齿轮传动的线外啮合与冲击摩擦

通过齿轮传动线外啮合机理分析,提出沿啮合作用线方向构建"系统等效误差-轮齿综合变形"计算模型的方法.按统计规律将齿轮主要误差项沿啮合线一次合成为系统等效误差;根据啮合原理和"轮齿综合变形-载荷历程"曲线,反推出线外啮入冲击点的轮齿变形.将系统误差与轮齿变形沿啮合线二次合成,推导出线外啮入冲击点几何位置判据.获得啮入点的几何位置和冲击力这一关键数据,并求解出线外啮合段各点的几何位置和冲击力.进而建立线外啮入冲击摩擦模型,推导出各接触点的冲击摩擦力与摩擦因数.与相关研究比较,以上模型和计算方法及其分析结果比较可靠.上述研究对于深入探索齿面摩擦性态和齿轮传动减振降噪等具有一定的理论价值.     

低噪声齿轮设计方法（一）

从分析啮合冲击入手，通过科学合理地选择齿轮设计参数，使啮合齿轮的啮入冲击速度降至最低。啮出冲击速度与啮入冲击速度的比值处于某一数值范围，减小或避免啮合节圆冲击，可明显降低齿轮传动噪声，此法不涉及齿轮加工设备，容易实施应用，文章提供了啮入，啮出冲击速度的计算公式以及齿轮参数优化设计的目标函数和约束函数。     

齿轮传动中啮合冲击的理论分析

根据渐开线齿轮传动的特点 ,应用机械动力学理论 ,建立了考虑轮齿受载变形后齿轮传动过程中的有关几何量与其啮入冲击速度、最大冲击力之间的定量关系表达式。据此初步分析了齿宽、传动比、轮齿受载变形、工况、齿轮结构等对传动过程中啮合冲击的影响情况。     

齿轮传动中啮合冲击的计算分析

在文献[1]所建立的齿轮传动啮合冲击动力学模型的基础上,通过理论分析并编制相应的分析程序,计算了渐开线直齿轮传动中啮入冲击力、冲击速度的变化情况,分析了传动比、模数、载荷等对齿轮传动中冲击力的影响情况。结果表明：(1)随着传动比的增大,齿轮传动中的冲击力随之降低;(2)模数增大,使得轮齿之间的冲击力增大;(3)在其他条件不变时,载荷增大将导致冲击力增大;(4)载荷和速度相比,速度对冲击力的影响较大。     

纯电动汽车高速斜齿轮传动振动特性分析

为研究高转速情况下时变啮合刚度和啮合冲击对斜齿轮传动振动特性的影响,以某纯电动汽车高速斜齿轮传动为研究对象,建立了弯-扭-轴动力学模型;采用改进的基于承载接触分析的计算方法获得时变啮合刚度曲线,并计算了啮合冲击时间及啮合冲击力幅值;分析了时变啮合刚度、啮合冲击以及两者综合3种激励条件下高速斜齿轮传动系统的振动特性。结果表明：时变啮合刚度激励下,在过共振区,转速变化对系统振动的影响不显著;啮合冲击激励以及综合激励条件下,系统振动随转速的升高而增大,与啮合冲击激励相比,综合激励下振动加速度增幅较缓。研究结果可为纯电动汽车高速斜齿轮传动的设计和工程应用提供参考依据。     

齿轮传动啮合接触冲击分析

基于接触动力学相关理论和齿轮传动物理模型,提出齿轮传动啮合接触冲击概念,研究齿轮啮合传动时由啮合点处速度差异导致的轮齿接触冲击现象,建立齿轮啮合接触冲击模型,给出啮合接触冲击求解算法,分析不同冲击转速、冲击位置对冲击合力、冲击时间和冲击应力的影响,并利用解析计算式对比计算各个冲击位置和冲击速度条件下的最大冲击力,验证数值计算结果的有效性.研究表明:冲击转速和冲击位置对冲击合力、冲击时间以及冲击应力均产生较大影响.同时还给出不同冲击条件下齿面上最大接触应力点在整个冲击接触过程的分布,为接触疲劳和疲劳累积的深入研究提供参考,计算结果表明最大接触应力点集中在齿宽中部附近区域,并且受冲击速度的影响很小.     

直齿轮减振修形优化设计

为了提高齿轮副实际齿面啮合性能,设计齿廓修形曲面,与理论齿面叠加构造了直齿轮实际修形齿面,结合TCA、LTCA技术,建立考虑啮入冲击、刚度激励的直齿轮弯扭耦合的多齿对振动模型,以传动误差幅值、啮合冲击、啮合线向相对加速度均方根最小进行多目标优化,设计了最佳修形齿面。研究表明:无修形齿轮的传动误差幅值随载荷增加而增大,修形后随载荷增加重合度逐渐增大,幅值会产生波动,然后保持稳定,修形后直齿轮啮入啮出端载荷明显降低,因此啮合冲击降低;该方法确定的齿轮修形参数精确、有效,能大幅度减小齿轮的振动。     

低噪声齿轮设计方法（二）

低噪声齿轮设计方法（二）长沙铁道学院肖利民，唐进元三、啮出冲击速度计算啮出冲击的近似计算公式已有报道［１０］，但其精确计算未见报道。为准确分析啮出冲击对齿轮噪声的影响，精确计算啮出冲击速度是十分必要的。如图４所示，Ｅ为无误差时齿轮传动的理论啮合终止点...     

基于啮合特性的弧齿锥齿轮动力学研究

为了改善弧齿锥齿轮的振动特性,通过轮齿承载接触分析计算时变啮合刚度激励;再根据轮齿接触分析、载荷分配系数和啮合冲击模型近似计算出啮入冲击激励。应用集中质量法建立弧齿锥齿轮弯-扭-轴耦合的8自由度动力学模型。推导其运动微分方程,并进行了消除刚体位移和量纲归一化处理。采用变步长四阶龙格-库塔法(Runge-Kutta)求解,从而得到系统的振动响应。分析了传动误差幅值和重合度对齿轮副振动的影响。结果表明,传动误差的增大,振动也随之增大,增大设计重合度,能够减小振动。     

齿轮啮合冲击噪声的定量预估

从齿轮啮合原理的角度出发 ,分析了齿轮的加工误差和弹性变形对于齿轮啮合冲击的影响 ,得出了冲击速度和冲击作用时间的表达式 ,结合声学理论计算了齿轮啮合冲击时所产生的噪声声压和声辐射功率等声学特性参数 ,从而可用于对齿轮冲击加速度噪声进行估算     

基于有限元法的螺旋锥齿轮啮合刚度计算

螺旋锥齿轮啮合刚度计算是其动力学分析的基础,螺旋锥齿轮动力学分析中多用正弦或余弦级数对轮齿刚度曲线进行近似处理,进而影响动力学分析计算的精度.基于螺旋锥齿轮加载接触有限元分析原理,研究螺旋锥齿轮啮合刚度计算方法,给出使用有限元软件计算螺旋锥齿轮刚度的关键技术及前处理方法,应用有限元分析软件ABAQUS构建一对五齿螺旋锥齿轮模型并计算出法向接触力和综合弹性变形量,得到单齿啮合刚度和多齿综合啮合刚度,分析不同载荷对刚度曲线的影响,结果表明载荷的变化会对刚度曲线的幅值和周期产生较大的影响,在计算刚度曲线时需考虑载荷对重合度以及接触位置的影响,通过计算直齿轮刚度并和已有文献作对比验证了该方法的正确性,研究工作为螺旋锥齿轮动力学分析提供了基础条件.     

低噪声齿轮设计方法（三）

低噪声齿轮设计方法（三）长沙铁道学院肖利民，唐进元四、啮入、啮出冲击速度与噪声的关系由于冲击力的大小和分布规律至今不能从理论上确定，从有激扰力Ｆ（ｔ，Ｘ）作用的齿轮啮合振动方程［１１］ＭＸ十ＤＸ十Ｋ（ｔ，ｘ）·Ｘ＝Ｆ（ｔ，ｘ）（４２）知，系统对激扰冲...     

修形直齿轮的啮合干涉与啮合间隙

修形直齿轮因误差因素在齿对的啮入和啮出位置会出现啮合干涉或啮合间隙。本文利用齿对的啮合变形与齿廓法向修形量、齿廓误差的关系,推导了啮合齿对在啮合线的啮入和啮出位置所存在的几何干涉或啮合间隙,得到了啮合重合度小于2和3的齿轮副啮合齿对的最大干涉量或间隙量的计算表达式,为分析修形直齿轮的啮合状态和修正齿轮修形参数奠定了基础。     

一种分析裂纹对弧齿锥齿轮扭转啮合刚度影响的方法

基于空间啮合理论,建立了弧齿锥齿轮齿面方程,确定了啮合参考点,采用有限元法计算分析了不同大小、位置的裂纹对齿轮扭转啮合刚度的影响规律,并在此基础上对WestingIlouse公式进行了修正,使其可用于求含齿根通透裂纹的弧齿锥齿轮扭转啮合刚度.研究表明,在齿轮单齿啮合时,裂纹对扭转啮合刚度影响剧烈.     

基于有限元法的准双曲面齿轮时变啮合特性研究

准确计算准双曲面齿轮的时变啮合参数是其系统动力学分析的基础。基于接触有限元分析原理,应用有限元分析软件ABAQUS对齿轮进行加载接触分析(Loaded tooth contact analysis,LTCA),准确计算准双曲面齿轮时变等效啮合参数,包括时变等效啮合点位置、时变等效啮合力作用方向、等效啮合力作用方向上的线位移传动误差和时变等效啮合刚度,并研究转矩大小对时变啮合参数的影响。对比有限元法与经典齿轮接触分析(Tooth contact analysis,TCA)方法求得的传动误差曲线,并对比有限元法计算与加载啮合试验获得的齿面啮合印迹,验证有限元模型和计算的正确性。该方法求得的时变等效啮合参数能够准确体现准双曲面齿轮的时变啮合特性,为进一步研究准双曲面齿轮系统动力学特性提供依据。     

弹性支承下弧齿锥齿轮实验台设计及其动态特性分析

现代航空发动机大多采用弹性支承,为了掌握弹性支承对弧齿锥齿轮传动的动态特性影响规律,需要开展弹性支承下弧齿锥齿轮的实验研究.设计并搭建了弧齿锥齿轮实验台,采用挠性套筒与刚性套筒相结合实现弹性支承刚度的连续变化,避免了拆卸转子造成的锥齿轮副安装位置的变化.建立了弹性支承下弧齿锥齿轮实验台的振动方程,并对齿轮副啮合刚度进行了数值计算,获得了啮合刚度的回归公式.针对不同外激励频率和支承刚度,计算了齿轮轴心振动位移和振动速度,得出在ω=2 300 Hz时主动齿轮振动最大的结论,为进一步的实验研究奠定了基础.     

齿轮根部沉切尖点啮合冲击速度分析

文章以啮合理论为出发点，考虑齿轮基节偏差，给出了沉切尖点啮合冲击的概念，推导出啮入与啮出沉切点冲击速度计算公式。     

相对位置误差对双重螺旋法加工齿轮副接触性能的影响

为预控双重螺旋法加工螺旋锥齿轮的啮合性能,研究了相对位置误差对双重螺旋法加工齿轮副接触性能的影响。根据螺旋锥齿轮副啮合接触原理,通过数值计算得到齿面离散啮合点分布位置,采用有限元法对不同相对位置误差条件下的齿轮副进行齿面啮合加载接触分析,得到了在不同相对位置误差条件下齿轮副传动误差、接触区位置及形状、法向接触力。结果表明,螺旋锥齿轮的传动误差和法向接触力均对小轮安装距误差较为敏感。通过滚检实验得到了齿面接触区位置和接触压力,验证了有限元分析结果。     

对数螺旋锥齿轮啮合仿真分析

建立对数螺旋锥齿轮的精确三维模型,应用ANSYS软件对对数螺旋锥齿轮啮合进行仿真分析.通过对不同啮合位置的对数螺旋锥齿轮进行非线性静态接触分析,得到啮合接触区域的应力变化规律,求解最大接触应力,并与理论分析结果进行比较.对对数螺旋锥齿轮的动态工作情况进行分析,得到对数螺旋锥齿轮在不同转速下不同啮合时刻的动态接触情况,比...     

齿轮传动多体接触动力学模型

基于多体接触动力学理论,对齿轮传动动力学模型进行了研究,给出了模型参数的确定方法.以开发的混合型齿轮传动为对象,在ADAMS软件环境中建立了其多体接触动力学模型.在仿真环境下直观动态地描述了齿轮啮合接触过程,计算出齿轮传动在给定输入转速和载荷作用下各级齿轮的动态啮合力.仿真分析结果揭示了齿轮传动的刚度激励与啮合冲击激励引起响应的周期性波动的现象.