弧齿锥齿轮传动系统动态特性研究

基于集中质量法建立了弧齿锥齿轮8自由度弯-轴-扭三维空间动力学模型.模型中考虑了啮合刚度的时变性、几何传递误差的非线性、齿轮副间隙及轴承刚度的非线性.利用齿面接触分析与齿面承载接触分析求出几何传递误差与轮齿综合啮合刚度,利用轴承变形理论求出系统非线性支承刚度,使用Runge-Kutta法对传动系统进行动态响应求解,并研究了这些因素对弧齿锥齿轮振动的影响.结果表明:几何传递误差是影响齿轮振动的最主要因素,由啮合刚度变化引起的一系列振动受转速与负载的影响较大.     

动态计入齿轮啮合力的弧齿锥齿转子系统振...

要用传递矩矩阵法,建立了动态计入齿轮啮合力的弧齿锥齿轮转子系统的振动分析模型,在弧齿锥齿轮转子系统中,轮齿啮合力与弧齿锥齿轮的自身动态状态密切相关,同时,它又是起弧齿锥齿轮啮合改变的主要因素之一。因此动态计入轮齿轮合力是正确分析轮齿啮合状态的必要条件,本文所提出的动态计入轮齿啮合力的方法,可广泛地用于各种齿轮转子系统的振动分析中。     

弧齿锥齿轮传动系统的耦合振动分析

基于集中参数理论，建立了弧齿锥齿轮的多自由度弯曲-扭转-轴向移动-扭摆等耦合振动的三维空间动力学模型。模型中考虑了传动轴和轴承的弹性变形以及齿轮的啮合刚度激励、误差激励和啮合冲击激励。在此基础上，对弧齿锥齿轮传动系统的动态响应进行了数值仿真分析，得到系统的动态响应。     

弧齿锥齿轮加载啮合特性有限元分析

基于齿轮啮合原理计算获得了弧齿锥齿轮精确的三维几何实体模型,并由此建立了齿轮加载啮合特性有限元分析模型,以赫兹接触解析法合理地确定了有限元的网格密度。根据弧齿锥齿轮副6齿对模型,获得了齿轮在啮合过程中的齿面接触应力和齿根弯曲应力最大值的位置,并绘制出了啮合周期内的应力曲线。分别以载荷和安装误差参数为变量,研究了弧齿锥齿轮加载情况下的接触斑点以及接触轨迹等啮合特性。研究结果对弧齿锥齿轮的设计和实际应用起到了重要的指导作用。     

基于Ansys/LS-DYNA的弧齿锥齿轮动态接触仿真分析

弧齿锥齿轮的啮合是一个极其复杂的非线性过程,为获得更符合实际的接触应力,以一对动车组弧齿锥齿轮为例,在Pro/E中进行三维参数化精确建模,利用Ansys/LS-DYNA对弧齿锥齿轮进行动态接触仿真分析。计算出齿轮副从开始啮合到退出啮合的整个动态啮合过程中的齿面接触应力的分布变化情况,得到轮齿不同部位的有效应力随时间变化的曲线,并对计算结果进行了理论分析。     

基于诱导法曲率的非对称弧齿锥齿轮多目标优化

为提高非对称弧齿锥齿轮的设计效率及质量,依据微分几何、弹性流体动力润滑理论、弧齿锥齿轮设计理论与方法及可靠性设计理论,建立以齿间最小油膜厚度、可靠性及大小齿轮等强度原则为约束,以齿面诱导法曲率主值最小和锥齿轮传动总体积最小为目标函数的约束多目标优化设计数学模型;借助于粒子群多目标优化算法,利用Matlab编制优化程序,通过范例进行优化设计。根据齿轮啮合原理和现代磨擦学原理分析诱导法曲率主值对齿面接触强度和抗胶合承载能力的影响。研究结果表明,利用粒子群多目标优化算法和得到的设计参数,能有效地提高弧齿锥齿轮传动系统的承载能力,保证传动系统的可靠度,明显降低重量和体积,获得性价比较佳的弧齿锥齿轮传动产品。     

考虑系统啮合错位量的弧齿锥齿轮齿面设计

基于考虑系统啮合错位量的齿面接触分析原理,以某航空减速器弧齿锥齿轮齿面设计为例,分析并建立啮合错位量计算模型,计算在制造误差、装配误差及加载变形等影响因素下的系统啮合错位量,开展了考虑系统啮合错位量的齿面设计,获得了齿面接触印痕(简称TCA)、加载印痕(简称LTCA)、传动误差、齿面相对滑动速度、齿面温升及工程应用中的装配印痕和磨合印痕,生成了齿轮副加工参数。实物齿轮通过疲劳试验考核,验证了上述设计方法的准确性,对弧齿锥齿轮的设计、生产和应用提供了一种参考。     

基于UG和ADAMS的双圆弧弧齿锥齿轮建模与动力学仿真

基于双圆弧弧齿锥齿轮的齿面方程,运用UG三维建模软件,实现了双圆弧弧齿锥齿轮的三维参数化建模和主从动齿轮的虚拟装配。将已得到的齿轮数据转换成parasolid格式,导入到ADAMS中,对其动态啮合过程中的主、从动齿轮的角速度和啮合力变化规律作了分析。通过仿真分析,验证了双圆弧弧齿锥齿轮参数化建模的合理性,为改进和优化该种齿轮传动的设计、几何及强度计算提供参考。     

考虑不光滑因素的直齿轮副动态特性分析

建立考虑滑动摩擦因素的齿轮副数学模型,研究弹流润滑下的时变摩擦系数变化规律.基于直齿轮副数学模型分析不同工况下对应的时变摩擦系数,进而研究滑动摩擦激励下齿轮系统动态啮合力、动态传递误差以及振动速度变化的影响机理与规律.研究结果表明,时变摩擦系数在啮合过程中先变小后变大,并在节点处摩擦系数最小.齿面时变摩擦系数与齿面粗糙...     

基于动态传动误差的某发动机直齿和零度弧齿锥齿轮服役特性分析

基于测试方法,针对工程实际问题,对某型发动机含直齿锥齿轮副和零度弧齿锥齿轮副的二级圆柱齿轮-锥齿轮高速传动系统进行动态传动误差测量,并对测得的动态传动误差数据进行滤波、频谱分析,得到高速锥齿轮动态性能参数。分析表明:采用零度弧齿锥齿轮时,其低频段动态传递误差比采用直齿锥齿轮时降低很多;采用零度弧齿锥齿轮时,其高频段动态传动误差幅值要远大于采用直齿轮时的幅值,而高频段的幅值决定了传动系统动态特性优劣,进而说明采用零度弧齿锥齿轮时,系统的动态性能将劣于直齿锥齿轮。     

基于有限元法的双圆弧弧齿锥齿轮章动传动接触特性分析

接触特性是表征齿轮传动性能的重要指标。为明晰双圆弧弧齿锥齿轮章动传动的接触特性,利用有限元法对其进行加载接触分析。首先,基于啮合原理推导双圆弧弧齿锥齿轮齿面方程并生成齿轮副的三维模型;其次,利用Ansys Workbench建立齿轮副有限元模型,分析了双圆弧锥齿轮副的齿面啮合状态;最后,分析负载与安装误差对齿轮副传动性能的影响规律。结果表明：双圆弧弧齿锥齿轮存在分别位于凹、凸齿面上的双点接触状态,且锥齿轮靠近小端部位为应力危险点;增大负载有利于提高齿轮啮合的重合度,降低齿间载荷分配系数,一定程度上可提高齿轮传动的平稳性;安装误差对齿轮副齿面接触状态有较大影响,负向偏置误差与正向章动角误差不利于齿轮承载与传动稳定,在实际应用中应合理调控。     

弹性支承下弧齿锥齿轮切齿参数的多目标优化设计研究

保证弹性支承下弧齿锥齿轮具有良好的接触特性是新型航空发动机动力传输系统设计的关键技术之一。针对某航空发动机转子系统中的弧齿锥齿轮,以齿轮副在刚性支承下的接触区中心点和传动误差值作为预期的目标值,建立了弧齿锥齿轮的多目标优化模型,结合线性加权与轮流坐标搜索法,对弧齿锥齿轮切齿加工参数进行了优化设计,使设计后的齿轮在弹性支承下具有良好的接触特性。实现了对弹性支承下弧齿锥齿轮接触印痕与传动误差的预控。     

叉车驱动桥主减速器传动平稳性分析

首先采用SolidWorks软件对弧齿锥齿轮进行三维建模,然后基于Hertz接触理论,利用ADAMS建立了叉车主减速器弧齿锥齿轮虚拟样机模型,通过仿真实验,得到齿轮啮合力波动随安装中心距变化的曲线。最后通过插入点法分别取3个典型的安装距,对其进行进一步的动态啮合特性分析。通过对比,确定出传动平稳性更合理的中心距安装误差控制范围,并得到了最理想的安装中心距,可降低振动,提高齿轮的啮合质量,为弧齿锥齿轮安装中心距的优化设计提供依据。     

航空弧齿锥齿轮接触印痕主动设计与试验验证

以某航空发动机弧齿锥齿轮箱为研究对象,提出了一套锥齿轮接触印痕主动设计的方法。首先,基于弧齿锥齿轮宏观参数和GEMS软件,进行齿面设计,得到齿轮副精确齿面;其次,考虑传动系统受载变形、轴承游隙和加工误差等因素的影响,建立弧齿锥齿轮系统级接触印痕仿真分析模型,得到锥齿轮在工作状态下的接触印痕和振动响应;然后,将上述设计齿面应用于加工,设计试验,将试验得到的接触印痕和振动响应分析结果与理论分析进行对比,验证了仿真分析模型的可靠性;最后,基于该仿真分析模型对上述齿面进行接触印痕优化设计,得到了满足强度和动态性能要求的齿面,形成了弧齿锥齿轮接触印痕主动设计方法。     

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。     

基于时变摩擦主减速器动态特性研究

针对汽车主减速器在高速条件下破坏失效等问题,考虑主减速器动态效应和弹流润滑摩擦的基础上,引入时变摩擦概念,建立完善后的汽车主减速器动态特性模型,研究了弧齿锥齿轮和准双曲面齿轮动态特性变化规律。分析结果表明,弧齿锥齿轮输入转速变化对摩擦因数变化范围影响程度比准双曲面齿轮较大;弧齿锥齿轮输入扭矩变化对摩擦因数影响程度比准双曲面齿轮较大;弧齿锥齿轮动态摩擦因数对X方向上的啮合力变化趋势影响明显,准双曲面齿轮X方向上的变化相对Y、Z方向较为明显,但与常摩擦因数作用下的结果大致相同。     

安装误差对双圆弧弧齿锥齿轮章动传动齿面接触特性的影响

双圆弧弧齿锥齿轮章动传动的齿面接触特性对安装误差极为敏感.为揭示安装误差对齿面接触特性的影响规律,开展了含安装误差的双圆弧弧齿锥齿轮齿面接触分析.推导出章动式双圆弧孤齿锥齿轮齿面方程;借助齿面接触分析(TCA)获得齿轮副的齿面接触迹线和几何传动误差;通过算例分析了内、外锥齿轮锥点误差及齿轮副轴线交角误差对双圆弧弧齿锥齿轮副齿面接触特性的影响规律.研究表明,随着各项安装误差的增大,齿轮副接触迹线沿齿高方向的偏移量增大;凸、凹齿面接触迹线沿齿高方向的偏移量对安装误差变化的敏感程度不同;正的安装误差比负的安装误差对齿轮副传动误差影响更大.为获得理想的啮合性能,应合理控制章动式双圆弧弧齿锥齿轮副的安装误差.     

弧齿锥齿轮准静态啮合仿真分析

利用大型有限元软件MSC.Marc,建立了弧齿锥齿轮副三齿啮合的三维有限元非线性接触模型.该模型可以实现转速和转矩的传递,基于该模型对齿轮副进行了准静态啮合仿真分析,并对啮合过程中的齿面接触应力及齿根弯曲应力变化规律进行了研究.数值计算结果符合弧齿锥齿轮的实际啮合规律,为进一步分析高速情况下弧齿锥齿轮的啮合状态提供了基础和依据.     

齿距误差对弧齿锥齿轮齿间载荷分配和强度的影响

采用齿轮啮合仿真和承载啮合仿真技术，研究了重合度达到2.0的弧齿锥齿轮的齿距误差对啮合性能的影响，针对航空弧齿锥齿轮允许的齿距误差，研究了误差量值对齿轮实际重合度，传动误差、齿间载荷分配和弯曲强度的影响。结果表明，相对齿距误差将降低齿轮的实际重合度，使单齿承受的载荷量增加，边缘接触加剧，弯曲强度不过，在容许范围内的齿距误差将不会严重影响重合度达到2.0的齿轮传动的性能。     

弹性支承条件下中央弧齿锥齿轮传动的接触稳定性研究

为了提高弹性支承条件下中央弧齿锥齿轮的工作可靠性，首先应保证其接触的稳定性。本文针对某航空发动机转子，计算了在转子不平衡量和齿轮啮合力同时作用下，弧齿锥齿轮支承处的变形大小；依据支承变形对齿轮接触特性的影响机理，将变形转化为齿轮安装调整值ΔＨ、ΔＪ和ΔＶ；利用空间啮合理论，建立了弧齿锥齿轮传动的接触稳定性条件以及接触特性分析方法。分析计算了不同转速和不同功率下弧齿锥齿轮的齿面接触印痕和传动曲线，研究了转子共振时齿轮接触的失稳现象，获得了提高弹性支承条件下中央弧齿锥齿轧传动的接触稳定性的措施。