考虑磨损误差的端齿盘分度精度的动态可靠性及灵敏度研究

数控机床刀架系统中端齿盘分度精度的高低会直接影响整个刀架的分度精度。分析了端齿盘的多种加工误差和齿厚磨损误差,建立了多误差因素下端齿盘的分度误差模型,并计算出其可靠度。以端齿盘的分度误差模型为基础,结合可靠性灵敏度分析方法,建立了端齿盘分度精度的动态可靠性灵敏度的数学模型,给出了端齿盘各随机参数的灵敏度变化规律,分析了各随机参数的变化对端齿盘分度精度可靠性的影响程度。研究表明,端齿盘分度精度的可靠度随加载和卸载过程的累积作用而逐渐降低,各设计参数的敏感度在同一时间内变化趋势各不相同,对敏感参数加以控制可提高端齿盘分度精度的可靠度。     

齿面几何结构对面齿轮弯曲疲劳寿命的影响

基于坐标变换和啮合原理推导出面齿轮齿面方程,建立不同齿面参数(压力角、模数)的面齿轮传动有限元模型,分析了齿面参数对齿根弯曲应力、接触面积的影响以及弯曲应力沿齿高方向、齿宽方向的分布规律。面向磨齿及铣齿齿面粗糙度,根据修正的局部应力应变法计算了不同齿面粗糙度下的疲劳裂纹生成寿命,利用损伤容限设计法对疲劳裂纹扩展寿命进行了预测。研究结果表明,压力角对齿面弯曲疲劳寿命影响明显,尤其是对裂纹扩展寿命影响较大,增大压力角有助于提高齿面弯曲疲劳综合寿命;此外,磨削齿面较铣削齿面有利于提高齿面弯曲疲劳寿命。研究内容可为面齿轮抗疲劳设计提供依据。     

弧齿锥齿轮啮合过程动态应力分析

介绍了利用ANSYS对弧齿锥齿轮进行瞬态啮合的前置处理、划分网格、使加约束的方法。基于目前弧齿锥齿轮的应力分析研究现状。对齿面啮合质量进行了齿面接触分析(TCA),并且利用在CAE方面有很强能的ANSYS软件对弧齿锥齿轮进行啮合状态下的动态仿真[5-7],得到较为准确的齿面接触应力和齿根弯曲应力。建立了弧齿锥齿轮三维有限元非线性接触模型,对弧齿锥齿轮在一定的转速和负载转矩下进行了动态啮合仿真,得到了一个啮合周期下的齿轮齿面接触应力和齿根弯曲应力的变化规律。进行了轮齿加载接触分析(LTCA),得到了轮齿啮合传动中的齿面接触应力、弯曲应力变化过程。该方法可以进一步为弧齿锥齿轮强度分析和疲劳寿命计算提供理论依据。     

渐开线直齿轮弹流润滑下的接触疲劳寿命分析

以渐开线直齿圆柱齿轮为研究对象,建立了等温润滑条件下考虑冲击载荷、供油条件因素的渐开线直齿轮接触疲劳寿命模型,模型由润滑接触分析数学模型和有限元显式分析模型组成。润滑模型利用多重网格法以及多重网格积分法分别对油膜压力及油膜厚度进行求解后利用数值求解结果进行显式分析。利用显式分析得到von Mises等效应力分布,根据Smith-Watson-Topper接触疲劳计算模型,对轮齿的接触疲劳寿命进行模拟预测。结果表明,随着重合度的增加,沿齿廓的因冲击导致的疲劳危险区有向节圆对应节点处靠近的趋势,同时疲劳寿命也逐渐增大,说明重合度的增大可以有效控制齿面冲击进而提升轮齿的接触疲劳寿命。相比充分供油状态,乏油状态下的齿面摩擦使齿面接触疲劳寿命降低,同时疲劳危险区明显由次表面向表面靠近,增加了接触疲劳失效的可能性,说明弹流润滑对防止接触疲劳发生的重要性,同时也为更加合理地进行齿面处理提供了理论依据。     

内啮合斜齿轮高精度三维有限元自动建模方法

为提高内啮合斜齿轮有限元接触分析的建模速度和模型精度,提出了一种齿轮高精度三维有限元模型的自动建模方法。基于齿轮插刀齿廓方程,利用齿廓法线法,得到包括齿根过渡曲线的内、外斜齿轮端面齿廓,建立了内、外齿轮参数化粗网格有限元模型。开发了表层六面体网格剖分方法,自动识别齿面接触带单元,进行分级剖分细化,保证了有限元模型的建模精度和网格密度。进行了齿面接触分析,得到了内啮合斜齿轮的弯曲应力、接触应力、接触印痕、传动误差、时变啮合刚度和载荷分配率。粗细网格有限元模型计算结果对比分析表明,该方法提高了内啮合斜齿轮有限元建模效率和计算精度,缩短了计算时间,为快速准确的齿轮接触分析奠定了基础。     

基于有限元法的正交面齿轮疲劳特性探究

基于齿轮几何学原理,利用刀具的齿廓方程,推导了与之共轭的正交面齿轮的齿面和齿根方程,编写Matlab程序生成了正交面齿轮齿面和齿根点云,在Imagewear和UG中生成了面齿轮传动的实体和装配模型。对正交面齿轮传动真实载荷谱15种工况的载荷历程进行雨流计数,得到载荷循环数、均值与幅值的关系,在此基础上,在FE-SAFE中采用Brown-Miller算法对正交面齿轮传动进行了疲劳寿命分析,研究了表面粗糙度和载荷对面齿轮疲劳寿命的影响规律。结果表明,面齿轮在啮合齿顶处寿命最低;面齿轮寿命随表面粗糙度和载荷的增加而减小,疲劳寿命对载荷较敏感。     

低速重载齿轮齿面磨损有限元分析

以某公司易维护SL1000型采煤机摇臂传动系统的末级齿轮为例,运用有限元法分析了正常齿面模型和3种不同程度齿面磨损模型在一个啮合周期内轮齿啮合的运动状态、齿面接触有效应力等。以Hertz理论为基础,验证了有限元法的正确性。通过仿真结果分析,得到不同位置、不同程度齿面磨损对低速重载齿轮啮合传动、齿面接触有效应力的影响。     

液力传动变速箱内啮合齿轮泵的早期磨损分析及改进设计

提出以啮合齿面温升量作为判断搬运车辆液力传动变速箱内啮合齿轮泵早期磨损的方法,并通过对齿轮泵的侧隙和端隙进行优化设计以降低系统温度。     

基于全齿廓的行星齿轮点蚀故障时变啮合刚度计算模型

当齿轮产生点蚀故障时,其时变啮合刚度变化导致的振动响应特征是实现点蚀故障诊断的重要依据,而准确的齿轮几何模型对于齿轮时变啮合刚度的计算精度具有重大意义.推导了内、外啮合齿轮的齿廓方程,提出了基于全齿廓的行星齿轮点蚀故障时变啮合刚度计算模型,有效解决了简化模型中需要齿数判断和精度较差的问题,提高了行星齿轮时变啮合刚度计算精度,为行星齿轮点蚀故障的动力学建模、故障机理分析及疲劳寿命分析奠定了理论基础.     

新齿廓人字齿同步带部分啮合区干涉与形貌

人字齿与直齿同步带相比具有传动精度高、噪声低、运行平稳等特点。同步带传动部分啮合干涉是引起带齿面磨损的主要因素。为了研究部分啮合对人字齿同步带齿面干涉影响,在准静态条件下,利用坐标变换理论建立了部分啮合传动模型。通过对人字齿同步带部分啮合机理研究,建立了同步带部分啮合干涉形态模型,研究了节距差和螺旋角对同步带齿面干涉过程和瞬时干涉形貌的影响。人字齿与直齿磨损实验与计算结果表明,人字齿同步带耐磨损性能更好。