渐开线齿形特征参数化设计系统的研发

运用Visual C＋＋编程与Solid Works API相结合开发了渐开线齿形特征参数化设计系统,该系统以插件的形式运行于Solid Works内部,可以针对用户设计的三维模型添加齿形特征,能够生成渐开线直齿齿形以及渐开线斜齿齿形特征,达到快速设计齿轮的目的．     

用三坐标测量机测定渐开线圆柱齿轮的主要参数

本文介绍利用三坐标测量机测定渐开线圆柱直齿轮及斜齿轮的主要参数，该方法能对不完整的齿轮样品进行测绘。     

长度计量基础知识讲座 第五十一讲 齿轮测量基础

<正>齿轮作为传动元件,在机械制造和仪器仪表制造中占有极为重要的地位。最常见的有渐开线齿轮、摆线齿轮以及圆弧齿轮等。其中在传动上应用最广的是渐开线齿轮。渐开线齿轮主要有圆柱齿轮、圆锥齿轮、蜗轮蜗杆、齿条、非圆齿轮、谐波齿轮等。1)圆柱齿轮圆柱齿轮分直齿圆柱齿轮、锥齿圆柱齿轮和人字齿轮。2)圆锥齿轮圆锥齿轮分直齿圆锥齿轮、斜齿圆锥齿轮和螺     

微型渐开线齿轮滚刀设计

微型渐开线齿轮滚刀,是一种按展成原理加工齿轮的刀具。利用同一把微型滚刀可加工标准齿轮与变位齿轮、直齿齿轮与斜齿齿轮以及模数相同而齿数不同的多种齿轮,对加工对象的广泛适用性是模数滚刀的最大优点。另外利用滚刀加工齿轮的生产效率较高,所加工出的齿轮周节偏差较小,齿形精度与轮齿表面精度较高。因此滚齿在微型齿轮加工中占有重要作用,在微型齿轮特别是仪表齿轮生产中广泛应用。     

基于SolidWorks的变位齿轮的分析与设计

讨论了以SolidWorks软件为平台的直齿变位齿轮的分析与设计.从理论和设计模型上分析了变位系数对齿形的影响,直观地反映直齿变位齿轮齿形随着变位系数的变化而发生变化的规律.还讨论了变位齿轮的设计流程及工程图的生成.     

基于Workbench研究变位系数对齿轮振动特性的影响

目的针对目前某些封口机减速箱中齿轮设计不合理等问题,提出改善齿轮振动特性的新思路,改变齿轮的变位系数。方法通过模态分析来确定机构的固有频率和振型等系数,以直齿轮的变位系数为自变量,利用Solid Works进行齿轮三维建模,将模型导入Ansys Workbench中进行模态分析,最后将得到的数据导入Matlab进行分析,进行多项式拟合。结果直齿轮的固有频率会随着变位系数的增加而减小,且在变位系数为0处会出现突变,固有频率随着变位系数的增加在小范围里先减后增,变化曲线可用十次曲线精确拟合。结论为研究齿轮固有频率、振型以及对封口机减速箱进行优化设计提供了参考。     

基于Pro/E的齿轮三维参数化建模设计的研究

研究利用Pro/E自带的Pro/TOOLKIT二次开发工具包和VC++6.0开发环境进行二次开发的方法,重点解决基于约束关系的三维齿轮实体参数化设计和驱动机理。通过在应用程序界面修改主驱动参数及局部驱动参数,可以得到标准渐开线齿轮,从而满足设计要求。并以直齿圆柱齿轮为例,阐述基于VC++的Pro/E二次开发实现直齿圆柱齿轮三维参数化建模设计的过程。     

同功重比修形斜齿和直齿面齿轮性能对比研究

为深入了解同功重比修形斜齿与直齿面齿轮的性能差异,选择更适合于高速重载工况下的面齿轮传动.基于啮合原理推导了修形斜齿与直齿面齿轮齿面方程,基于CATIA建立了修形斜齿与直齿面齿轮三维模型,采用有限元接触分析方法,以接触应力、弯曲应力和重合度为面齿轮传动性能指标展开研究.研究结果表明:修形斜齿面齿轮相比修形直齿面齿轮接触应力大幅降低,算例最大接触应力降低16.3%;修形斜齿面齿轮相比修形直齿面齿轮弯曲应力大幅降低,算例最大弯曲应力降低32.4%;修形斜齿面齿轮相比修形直齿面齿轮重合度大幅提高,算例重合度提高10.3%.所以同功重比情况下,修形斜齿面齿轮传动性能优于修形直齿面齿轮,前者更适合于高速重载工况下的轻量化设计.     

用齿轮正切规测量插齿刀齿顶高偏差

插齿刀实质上就是一个具有切削角度的直齿变位齿轮。严格地说,插齿刀应看成是一个变位的斜齿齿轮。为了能切削齿,在插齿刀刃齿上磨有齿顶前角γ、齿顶后角τ_■及齿侧后角β_0刀,这样在各个截面上分度圆齿厚都不相等,距离前刃面愈远齿厚就愈小。因此各个截面上的齿形就成为变位系数ξ刀不同的变位齿轮,所以用齿轮正切规也能测量插齿刀齿顶高偏差,并且能够测量前后各个截面的齿顶高偏差。     

渐开线齿轮的计算机图形学研究与构形设计

根据计算机图形学原理,运用AutoCAD2000制图软件对渐开线齿轮进行精确齿形样条设计。并运用3DstudioMax软件完成具有良好工艺规范的标准渐开线直齿轮的拟实造型,成功实现了 机械手手抓爪开合机构渐开线齿轮的图形学研究和构形设计。     

支承刚度及齿面涂层对斜齿轮副啮合特性的影响研究

支承刚度对自动变速器齿轮副的啮合质量有着重要影响,研究支承刚度及齿面涂层对斜齿轮副啮合特性的影响具有重要意义。以某七挡双离合自动变速器的一挡斜齿轮副为研究对象,建立了2种不同支承刚度的齿轴系统刚柔耦合模型,分析了不同工况下支承刚度对斜齿轮副啮合特性的影响规律;通过FCL-250H齿轮精测试验台得到有/无磷酸锰转化涂层齿轮的齿形齿向参数,并将其代入有限元模型进行仿真分析;进行齿轮接触疲劳点蚀实验,对比齿面涂层处理前后齿轮的接触疲劳寿命,并从齿轮表面形貌、动力性能及跑合性能等角度进一步揭示了涂层的强化机理。研究结果表明：齿轴跨度增大,支承刚度减小,则齿轮单位长度所受最大载荷和啮合错位量对输入扭矩的变化更为敏感;有涂层齿轮跑合后更有利于啮合,其疲劳寿命得到提高。研究结果为汽车自动变速器齿轮传动系统的结构优化和齿轮疲劳寿命的提高提供了参考。     

平衡式外啮合余弦齿轮泵结构和性能研究

基于普通齿轮泵存在流量品质差、径向力不平衡等缺陷,提出一种新型平衡式外啮合余弦齿轮泵设计方案.这种新型余弦齿轮泵,既保留了普通齿轮泵的结构特点,又具有流量品质较好、功率密度较高、中心轮所受径向力平衡和排量大等优点.研究了中心轮齿数对泵流量脉动率的影响,研究结果表明：新型余弦齿轮泵的流量脉动率只有普通余弦齿轮的1/3,提高了齿轮泵的流量品质.因此这种新型齿轮泵可拓展齿轮泵的应用领域,有一定的研究和应用价值.     

直齿锥齿轮参数化三维建模方法

介绍了在AutoCAD 环境下,用Autolisp 语言编程在计算机上实现直齿锥齿轮参数化三维建模的方法.程序设计是基于齿轮范成法切齿原理.使用该研究成果,只需加载Autolisp程序,输入模数、齿数、齿轮分度圆锥角等参数,便可以自动生成刀具和轮坯,齿轮的轮齿由刀具与轮坯间的相对滚切而形成.程序中还设计了轴、孔及键槽等结构,最后生成按指定参数的标准直齿锥齿轮模型.     

变速箱双联齿和512齿轮失效分析

某型号变速箱在台架试验过程中,双联齿和与之啮合的512齿轮均发生失效事件。采用断口分析、金相检验、硬度测试以及化学成分分析等方法对失效件进行了检验。结果表明:由于双联齿和512齿轮的齿面存在严重的异常接触,加之双联齿的有效硬化层深度和心部硬度均低于技术要求,从而导致在台架试验过程中双联齿表面发生严重的接触疲劳剥落,与之啮合的512齿轮发生弯曲疲劳断齿。     

Effects of gear center distance variation on time varying mesh stiffness of a spur gear pair

Gear center distance variation is one of the most common defects of gear transmission systems. The changes in the gear center distance as well as other faults (e.g. tooth crack, pitting) have a direct influence on the Time Varying Mesh Stiffness (TVMS) which further modifies gear vibration behaviors. Accurately estimating gear TVMS under fault conditions is crucial in gear vibration dynamic simulation. Common methods used to evaluate TVMS are generally based on the assumption that the gear pair is perfectly mounted and that all mesh points are at their theoretical positions. This assumption prevents these methods from modeling deviations in gear center distance. To address this shortcoming, this paper proposes a new gear mesh kinematic model that can evaluate the actual contact positions of tooth engagement with time varying gear mesh center distance. With the proposed kinematic model, the actual TVMS of both healthy and cracked gear teeth are computed under conditions of perfect mounting, constant gear center distance deviation, and also time-varying gear center distance. Numerical simulations indicate that gear center distance variation has a significant effect on gear TVMS. Comparison between the effect of multiple faults and summed individual effects on TVMS indicates that the TVMS modification due to multiple-faults do not appear to combine in a linear manner. The proposed model for actual TVMS enables gear system dynamic models to be used to study the effects of assembly errors, gear run-out errors, shaft bending, and bearing deformation on the vibration behavior of gear transmission systems.     

基于时变载荷的齿轮摩擦功率损失计算研究

应用齿轮啮合原理、齿轮接触分析和摩擦学理论,提出考虑齿轮瞬态啮合过程中传动效率随齿面接触载荷时变的齿轮摩擦功率损失计算方法;建立了啮合齿面间的相对运动速度、接触压力、滑动摩擦系数及摩擦功率损失的计算模型,并编制了计算程序;分析了齿轮几何参数、运行工况及润滑油温度等对齿轮摩擦功率损失的影响规律.研究结果为齿轮传动及其润滑系统的合理设计提供理论依据.     

Review on dynamics of cracked gear systems

Dynamic characteristics of cracked gear systems, also known as cracked-gear rotor systems, have received increasing interests among industry and academy in the past two decades. This paper reviews published papers on the dynamics of cracked gear systems. These studies mainly focused on three topics: crack propagation prediction, time-varying mesh stiffness (TVMS) calculation and vibration response calculation; Study objects involve the spur gear, helical gear and planetary gear; Different modeling methods including analytical method, finite element (FE) method, combined analytical-FE approach were adopted. More specifically, this review is composed of three related parts according to the above three topics. The first part involves the prediction of the crack propagation path based on two-dimensional (2D) or three-dimensional (3D) gear models, which provides a basis for the hypothesis of crack path in the process of TVMS calculation of cracked gear pairs. The second part summarizes the TVMS calculation methods including analytical methods, FE methods, combined analytical-FE approaches and experimental methods. The final part reviews the dynamic models for vibration analysis of cracked gear systems including lumped mass models and FE models, where the crack effects are characterized by introducing TVMS of cracked gear pairs into the system dynamic models. The well known open problems about cracked gear dynamics are finally stated, and some new research interests are also pointed out. The review will provide valuable references for future studies on dynamics of cracked gears.     

基于二次回归正交设计的啮合齿轮表面温度分析

为了缓解齿轮在啮合传动过程中齿面产生的局部高温导致齿轮表面固有熔焊粘附的问题,基于二次回归正交设计方法设计了27组因素水平试验,利用ANSYS软件对单个齿轮通过添加边界条件进行有限元分析,得到单个齿轮本体最高温度.通过Design-Expert软件对试验数据进行分析处理,得出:齿轮的转速z_1、齿轮的转矩z_2、齿轮的齿宽z_3和齿轮压力角z_4均方分别为556.82,1 813.69,278.17,20.02,即影响齿轮本体最高温度响应值的四因素主次顺序为齿轮的转矩z_2、齿轮的转速z_1、齿轮的齿宽z_3和齿轮压力角模数z_4;齿轮本体最高温度会随着齿轮的转速z_1、齿轮的转矩z_2和齿轮的齿宽z_3增大而增大;齿轮本体最高温度随着齿轮压力角z_4增大而减小.这一结论为齿轮的设计提供借鉴意义.     

基于双模齿轮的大排量齿轮泵的流场可视化仿真研究

 研究双模组合齿形齿轮泵的流量、压力特性.通过将不同模数的齿轮叠加组合,设计双模数齿形的主、从动齿轮,以增加齿轮啮合过程中的容积变化量,提高齿轮泵的排量,利用Fluent 对齿轮泵内液压流场进行了仿真,得出齿轮泵在启动和稳定工作状态下流场压力分布云图、速度分布云图和速度矢量图,并据此分析了齿轮泵流场的流态.结果表明:同体积下双模齿轮泵的输出流量是普通齿轮泵的16～33倍,该齿轮泵中大齿将流场分成不同压力区,且大齿两侧流体压力差较大,齿顶间隙处液体流动速度较大,说明齿轮泵径向泄漏较为严重,在泵的入口处存在涡流现象,会产生压力冲击,影响齿面的使用寿命．     

基于刚柔耦合建模的齿轮箱动力学仿真与实验研究

运用LMS Virtual.Lab建立了齿轮传动系统多刚体模型,通过仿真计算获得了齿轮副的时变啮合刚度,并与运用有限元法仿真计算得到的齿轮副时变啮合刚度进行了对比。考虑齿轮箱体柔性化,通过对刚柔耦合模型进行动力学仿真分析,在获取箱体Craig-Bampton模态的基础上,建立了箱体-轴承-齿轮耦合动力学模型。计算获取了齿轮副动态啮合力、齿轮箱体表面振动响应云图以及关键点的振动加速度、速度和位移,并开展了台架试验和验证分析。结果表明,运用刚柔耦合法仿真得到的齿轮啮合力以及齿轮箱体动态响应,其能量主要集中在齿轮啮合频率及其倍频处,运用刚柔耦合法仿真结果与实验结果在振动加速度以及振动位移方面有良好的一致性,验证了齿轮系统刚柔耦合模型的正确性。