直线-圆弧齿廓内齿轮副啮合效率分析

经过齿形优化,用圆弧齿廓替代与直线齿廓内齿轮啮合的共轭外齿轮齿廓,利于解决内外齿轮硬齿面加工问题.就其啮合性能,提出了直线-圆弧齿廓内齿轮副啮合性能之一的重合度和啮合效率的计算公式,并进行了算例比较.结果表明,直线-圆弧齿廓内齿轮副的重合度小于同模数同齿数的渐开线齿廓内齿轮副;在仅探讨几何参数和啮合参数影响的情况下,直线-圆弧齿廓内齿轮副的啮合效率明显高于渐开线齿廓内齿轮副.     

齿轮齿廓滑动磨损的数值计算方法

在渐开线齿轮传动中 ,齿廓上各啮合点处的滑动磨损程度是由滑动系数的大小来衡量的 ,现根据滑动系数的定义和齿轮的啮合原理推导出了两齿廓间滑动系数的数值计算公式 ,为齿轮传动中的滑动磨损提供了一种方便实用的计算方法     

基于齿面通用模型的不同齿廓内啮合章动锥齿轮建模与接触分析

内啮合章动弧齿锥齿轮齿面数学模型推导过程较为复杂。为了建立不同齿廓章动锥齿轮模型并进行加载接触分析,利用通用法向基本齿廓建立了假想媒介冕齿轮齿面通用数学模型。根据冕齿轮与章动内啮合弧齿锥齿轮的啮合关系,推导得到适于不同齿廓的章动弧齿锥齿轮齿面通用数学模型。再以渐开线与双圆弧为法向基本齿廓,分别建立了渐开线和双圆弧两种齿廓的章动弧齿锥齿轮齿面模型及其三维模型。利用有限元软件分别对高低功率、不同齿廓的章动内啮合弧齿锥齿轮进行了加载接触分析。结果表明,负载大小对渐开线弧齿锥齿轮的加载接触特性影响较大;双圆弧弧齿锥齿轮相对于渐开线弧齿锥齿轮具有承载能力更大、传动更平稳的优点。     

齿轮齿廓滑动磨损的数值计算方法

在渐开线齿轮传动中,齿廓上各啮合点处的滑动磨损程度是由滑动系数的大小来衡量的,现根据滑动系数的定义和齿轮的啮合原理推导出了两齿廓间滑动系数的数值计算公式,为齿轮传动中的滑动磨损提供了一种方便实用的计算方法。     

内啮合曲线构型齿轮传动基本原理及接触分析

在齿轮传动共轭曲线理论研究的基础上,以内啮合曲线构型齿轮传动为对象,推导了沿给定接触角方向的空间共轭曲线副啮合方程,建立内啮合条件下空间共轭曲线副表达式,根据空间等距包络方法构建继承内啮合共轭曲线副特性的啮合齿面,通过改变成型曲面的相对运动位置及等距半径,提出凸齿廓-凸齿廓、凸齿廓-平面和凸齿廓-凹齿廓3种接触型式;以空间圆柱螺旋曲线为例,结合理论分析结果及主要设计参数,建立凸齿廓-凹齿廓内啮合曲线构型齿轮副三维实体模型;定义齿面接触点压力角,给出基于空间共轭曲线的齿面滑动率计算算法,完成内啮合齿面接触迹线计算及分析,后续将对齿面啮合性能、接触力学特性及制造方法进行研究。     

正交直齿面齿轮参数化建模方法

面齿轮传动是一种圆柱齿轮与圆锥齿轮啮合的传动形式。目前对面齿轮的建模主要为加工仿真法、点云法和齿廓边界拟合法。根据啮合原理,推导出正交直齿面齿轮齿面及过渡曲面方程。根据面齿轮齿形特点,提出了截面放样的正交直齿面齿轮建模方法。并根据面齿轮齿面及过渡曲面方程,求出两种放样路径下截面齿廓方程。并基于CATIA二次开发,编制了正交直齿面齿轮参数化建模的软件。并利用此软件,建立了相同参数下采用不同截面放样法的面齿轮模型,并比较了两种截面放样法的优劣。     

核电循环泵行星齿轮热弹流润滑研究

核电齿轮箱的良好润滑性能是核电循环泵可靠运行的重要保障,充分考虑齿面形貌和齿廓修形等因素对内/外啮合齿轮副的影响是准确评估其润滑特性的前提。建立典型工况下核电循环泵行星传动系统斜齿轮热弹流润滑模型,首先将斜齿轮副的啮合状态几何等效为圆锥滚子的接触问题,然后考虑斜齿轮接触变形和齿廓偏差,计算得到内/外啮合齿轮副接触区域不同位置的油膜厚度、承载压力、摩擦应力和闪温等参数。考虑齿面磨合作用,采用移动平均滤波方法对未经磨合的初始形貌进行光滑处理,分析了齿面形貌对润滑行为的影响,最后采取齿廓修形改善润滑特性。结果表明：粗糙度和齿廓修形均会对润滑特性产生明显的影响,齿面粗糙形貌会造成油膜厚度减小,进而影响其润滑特性,弱化润滑油膜的承载能力;通过齿廓修形可以改善齿轮啮合边界处的几何过渡,降低该区域的应力集中和表面温度,从而明显改善啮合线终端的润滑状态。     

弧齿线摆线圆柱齿轮齿廓方程和啮合特性

提出一种新的传动齿轮——弧齿线摆线圆柱齿轮,根据齿轮副啮合原理,分析该齿轮在分度圆处压力角的取值范围,确定该齿轮的基本几何参数,推导出齿轮的齿廓方程。该齿轮齿线为一段圆弧,其端面齿廓由两部分组成,分度圆以外齿廓(齿峰)为标准的圆弧段,分度圆以内部分(齿谷)为与之配对啮合齿峰的共轭曲线,齿峰与齿谷在分度圆处连续。同时对该齿轮的啮合重合度进行了系统的分析,结果表明该齿轮满足啮合特性,具有一定的应用价值。     

齿面接触闪温对齿轮啮合特性的影响分析

齿轮啮合过程中能量损耗引起的齿廓形变改变了齿轮啮合状态,基于Bloke闪温理论,推导出了齿面接触闪温随齿轮啮合点位置变化的表达式,计算了齿面接触闪温引起的齿廓形变;通过Hertz接触理论,推导出齿面接触闪温对啮合刚度的影响表达式。对模型进行研究,分析了摩擦因素随啮合点位置的变化规律,载荷、转速对齿面最大接触闪温的影响,齿面接触闪温对齿廓形变和啮合刚度的影响。仿真结果显示,齿面接触闪温对轮齿啮合刚度的影响较大,在非线性动力学分析中应予以考虑。     

基于时变啮合力的非圆齿轮传动动态磨损研究

由非圆齿轮变速比传动特性引起的时变啮合力对轮齿传动磨损具有重要影响,以精梳机中关键核心部件的椭圆齿轮副为研究对象,应用Hertz基础理论和Archard磨损公式,建立了基于时变啮合力的齿轮磨损计算模型,采用当量齿数法对非圆齿轮的啮合刚度进行求解,分析了单个齿廓的时变啮合力和磨损量的变化规律;在此基础上,研究了阶数和偏心率对椭圆齿轮时变啮合力及磨损量的影响。结果表明,齿轮时变啮合力和齿面磨损量随着偏心率和椭圆齿轮阶数的增加呈现不同程度的增加;时变啮合力在单双齿啮合区交界处发生突变;齿廓磨损量在节圆附近接近零,在齿根和齿顶处的磨损量较大。在对非圆齿轮不同节曲线向径处的磨损量进行研究时发现,在最小节曲线向径处的齿根磨损量显著大于最大节曲线向径处。该研究结果为使用修形方法降低时变啮合力与磨损量,从而延长齿轮寿命提供了一定的理论依据。     

增速齿轮副非均匀磨损时变啮合刚度研究

以某渐开线直齿圆柱增速齿轮副为研究对象,基于Hertz接触理论与Archard磨损公式,推导齿轮副齿面接触应力与相对滑动速度,建立齿轮副非均匀磨损模型,计算了不同循环次数下齿面磨损深度;基于势能法推导基圆与齿根圆不同位置下轮齿非均匀磨损时变啮合刚度解析公式,研究了非均匀磨损对时变啮合刚度的影响规律。研究结果表明,磨损深度在渐开线齿廓上分布不均匀,节圆附近的磨损最小,齿顶齿根处磨损深度较大,且齿顶处累积磨损深度最大;齿面磨损深度随循环次数增加而增大,齿轮时变啮合刚度随磨损深度增加而减小,且双齿啮合区刚度减小量大于单齿啮合区。     

齿廓方向修形的斜齿面齿轮啮合特性研究

主要研究了修形面齿轮副传动的啮合特性.提出了一种沿齿廓方向抛物线修形的面齿轮齿面结构,对传统斜齿面齿轮和修形的斜齿面齿轮副的啮合进行了比较.计算机仿真表明,修形的斜齿面齿轮传动啮合性能明显改善,接触路径沿两齿面齿长方向分布,有效避免了边缘接触;啮合区域对安装误差较为敏感,特别是轴夹角误差的大小,对啮合印痕在齿面上分布的影响尤其明显,容易导致接触区域向面齿轮的大端和小端偏移.     

渐开线直齿圆柱齿轮磨损的数值计算与分析

以标准渐开线直齿圆柱齿轮为研究对象,以Archard磨损计算模型为载体,将齿轮啮合区域的齿廓进行离散化处理,建立齿轮齿廓磨损计算模型。运用数值计算方法模拟齿廓各点的磨损情况,编写相关的计算程序,分析齿廓各啮合点处压力角与滑动系数、磨损率、摩擦距离、磨损量之间的关系,并进行曲线拟合。结果表明:在啮合区域内,齿廓的相对滑动系数、摩擦距离、磨损率、磨损量从齿根到齿顶的变化规律都是先减小后增大,在节点处理论值为0。提出的数值计算方法可实现对不同尺寸、不同材料、不同工况条件下的齿轮副的磨损量的定量计算,从而实现对齿轮使用寿命的预测。     

小轮为螺旋齿线圆柱齿轮的面齿轮数学模型

为满足一类面齿轮的初步设计需要,提供一种小轮为任意齿廓的螺旋齿线圆柱齿轮的面齿轮数学模型。首先,基于螺旋齿线圆柱齿轮设计原理,建立了基于任意齿廓的螺旋齿线圆柱齿轮模型I。其次,通过两种不同的方法建立面齿轮的数学模型,其一为根据模型I运用包络法建立面齿轮的刀具齿轮数学模型II;其二为根据螺旋齿线圆柱齿轮的齿条的共轭齿形齿条模型III运用运动学法建立面齿轮的刀具齿轮数学模型II。然后根据刀具齿轮模型,运用运动学法建立面齿轮的刀具齿轮数学模型III。最后以双圆弧齿轮为例,依据面齿轮数学模型建立的思路,推导了基于小轮为双圆弧齿轮的面齿轮的齿面方程,验证了数学模型应用的可行性。研究结果为进一步开展不同齿廓螺旋齿线圆柱齿轮设计及其啮合的面齿轮设计提供数学模型参照,同时也为螺旋齿线圆柱齿轮及其啮合的面齿轮的加工刀具设计提供理论模型参考。     

非对称直齿圆锥齿轮齿面接触应力分析

借助非对称双压力角齿廓齿轮的设计思想,采用ANSYS软件建立了4组在节线处接触的非对称双压力角"8"字啮合直齿圆锥齿轮单齿有限元模型,分析比较了啮合侧压力角对该模型齿面接触应力的影响。分析结果显示:啮合侧压力角对圆锥齿轮大、小端处和接触线处的等效接触应力均有影响。     

点接触渐开线少齿差行星传动齿面构建

根据齿轮啮合原理运动学法,提出在渐开线少齿差行星传动共轭啮合副行星轮外齿轮齿面选定上选定一条光滑曲线Γ,以该曲线的等距曲线作为球心运动轨迹形成管状球族包络面。提出用管状球族包络面代替行星轮外齿轮渐开线齿面,得到新的啮合副,并给出啮合副的统一方程式;详细讨论了由管状包络面形成行星轮新齿廓的方法,该新齿廓称为啮合管齿廓。给出了与曲线Γ相共轭的接触线统一方程,讨论了点接触渐开线少齿差行星传动的啮合特性;啮合管与渐开线内齿轮构成点接触啮合副,点接触啮合副具有滑动率低,传动效率高等特点。     

渐开线齿轮副啮合效率分析方法比较研究

运动副的效率可以用功或力的方法来进行描述,渐开线齿轮副的啮合效率计算同样如此。首先,以节点和齿廓接触点间的距离为变量,分别从功和力的角度推导出了齿廓啮合的瞬时效率;然后,将瞬时效率在实际啮合线上进行平均,得到两种方法下的齿轮副啮合效率的表达式;最后,结合数值算例对两种方法进行了对比研究,分析了传动比、小齿轮齿数及齿面摩擦因数对齿轮副啮合效率的影响。结果表明,基于力的齿轮副啮合效率计算方法更为合理。     

考虑磨损的直齿轮啮合刚度计算与分析

基于能量法和Archard磨损模型,提出了一种考虑磨损的齿轮啮合刚度数值计算方法.根据展成法原理,建立了精确的齿廓曲线方程.利用能量法计算齿轮单齿啮合刚度,并通过分段1阶傅里叶级数拟合获得齿轮总啮合刚度.以Archard磨损模型为基础,计算得到齿面法向磨损量与啮合点处压力角的关系.计算分析了不同磨损量对齿轮啮合刚度的影...     

高重合度摆线内齿轮副齿面接触强度研究

合理的齿轮强度计算是实现齿轮结构设计及优化、保证留有适当裕量的基础。高重合度摆线内齿轮副同时参与啮合的轮齿对数较多,齿根弯曲应力很小,所以只需考虑齿面接触强度问题。基于改进能量法和赫兹弹性理论,推导了理想条件下该齿轮副的时变啮合刚度、齿间载荷分配和齿面接触强度计算模型。鉴于共轭齿廓节点处曲率半径为零,研究了节点附近不参与啮合的齿廓修形区域优化问题,在此基础上,通过将齿轮加工中产生的各种误差及侧隙转化为理论齿廓公法线上的偏移量,分析了不同加工误差对承载特性的影响程度,并在ABAQUS中进行了加载接触有限元分析验证。结果表明,该齿轮副对加工误差（侧隙）非常敏感,即对精度要求很高,为齿面接触强度计算和误差控制提供了技术支持。     

分阶式双渐开线齿轮啮合特性及有限元研究

利用空间啮合原理,建立分阶式双渐开线齿轮型线齿廓理论与数学模型,推导双渐开线齿轮端面齿廓方程和接触线方程,对相互啮合的两个双渐开线齿轮端面啮合过程及接触线变化进行模拟分析,基于ANSYS有限元分析软件,利用其中的参数化设计语言APDL,精确建立双渐开线齿轮的单齿啮合和双齿啮合有限元模型,并对其进行接触有限元分析.分析结果表明,节点附近啮合时,双渐开线齿轮接触线发生间断,并且单齿啮合远大于双齿啮合的齿面最大接触应力.