齿轮传动设计中压力角、齿顶高系数及齿根圆角半径的选择

齿轮压力角和齿顶高系数及齿根圆角半径也是齿轮设计中的重要参数,本文以渐开线直齿圆柱齿轮为研究对象,提出了在不同工作条件下压力角齿顶高系数及齿根圆角半径的确定,为齿轮参数设计提过参考。     

大顶隙长齿齿轮高弯曲承载能力关键技术研究

顶隙系数、齿高系数等齿形参数是影响齿根过渡曲线形状的重要因素,而不同过渡曲线对应齿根弯曲承载能力不同。为了取得高弯曲承载能力,延长齿轮的使用寿命,从齿轮根部过渡曲线的刀具加工设计入手,分别考虑齿条型双圆弧刀顶、单圆弧刀顶,建立齿轮过渡曲线数学模型,确定齿根局部应力折截面计算模型,探究两种过渡曲线下高弯曲承载能力齿轮的齿高系数及顶隙系数最优变化范围,进而分析齿高系数、顶隙系数对齿根弯曲承载能力的影响,并用有限元对理论分析进行验证。研究表明:在特定的过渡曲线模型下选取合理的齿高系数及顶隙系数,齿根弯曲承载能力有较大提高,这为高弯曲强度齿轮设计提供理论依据。     

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。     

基于高弯曲强度的齿轮过渡曲线分析

齿根过渡曲线是影响齿轮弯曲强度的重要因素。为了提高齿轮弯曲强度,延长齿轮的工作寿命,从齿轮根部过渡曲线的加工刀具设计入手,分别考虑圆角刀顶、单圆弧刀顶、双圆弧刀顶,建立齿轮过渡曲线成形方程,确定齿轮根部强度敏感部位和应力集中系数的关系模型,探究齿轮不同过渡曲线对齿轮弯曲强度的影响,用有限元法对理论分析计算的结果进行验证。研究表明:使用双圆弧刀顶的刀具加工出的齿轮,其齿根弯曲强度比普通齿轮的齿根弯曲强度有很大提高,为高弯曲强度齿轮设计提供理论依据。     

无触角滚刀刀顶圆角半径的最佳选择

渐开线齿轮齿根过渡曲线是影响齿根弯曲应力的重要因素,该过渡曲线由滚刀刀顶圆角展成。为提高齿轮弯曲强度,采用不同半径的圆弧描述该圆角,并推导了最佳圆角半径的计算公式。运用ANSYS的APDL语言对不同半径圆角滚刀加工的齿轮进行了参数化有限元建模,并通过ANSYS/FE-SAFE软件对特定载荷下齿根弯曲疲劳进行了分析。结果表明,选择最佳的圆角半径可使齿根应力减小4.9%,弯曲强度提高43%。     

逻辑齿轮的齿根过渡曲线设计及弯曲应力分析

建立了单圆角逻辑齿条刀具的齿顶圆半径的公式,得出齿顶圆半径与连接逻辑点的关系,并推出了两圆角逻辑齿条刀具的齿顶曲线方程。根据逻辑齿条刀具与逻辑齿轮之间相互啮合关系,求出逻辑齿轮齿根过渡曲线方程。通过Matlab编程求出逻辑齿轮齿廓上的点,拟合画出齿轮齿廓。建立了两种齿条刀具下的逻辑齿轮三维模型,运用Workbench对单齿啮合的逻辑齿轮进行静力有限元分析,得到逻辑齿轮的应力大小分布,结果表明单圆角齿条刀具对应齿根过渡曲线的逻辑齿轮弯曲强度较好。     

刀具齿廓形状的设计对齿根过渡曲线的影响

本文详细介绍了机械加工中常见的几种齿根过渡曲线,为了提高齿根弯曲强度根据建立的各种刀具刀顶圆角半径方程通过实例进行了几种过渡曲线的比较。最后通过齿轮刀具(齿轮型刀具和齿条型刀具)齿廓参数和齿条刀具齿廓参数推导出齿根过渡曲线方程,便于在有限元中建立准确的过渡曲线。     

齿轮参数对滚齿齿根沉切量的影响

采用多因素试验法,选取齿轮参数中的模数、压力角、螺旋角、齿顶高系数、齿根高系数、变位系数和配对齿轮齿顶高系数来设计正交试验,研究齿轮参数对渐开线起始圆沉切量的影响。结果表明,对滚齿齿根沉切量影响较为明显的齿轮参数是齿根系数、配对齿轮齿顶高系数、模数和压力角。通过优化后的齿轮参数实际验证了该结论,产品设计初期为提高齿轮可制造性提供理论依据。     

齿条型刀具基本齿廓的改进

为提高外啮合渐开线圆柱齿轮的齿根弯曲强度 ,针对齿条型刀具提出了减小刀具齿顶高并同时加大其齿顶过渡圆弧半径的改进方案。确定了在保证齿轮工作时不发生过渡曲线干涉且不改变齿轮有效齿面的前提下刀具的最小齿顶高系数 ,并建议在齿轮刀具标准中增加刀具齿顶高系数系列。     

变半径齿根圆角锥齿轮几何建模与疲劳强度仿真分析

针对直齿锥齿轮的齿根大多采用0.3倍模数的定半径圆角过渡,容易造成齿根弯曲应力偏大、锥齿轮使用寿命降低等问题,提出了一种变半径齿根圆角锥齿轮的设计方法。建立了标准齿根圆锥下的变半径齿根圆角一般方程;基于某电动汽车差速器定半径非标行星齿轮,推导出不同齿根圆锥下的齿根变半径圆角的一般方程,对非标行星齿轮进行了优化设计。通过有限元动力学和疲劳寿命仿真分析得知,变半径齿根圆角相较于半径最大的定半径圆角,锥齿轮平均齿根弯曲应力减小了10.8%、疲劳损伤降低了6.6%。所提出的设计方法提升了锥齿轮力学性能和疲劳寿命。