也谈重合度对齿轮承载能力的影响

《机械》杂志在1989年第2期登载了《用重合度圆整法提高渐开线齿轮使用寿命和承载能力探讨》一文(以下简称《用》文)。文中所提出的基本论点是:对斜齿轮传动,可通过调整齿宽来改变轴向重合度ε_a,使ε等于整数,实现传动过程中啮合齿数不变,以消除轮齿上的载荷突变,达到降低嗓音提高齿轮承载能力之目的。笔者对这一基本论点提出以下不同看法,兼与《用》文作者商榷。     

大模数齿轮齿条承载能力影响因素分析

大模数齿轮齿条的承载能力是关系海洋平台可靠性的重中之重.针对少齿大模数齿轮齿条,根据GB3480标准中的计算方法,分析了各主要几何参数对小齿轮承载力的影响规律,得出了提高大模数齿轮齿条承载能力的途径方法.     

加工误差对内齿轮副承载能力的影响分析

借助于Pro/E,ANSYS等工程软件,建立起带有加工误差的内齿轮副啮合模型,并在此基础上分析了加工误差对其承载能力的影响。分析表明该影响随载荷增加而变化,且情况较为复杂,同时揭示齿轮修形相对来讲对于提高承载能力具有更为重要的意义。     

齿形参数对齿轮摩擦学性能的影响分析

为了能对齿轮齿面失效形式或承载能力作比较全面的分析、评价，本文提出了衡量齿轮齿面摩擦学性能的七个计算指标，组成齿轮摩擦学性能分析计算系统。在此基础上，通过大量的计算，分析了不同齿形参数对齿轮摩擦学性能的影响，得到了一定的结论，对设计高性能的齿轮传动，尤其在参数选择方面，有一定的指导作用和参考价值。     

风电转盘轴承设计参数对承载能力的影响

针对风电转盘轴承的结构特点,根据轴承受载产生内、外圈相对位移后的几何关系,得出钢球-沟道之间的弹性趋近量表达式,以套圈相对位移为未知变量建立了轴承的平衡方程组,并结合某具体型号的轴承,研究了轴承的游隙、沟曲率半径系数、接触角等参数的改变对轴承承载能力的影响,结果表明:适量小的负游隙可使轴承具有极佳的承载性能;减小沟曲率半径系数可提高其承载能力;轴承的轴向载荷相对数值较大时,增大接触角可以提高其承载能力。     

少齿数非对称齿轮参数对温度场影响分析

温度场分布对齿轮齿面胶合失效具有重要影响,进而对齿轮传动的可靠性及寿命具有重要影响。基于少齿数非对称齿轮副啮合齿面间产生的摩擦热,运用齿轮空间啮合理论、传热学和有限元方法,分析摩擦热流量及其影响参数沿啮合线的分布情况,建立齿数非对称齿轮的温度场热平衡温度方程,创建齿轮副的有限元模型。通过运用ANSYS参数化设计语言APDL依次对单元节点的摩擦热流量进行加载,得到精确的少齿数非对称齿轮温度场的分析结果。可知:齿顶附近和齿根附近时齿轮温度分布的两个峰值位置;分析齿轮几何参数和工况参数变化对温度场的影响,增加变位系数,齿顶滑动速度增加,导致齿轮的温度上升;为齿轮的优化设计和润滑改进提供可靠依据。     

提高齿轮承载能力的途径

本文结合作者教学实践与生产实际，阐述了提高齿轮承载能力的几个途径。     

齿轮表面质量和润滑条件对齿面承载能力的影响

本文研究了同一种材料齿轮在不同表面质量和润滑条件时的失效机理、失效形式及相应承载能力的影响，讨论了如何更准确地控制齿轮润滑状态。     

修形参数对齿轮动态性能影响的分析研究

修形参数对齿轮动态性能影响的分析研究ＡｎａｌｙｓｅｓｆｏｒＩｎｆｌｕｅｎｃｅｓｏｆＰｒｏｆｉｌｅＭｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎＰａｒａｍｅｔｅｒｓｏｎＤｙｎａｍｉｃＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆＧｅａｒｓ华中理工大学唐增宝，钟毅芳广东轻工业机械厂陈久荣...     

非线性随机参数对双渐开线齿轮的影响分析

为研究不同随机扰动对双渐开线齿轮的影响,建立了双渐开齿轮的非线性随机振动模型,在确保无关参数不影响试验的前提下进行随机振动分析。采用逐步积分的龙格-库塔法对系统动力学微分方程进行求解和计算,进而分析双渐开线齿轮的随机扰动特性。结果表明,随着啮合阻尼的变小,相图越来越趋于不规则,有随机振动的相图和无随机振动的相图变化趋势接近,且有随机振动的相图相对变化程度较大,由此确认改变啮合阻尼会对齿轮传动产生不利的影响。     

多级齿轮传动系统关键参数对响应的影响分析

为了研究数控刀架中动力齿轮传动系统运行的平稳状况,建立了考虑时变刚度、齿侧间隙的多级齿轮系统非线性动力学模型,并对方程组进行无量纲化处理。对时变啮合刚度进行了较精确的求解,并考虑了变位系数对刚度值的影响。将齿侧间隙引起的分段位移函数等效简化成一个含双曲正切的表达式,避免了迭代过程中的判断问题。采用4阶Runge-Kutta法对方程进行Matlab编程求解,分析了刚度展开项波动幅值、载荷力矩以及侧隙对响应的影响。通过分析可知:较小的刚度展开项波动幅值对系统的平稳性有利;重载下的系统发生跳跃现象的临界转速变大,而工作转速通常低于临界转速,从而提高了运转的平稳性;侧隙较小时易产生双边冲击,产生较大噪音。     

电磁齿轮结构参数对漏磁的影响分析

漏磁在磁力传动中不可避免,利用ANSYS有限元软件对电磁齿轮进行磁场分析,研究工作气隙、极齿对数、极齿厚度、及周向气隙等因素对磁感应强度的影响,仿真得到不同因素值下磁感应强度的变化值,进而推导出这些因素对电磁齿轮漏磁的影响,为电磁齿轮的设计提供了理论依据。     

超大模数齿轮齿条承载能力影响因素研究

超大模数齿轮齿条的承载能力是影响升降系统安全性、可靠性的关键因素。针对某风电安装船齿轮齿条式升降系统中所采用的超大模数渐开线圆柱齿轮,分析影响齿轮齿条强度的主要参数。建立齿轮齿条啮合有限元分析模型,基于有限元法,研究齿轮的变位系数x、压力角α、齿顶高系数h*a、齿顶隙系数c*、齿根圆角半径系数ρ*f、模数m及齿条宽度b对齿轮与齿条接触强度及弯曲强度的影响规律。分析结果表明:每个参数对齿轮齿条承载能力都有较大程度的影响,但影响程度各不相同。     

齿轮参数对行星轮系模态的影响

使用Catia对行星轮系进行实体建模,通过有限元分析软件workbench的高效率模型导入功能实现了Catia和Workbench的联合仿真,对行星轮系模型进行动力学模态分析,提取了前9阶固有频率和主振型。在其他参数不变情况下,先对行星轮系中所有齿轮的模数进行改变并对行星轮系进行模态分析,结果表明固有频率随模数增大而减小：在其他参数不变情况下,再对行星轮系中所有齿轮的压力角进行改变并对行星轮系进行模态分析,结果表明固有频率随压力角增大而增大。     

齿轮参数对内啮合斜齿轮传动振动特性的影响

本文运用三维有限元较全面地研究了齿数、模数、齿宽、螺旋角和变位系数等参数对内啮合齿轮副载荷分布、齿间载荷分配、刚度及计算振幅的影响。计算结果表明，随着螺旋角的增加，齿轮副的刚度值有所增加，而其计算振幅显著下降；变位系数对齿轮副刚度及计算振幅都将产生很大影响。文中还讨论了其他齿轮参数的影响并与ＩＳＯ标准进行了对比分析，得出一些规律性结论，从而指导内啮合斜齿轮副的参数设计。     

齿轮几何参数对齿轮传动弹流润滑性能的影响

本文采用热弹性流体动力润滑理论对渐开线直齿轮传动进行热弹流数值分析;计算分析了在给定传动比和中心距条件下,齿轮模数、齿数以及变位系数等几何参数对齿轮润滑性能的影响,获得了齿轮传动沿啮合线的中心油膜厚度、压力、温度以及轮齿表面摩擦系数等分布规律。     

筋条参数对复合材料加筋壁板剪切承载能力的影响

通过对飞机上大量使用的复合材料加筋壁板进行剪切试验,得到了不同筋条间距和腹板高度下加筋壁板的屈曲载荷和破坏载荷,分析了筋条间距和腹板高度对加筋壁板剪切承载能力的影响。结果表明:随着筋条间距增大,加筋壁板由局部屈曲变为整体屈曲,屈曲载荷和破坏载荷均逐渐减小;随着腹板高度增大,加筋壁板的屈曲载荷和破坏载荷均增大,当腹板高度达到35mm时则基本不再变化,分别保持在425kN和775kN左右。     

齿轮系统参数对全局特性影响的研究

针对单对齿轮的时变非线性模型,利用混合胞映射方法对系统进行了全局分析。得到了系统在不同的输入转矩波动、齿侧间隙、齿轮综合误差、激励频率和阻尼比参数下系统的全局特性。分析了这些参数变化时系统吸引子的吸引域的演变规律。提出用系统对初值变化的敏感度来评定系统非线性动力学行为对初始条件依赖性的程度。研究表明系统在阻尼比较小、转速较高或齿轮综合误差比较大时系统的全局动态品质较差。     

设计参数对齿轮啮合性能影响的研究

齿轮啮合过程中的时变啮合刚度是获得传动系统真实、有效的非线性动态特性的必要前提.根据齿轮啮合的基本原理,结合不同设计参数对刚度的影响,建立了齿轮的等效模型与齿轮的动力学模型.分析了不同齿轮孔径下系统的振动特性,结果表明较小的齿轮孔径有利于系统的正常稳定运行,这对齿轮的设计制造具有重要意义.     

齿轮参数对行星传动固有特性的影响

建立了行星齿轮传动系统的实体模型,将其导入有限元分析软件进行固有特性的分析,提取齿轮传动系统的固有频率和振型。分别考虑轮齿模数、螺旋角、径向支撑刚度、轴向支撑刚度对传动系统固有特性的影响。讨论齿轮参数对齿轮系统固有特性的影响,对传动系统的优化设计具有重要意义。