准双曲面齿轮数字化建模与时变啮合特性分析

针对采用刀倾半展成法(HFT)加工的准双曲面齿轮副,根据机床各部件间运动学关系,采用齐次坐标变换的方法仿真刀具运动轨迹.基于曲面成形理论及共轭啮合原理,推导大小轮齿面及齿根过渡曲面方程,建立准双曲面齿轮副啮合数学模型.采用数值算法求解齿面啮合方程并进行轮齿接触分析(TCA),获得静态传动误差及啮合印痕.采集大小轮齿面离散点云坐标并进行三维建模,基于有限元软件ABAQUS分析准双曲面齿轮副不同工况下时变啮合特性.结果 表明,载荷变化对动态啮合力、传动误差、啮合刚度等参数的影响显著.随载荷增大,传动误差及啮合刚度曲线呈明显非对称特征,相关结果为准双曲面齿轮传动特性及动力学行为分析提供了依据.     

驱动桥准双曲面齿轮齿根弯曲应力测试研究

为研究动载荷对准双曲面齿轮齿根弯曲应力的影响,使用电测法对驱动桥从动锥齿轮齿根弯曲应力进行了静态和动态测试,并对比有限元计算结果进行了分析。静态测试分析结果表明,齿轮啮合过程中,齿面接触由大端过渡到小端,啮入过程正车面齿根受拉,啮出过程受压,应力值与有限元计算结果基本一致。动态测试分析结果表明,随着齿轮转速升高,齿根最大应力的平均值、振幅都逐渐增加。此测试方法可靠易行,可用于齿轮相关的可靠性研究。     

全工序法准双曲面齿轮建模与有限元分析

研究了全工序法准双曲面齿轮,即大轮成形法、小轮螺旋成形法加工的齿面建模、加工切削仿真和有限元分析。借助坐标变换和空间啮合理论,推导小轮齿面方程;根据机床调整参数,在CATIA中模拟刀盘和轮坯的展成运动,进行切削加工仿真,建立高精度的齿轮副实体模型;利用有限元软件Abaqus对齿轮副进行接触分析,计算并提取整个啮合过程的齿根弯曲应力和齿面接触应力,为准双曲面齿轮的强度设计提供参考。     

高齿准双曲面齿轮的轮齿加载接触分析

给出了准双曲面齿轮齿加载接触分析的数学模型和加载接触分析的求解方法，计算了高齿准双曲面齿轮和普通齿准双曲面齿轮副的加载接触过程，对比了两种齿轮在不同工况和安装误差条件下的齿面印痕、齿面载荷分布、齿间载荷分配和承载传动误差，证明了高齿准双曲面齿轮副齿面载载体分布、齿间载荷分配和承载传动误差，证明了高齿准双曲面齿轮副齿面载荷分布和齿间载荷的分配合理，接触印痕受安装误差的影响较小，具有较高的强度和较好的动态特性。     

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.     

直齿面齿轮加载啮合有限元仿真分析

研究正交面齿轮在加载条件下面齿轮啮合的传动性能参数、齿面接触应力和轮齿弯曲应力变化规律的有限元分析计算关键技术,以赫兹接触应力解析公式计算结果为对比,提出接触应力和弯曲应力计算的有限元网格密度确定方法。根据面齿轮重合度,分析面齿轮加载啮合仿真的五齿模型和七齿模型适用场合,给出面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位置,计算面齿轮多齿模型接触应力及弯曲应力极值,准确得到面齿轮传动的重合度、传动误差、载荷分布系数等传动性能参数,以及载荷对这些传动性能参数的影响规律。研究结果表明,赫兹接触应力解析公式计算的结果合理地确定了有限元模型的网格密度,有限元仿真得到的应力值可靠,传动性能参数的分析结论正确。     

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。     

准双曲面齿轮的修正节锥设计方法及切齿试验

为了提高准双曲面齿轮的强度和耐磨性,提高准双曲面齿轮的使用寿命,提出准双曲面齿轮的修正节锥设计方法。在不改变大轮外径和中点工作齿高的的情况下,令大轮的齿顶高系数fa≤ ,从而可以导出新的节锥参数,此时新的节锥与面锥重合或在准双曲面齿轮实体之外。利用齿面接触分析(TCA)、齿面承载接触分析(LTCA)和有限元法(FEM),分析齿轮副的啮合性态、齿面接触应力、齿根最大拉伸应力和齿根最大压缩应力。计算机模拟显示,采用修正节锥设计方法设计的准双曲面齿轮的齿面接触应力、齿根最大拉伸应力和齿根最大压缩应力显著减少,采用修正节锥设计方法设计的准双曲面齿轮在加工过程中可用一般的刀具,不需要特殊的工具。     

非正交斜齿面齿轮弯曲强度计算方法研究

关于面齿轮弯曲强度计算尚未见到解析计算方法与公式的相关文献。为此,基于齿面接触分析原理,推导弯曲力臂长度计算公式,参考锥齿轮弯曲强度计算标准(ISO 10300(3):2014),提出非正交斜齿面齿轮齿根弯曲强度解析计算方法。以某一参数面齿轮传动副为例,利用Abaqus有限元软件进行齿根弯曲强度计算,提取非正交斜齿面齿轮齿根弯曲应力值,将有限元结果与解析计算的结果进行对比,两者误差为8. 5%左右,表明提出的非正交斜齿面齿轮齿根弯曲应力计算方法正确可行。研究工作解决了面齿轮弯曲强度计算尚无解析计算公式问题,在进一步细化完善后,有望形成基础的面齿轮弯曲强度设计计算公式。     

基于ANSYS的大型传动装置齿轮副强度分析

齿轮传动越来越多的运用于各类重要的精密设备上,因而它的强度分析的准确性越来越重要,传统的齿根弯曲应力、齿面接触应力计算方法比较繁琐,本文提出了一种利用软件仿真的方法,以ANSYS有限元软件为平台,基于齿轮啮合的重合度,在轮齿啮合最高点处添加载荷进行齿根弯曲应力分析;考虑到齿轮啮合重合度大于1小于2,分别建立单对齿啮合与两对齿啮合进行接触分析。最终,将有限元分析结果分别与传统分析结果进行对比。研究表明：在齿轮副的齿根弯曲强度与齿面接触强度计算方面,有限元计算结果比传统计算更为准确。本文分析方法及结果为齿轮强度分析及后续疲劳可靠性计算提供了有益的参考。     

准双曲面齿轮运动参数和曲率特性的研究

文中根据机床加工调整参数,推导了准双曲面齿轮的齿面数学表达式,建立了准双曲面齿轮的三维模型,并通过数值迭代方法求解了准双曲面齿轮点接触弹流润滑分析所需的相对运动速度、卷吸速度以及瞬时接触椭圆长短轴方向的曲率等参数,为准双曲面齿轮弹流润滑分析奠定了基础。     

平面齿双曲线锥齿轮的运动学分析

提出了1种平面齿双曲线锥齿轮啮合的运动学公式，利用此公式去比较双曲线锥齿轮啮合面与其他形式啮合面的最大赫兹接触应力，得出平面齿双曲线锥齿轮传动比其他形式齿轮传动能传递更大功率。     

高齿准双曲面齿轮的研究

研究基于局部综合法的高齿准双曲面齿轮ＨＦＴ法切齿参数的设计,给出用ＨＦＴ法加工准双曲面齿轮副的齿面接触分析方法,并在此基础上,比较了普通齿和高齿２种准双曲面齿轮副的传动误差曲线和啮合区。结果表明,高齿准双曲面齿轮副具有较好的啮合性能。     

Load sharing and stress analysis of single enveloping worm gearing considering transmission errors

A procedure, known as the slicing method, which has been developed earlier by the authors to estimate the load share of single enveloping (cylindrical) worm gear drives and to calculate the instantaneous tooth meshing stiffness and stresses, is extended in this study to investigate the effect of transmission error on loading and stresses. Tooth composite deflection caused by bending, shearing, contact deformation and initial separation due to profile mismatch are determined in the analysis as well as tooth stiffness variation during the course of contact of both the worm and the wheel. The elasticity theory was used to calculate fillet stresses and deformation of both the worm and wheel. Numerical examples are presented to illustrate the response of worm gear set in the presence of transmission error and under given loading conditions. The procedure was proven to be safe and reliable in rating the load capacity and useful in the design of worm gear drives with compact size and high power transmission.     

不同重合度非圆齿轮设计及弯曲应力分析

非圆齿轮传动具有广泛的应用场景。针对非圆齿轮传动,采用齿轮啮合原理和材料力学等原理及方法,提出了大重合度非圆齿轮设计方法。探讨了非圆齿轮传动原理和节曲线构建方法,计算了其节曲线曲率半径和重合度方程。建立了不同重合度非圆齿轮轮齿时变啮合刚度与载荷分配率计算模型,推导了不同重合度非圆齿轮齿根弯曲应力方程。探讨了不同结构参数下非圆齿轮副重合度、时变啮合刚度、时变载荷分配率及齿根弯曲应力变化规律,确定了轮齿所受最大载荷位置。开展了不同重合度非圆齿轮齿根弯曲应力仿真分析和实验测量,与理论计算结果进行了对比分析,最大误差分别约为4.8%和5.9%,验证了理论方法的合理性与正确性,为大重合度非圆齿轮传动的工程应用奠定了基础。     

螺旋锥齿轮拟合齿面啮合特性分析方法

已知齿面测量的采样点，利用微分几何及Ferguson参数样条曲面原理，建立了螺旋锥齿轮齿面拟合的数学模型。根据优化求极值复合形方法和共轭理论，通过变定义域，快速求解齿轮副拟合齿面接触点，并运用V—H接触区调整方法，研究了拟合齿面接触迹、接触区和运动误差曲线的求解算法，绘制出相关图形并给出了实例。     

基于差齿面拓扑的轮齿承载拟赫兹接触分析

基于齿条曲面多项式与齿轮公切共轭产形原理,建立了数值齿面、差齿面ease-off模型;通过ease-off曲面映射,解析了齿面接触路径、传动误差、接触线等轮齿啮合特性信息。利用势能法、变形协调方程与拟赫兹接触分析解决了齿面载荷计算、边缘接触应力求解问题,获得了轮齿啮合刚度、传动误差、齿间载荷分担、载荷分布、接触应力等齿面啮合的时变历程特性。计算结果与第三方软件的计算结果具有较好的一致性。