义。根据弧齿锥齿轮传动误差的定义,运用Abaqus软件分别分析了不同位置、不同载荷下点蚀对弧齿锥齿轮传动误差的影响。研究发现载荷越大,点蚀对传动误差的影响范围越大,无点蚀齿面和有点蚀齿面的传动误差绝对值增大;当点蚀位置啮合至节平面附近时,传动误差值与理想齿面的传动误差差值达到最大;点蚀位置越靠近小端,其对传动误差的影响越小。     

汽车变速器同步环喷钼工艺

随着汽车的普及,汽车变速器寿命及其换挡性能已经越来越受到关注。同步环作为汽车变速器关键零部件,变速器换挡通过同步环内锥面与结合齿外锥面之间的摩擦副传递转矩,带动同步毂转动,实现变速换挡。因此同步环性能的好坏将直接影响变速器的寿命及换挡可靠性。而同步环的摩擦系数则是决定同步环工作性能好坏的关键因素。随着汽车往低能耗、高转矩的方向发展,对同步环提出的要求越来越高,     

基于运动学与有向尺寸路径的工件定位误差自动分析算法

为了分析与计算夹具设计过程中的定位误差,以评估夹具的性能,根据运动学原理建立工件的定位误差模型,将定位误差描述为工件与夹具定位方案之间接触点位置变化的函数。研究了工件与夹具定位元件的接触类型,给出各类接触的有向尺寸路径搜索规则,利用矢量环投影原则获得有向尺寸路径算法,实现了矢量环不存在未知参数及其公差情况下接触点位置误差的求解。若矢量环存在未知数,则连接两条有向尺寸路径形成一个封闭的有向尺寸链,根据未知参数的类型及独立性的影响,推导出有向尺寸链的求解算法,建立矢量环存在未知参数及其公差情况下接触点位置变化的表达式。提出去重去零与转换方法,建立定位方案与有向尺寸链的映射关系,确保定位误差计算结果的合理性。通过实例给出了定位误差的计算方法与步骤,计算结果表明所提出的定位误差计算模型通用性好,计算过程易于实现自动化,可为促进计算机辅助夹具设计系统的实用性进程提供技术支持。     

基于安装调整的弧齿锥齿轮接触轨迹与传动误差优化

接触轨迹和传动误差是评价弧齿锥齿轮啮合性能的关键指标,而安装错位会使接触轨迹发生偏移,改变传动误差的对称性和波动幅值。为此,基于安装调整提出了一种弧齿锥齿轮接触轨迹和传动误差的优化方法。通过约束装配条件与初始点传动比,建立方程组,求解理论安装调整值;进而引入齿轮副安装错位,建立含安装错位的TCA算法;以安装错位为设计变量,预设接触轨迹和传动误差的特征参数,建立目标函数,并通过非线性优化算法进行求解。结果显示,优化后接触轨迹向齿面小端移动,加载后接触区会向齿面中部扩展,改善了承载接触性能;传动误差曲线下垂偏差量和波动幅值减小,有利于避免边缘接触和改善动态性能。     

齿面局部接触直齿锥齿轮的根切和齿厚的变化

局部辑触直齿锥齿轮,齿面根切危险部位在齿的大端,须对齿的大端进行根切校核。与传统刨齿方法比较,齿面局部接触锥齿轮的大端齿厚变化不大,小端齿顶减薄,但齿根厚度增加较大,使齿的弯曲强度增大。文中给出了根切校核、小端齿顶变尖校核和大端测量齿厚的计算方法。     

航空弧齿锥齿轮接触印痕高度的一种控制方法

为了降低弧齿锥齿轮副的振动与噪声,提升接触齿面的承载能力,从可制造角度出发,提出基于传动误差曲线优化的弧齿锥齿轮接触印痕高度的设计方法。依据给定齿面参考点处的啮合性能,采用局部综合法设计小轮加工参数。进行轮齿接触分析,以轮齿接触分析得到的传动误差曲线与预置的对称型传动误差曲线之差作为优化目标函数,建立了弧齿锥齿轮接触印痕高度的一种控制方法,对传动误差曲线进行优化。量化地分析优化后传动误差曲线的交点与齿面接触印痕高度间的关系。以某型航空弧齿锥齿轮副为对象,采用上述方法获得了齿面接触印痕的高度值。研究发现,传动误差曲线的弯曲程度与齿面接触印痕高度之间呈现负相关。当传动误差曲线的二阶导数在0.01~0.10范围变动时,小轮和大轮齿面接触印痕高度对应的变化范围分别是2.035~1.812 mm和1.969~1.724 mm,相对变动量分别达10.96%和12.44%。所提出的方法有助于设计可制造的齿面接触印痕高度。     

点蚀对弧齿锥齿轮传动误差影响的研究

点蚀作为弧齿锥齿轮的主要失效方式,研究其对弧齿锥齿轮传动性能的影响对齿轮故障诊断具有重要意义。根据弧齿锥齿轮传动误差的定义,运用Abaqus软件分别分析了不同位置、不同载荷下点蚀对弧齿锥齿轮传动误差的影响。研究发现载荷越大,点蚀对传动误差的影响范围越大,无点蚀齿面和有点蚀齿面的传动误差绝对值增大;当点蚀位置啮合至节平面附近时,传动误差值与理想齿面的传动误差差值达到最大;点蚀位置越靠近小端,其对传动误差的影响越小。     

引入误差情况下的环板齿轮有限元接触分析

考虑部分制造误差及安装的影响,对环板内齿的啮合传动进行了传动误差分析,将误差引入环板轮齿的实体建模中,建立考虑误差的环板内齿接触有限元计算模型,并在额定工况下,用建立的模型进行有限元接触分析,分析误差及载荷变化对齿轮接触齿对的影响,指出载荷不均是造成减速器振动的因素。     

平面角度尺寸链的链图分析与计算方法

分布在同一平面各环均属角度性的尺寸链称平面角度尺寸链(或称角度尺寸链)。角度尺寸链和长度尺寸链的应用具有同样的广泛性和重要性。本文从角度尺寸链的特性、增减环判定、环方向辨识、计算举例等方面进行讨论,并推出一种简捷的增减环判定法。一、角度尺寸链的广泛存在与特性角度尺寸链的环包括角度环和位置环两类,位置环如垂直度、平行度、同轴度等。角度尺寸链广泛地存在于产品几何精度、有形位公差要求的零(部)件、     

基于等切共轭的弧齿锥齿轮差曲面建立与解析

对弧齿锥齿轮提出了一种新的共轭求解方法,来更方便地求解共轭小轮的齿面方程,在此基础上进行了齿面接触分析。在分析过程中提出了一种新的ease-off差曲面计算方法,即用对应点的转角误差替代直线误差进行差曲面求解,使得传动误差解析、齿面修形量的确定更为直观和准确。提取了ease-off曲面上的差曲线,以方便地确定出接触路径和边缘接触点。根据全程差曲线得到了齿面接触印痕分布情况。     

标准直齿圆柱齿轮传动接触强度计算的研究

针对渐开线齿轮传动接触强度计算方法的不同,对外啮合标准直齿圆柱齿轮传动的接触强度计算进行了研究.发现以节点作为接触应力计算点的接触强度计算方法误差较大,埋下齿面早期点蚀的隐患较大.隐患大小与模数无关,而与小齿轮齿数和两轮齿数比有关.当齿数比一定,小齿轮齿数越少,或当小齿轮齿数一定,两轮齿数比越大,则齿面最大接触应力与节点处接触应力的应力比就越大,造成齿面早期点蚀的隐患越大.绘制了渐开线外啮合标准直齿团柱齿轮传动的应力比随两轮齿数比和小齿轮齿数的变化曲线,利用应力比对以节点作为接触应力计算点的接触强度计算公式进行了修正,可实现既精确又简便的接触强度计算.     

基于Ease-off拓扑的多目标正交试验仿真与修形参数设计

为提高某齿轮产品的综合动态啮合性能,提出了控制齿面拓扑修形多项式系数的设计方法。利用差齿面,通过承载接触分析及弹流润滑模型,计算了齿面传动误差和啮合功率损失。以承载传动误差幅值、啮合效率及波动量为目标,通过正交试验设计和多因素多水平仿真,获得了齿面最佳拓扑修形参数;分析了修形参数对啮合性能的影响规律。结果表明,齿廓与螺旋线修形密切相关,齿廓修形比例增加,接触路径倾角变大,载荷向齿面中部集中,齿面重合度、接触线差曲率变大,有利于减小齿面接触应力,缓解边缘接触,同时减低齿面摩擦损失。