基于ANSYS workbench齿轮啮合刚度计算及动力学仿真

为了解决在齿轮动力学仿真中啮合刚度的时变性问题,在三维建模软件Solidworks中,通过渐开线参数方程建立了直齿圆柱齿轮装配体模型,将模型导入ANSYS workbench的瞬态动力学模块,用准静态的方法求出了综合啮合刚度,考虑齿轮的惯性效应以及轮齿摩擦力进行齿轮动力学仿真.结果表明,实际情况下综合啮合刚度与理论重合度计算的综合啮合刚度是不同步的.轮齿在进入和退出双齿啮合时振动加剧,轮齿的交替啮合产生冲击力,单齿啮合比双齿啮合振动强烈.     

故障齿轮啮合刚度综合计算方法

为了有效、准确地计算含故障齿轮的时变啮合刚度,提出了一种基于传统能量法的改进方法,结合改进能量法和有限元法的各自优点,即应用改进能量法快速计算故障齿轮无故障轮齿的啮合刚度,利用有限元法精确地计算故障轮齿有故障部位的啮合刚度.仿真示例结果表明:与能量法和有限元法相比,该方法能快速、准确地仿真故障齿轮的时变啮合刚度并且适用于齿轮系统振动响应的计算.     

非渐开线变厚齿轮修形方法的研究

为了在国内现有机床上实现非渐开线变厚齿轮的加工，基于空间啮合理论首次对该种齿轮的轮齿修形进行了理论分析．通过采用特殊改形后的大平面砂轮磨齿机对渐开线变厚齿轮进行轮齿修形来获得所需要的非渐开线变厚齿轮．通过双曲线来拟合齿向曲线，使拟合曲线的最大误差为目标函数，利用优化的方法，使最大误差最小，得到最优的拟合双曲线，从而加工出所需要的齿形,并给出了实例和计算结果．     

考虑反向齿面啮合力的齿轮系统时变啮合刚度的研究

提出了反向啮合刚度的概念，给出了渐开线直齿圆柱齿轮系统反向啮合刚度的求解过程，推导出考虑啮合区间变动及啮合点沿齿廓不断变动情况下轮齿啮合刚度的计算公式，并应用Weber-Banascheck轮齿弹性变形计算公式给出了一对实际啮合齿轮的啮合刚度、反向啮合刚度与时间的关系曲线，该曲线准确地反映了齿轮啮合时的刚度变化情况．     

直齿圆柱齿轮振动模型的建立

本文建立了直齿轮传动的振动方程，方程中考虑了轮齿啮合刚度的周期变化和啮合当量综台误差，并对轮齿啮合刚度和啮合当量误差进行了数学上的处理，使振动方程既不失一般性又得到了简化。按此方程对直齿轮传动的振动进行分析和计算，其结果可靠。     

含齿根裂纹的非标齿轮啮合刚度改进算法及动态响应分析

时变啮合刚度是齿轮系统动力学模型的参数激励,当齿轮出现齿根裂纹时,啮合刚度变化引起的动态响应特征是实现齿轮裂纹故障诊断的重要依据。以非标齿轮为研究对象,针对齿根裂纹故障对其时变啮合刚度的影响,建立考虑基圆与齿根圆不重合的变截面悬臂梁模型,提出利用改进势能法求解齿轮啮合刚度的计算模型,与原势能法和ISO 6336-1-2006进行对比分析,并计算齿顶高系数和顶隙系数改变时不同裂纹尺寸的轮齿刚度和齿轮时变啮合刚度;建立非标齿轮传动系统六自由度动力学分析模型,利用4-5阶Runge-Kutta数值法求解故障系统的动态响应。仿真结果表明改进势能法显著提高了非标齿轮时变啮合刚度的求解精度。齿根裂纹的存在使得非标齿轮综合啮合刚度明显减小,系统时域信号中存在周期性冲击响应,频域中出现调制边频带结构,这些均为齿轮系统故障诊断提供了理论依据。     

斜齿轮传动的啮合刚度计算及其主共振分析

斜齿轮是机械装备的重要传动元件,其啮合刚度的准确计算和传动系统的稳定性分析具有重要的实际意义。根据斜齿轮轮齿接触线的变化规律,结合斜齿轮单对齿单位长度啮合刚度变化规律和ISO刚度计算准则,提出一种斜齿轮啮合刚度计算方法,分析了不同参数下斜齿轮传动的啮合刚度波动特性;基于分析所得的啮合刚度变化规律建立了斜齿轮传动的动力学模型,并利用多尺度法对动力学模型进行了求解,研究了外加载荷和啮合刚度波动对斜齿轮传动主共振的影响。结果表明：给出的斜齿轮啮合刚度计算方法能够较快速、准确地获取啮合刚度波动变化规律,将其引入斜齿轮动态特性分析中,能够更加准确地反映斜齿轮啮合刚度波动和载荷波动对系统主共振稳定性的影响规律;在其他条件不变时,斜齿轮主共振稳定性随静载荷和啮合刚度波动增加而增加,但较大静载荷会导致主共振频率增大,而且在高频激励下,即使较小的啮合刚度波动也会触发主共振的不稳定;载荷波动增加会使斜齿轮主共振幅值增大,使系统稳定性变差。     

直齿锥齿轮轮齿变形及瞬时啮合刚度

以三维有限元法对多齿对同时啮合直齿圆锥齿轮轮齿变形和瞬时啮合刚度进行了详尽分析研究．用ＳＧＤＣＳ齿轮动态效应试验台进行了轮齿变形的激光测试，测试结果与理论计算结果的变化趋势具有稳定的一致性．     

直齿锥齿轮轮齿变形及瞬时啮合刚度

以三维有限元法对多齿对同时啮合直齿圆锥齿轮轮齿变开用瞬时啮合刚度进行了详尽分析研究。用ＳＧＤＣＳ齿轮动态效应试验台进行了轮齿变形的激光测试，测试结果与理论计算结果的变化趋势具有稳定的一致性。     

人字齿轮传动的动态特性分析

为了降低人字齿轮传动的振动噪声,对其动态特性进行研究.在综合考虑轮齿刚度激励、误差激励和啮合冲击激励的基础上,应用集中参数法建立人字齿轮弯-扭-轴耦合的动力学模型.根据牛顿力学定律,推导出相应的运动微分方程.讨论了各种激励和轮齿修形对人字齿轮动态特性的影响.以一对人字齿轮为例进行动态试验,结果表明,修形前后齿轮箱的结构...     

变齿厚内齿轮平面包络外转子鼓形蜗杆传动装置设计

将鼓形蜗杆传动装置设计为机器人减速器并应用于机器人的转动关节,有利于机器人减速器的国产化。以变齿厚内齿轮齿面为工具齿面,通过分析鼓形蜗杆副的内啮合运动规律,建立6个标架。通过内齿轮上的辅助标架和工作标架,确定蜗轮转动角度、蜗杆转动角度及工作角度之间的关系。根据啮合原理,建立鼓型蜗杆副的啮合方程、二类界限曲线方程及一类界限曲线方程,再通过MATLAB R2013b绘制图像。依据U10PLUS KV170型电机参数,确定鼓型蜗杆传动装置的设计参数,通过MATLAB绘制蜗杆齿面螺旋线并输出ibl文件,再通过Creo2.0绘制鼓形蜗杆传动装置的3维模型。研究发现：1） 变齿厚内齿轮具有对称的楔形轮齿,在安装过程中可调节内齿轮的相对轴向位置,实现内齿轮与蜗杆在Creo虚拟环境下无干涉装配。2） 鼓形蜗杆副中心距为100 mm,与中心距为220 mm的相同设计参数的环面蜗杆副相比,鼓形蜗杆副的中心距减小,结构更加紧凑。3） 内齿轮设计宽度为110 mm,依据鼓型蜗杆副的接触线在蜗轮甲、乙两齿面的分布范围,确定内齿轮的工作宽度为75 mm。4） 分析一类界限曲线及蜗杆齿根线的空间位置关系,一界曲线分布在蜗杆齿根内部,确定无根切发生。5） 结合传统设计方法,设计具有驱动、传动及支撑一体化结构的变齿厚内齿轮平面包络外转子鼓形蜗杆传动装置。在驱动方面,电机安装在蜗杆内部,实现蜗杆与电机一体化;在传动方面,通过调整内齿轮的相对轴向位置,实现蜗杆副的侧隙调整和磨损补偿;在支撑方面,采用支撑轴进行定位安装,无需安装箱体,实现装置结构的简化。结果表明：内齿轮轮齿的对称楔形结构有利于蜗杆副的安装与调整,可实现蜗杆副的侧隙调整和磨损补偿,提高蜗杆传动副利用率;依据工作宽度设计内齿轮,有利于降低内齿轮制造成本;通过对蜗杆副的接触线、二类界限曲线、一类界限曲线及蜗杆齿根线的空间位置的分析,验证啮合传动的合理性;提出应用于机器人转动关节的驱动、传动及支撑一体化结构设计方案,实现变齿厚内齿轮平面包络外转子鼓形蜗杆传动装置的设计。     

Research on meshing theory of noninvolute beveloid gears

0　INTRODUCTIONThistypeoftransmissionofbeveloidgears (alsoknownasconicalinvolutegears)hasdrawnmuchattentionsinceitwasproposedbyanAmerican ,A .S .Beamin195 4.Becausebeveloidgearscanservethemotiontrans missionbetweenparallelaxesandcaneasilyadjustthebacklashofthetwomatinggearsbymovingthemaxially ,beveloidgearscanbeappliedtosomeultra precisionma chinetransmissionswithlimitedbacklash .Muchprogresshasbeenmadeinthestudyofmeshingtheoryonbeveloidgearswithparallel axes .Infact ,alotofbeveloidgears…     

基于抛物线修形的斜齿轮传动啮合特性研究

齿面修形是提高齿轮副啮合性能的重要手段.为了提高啮合传动特性,对斜齿轮采用沿齿廓方向抛物线修形的齿面结构.结果表明,修形的斜齿轮传动啮合特性明显改善,接触路径沿两齿面齿长方向分布,恰当选择修形因数,可有效避免边缘接触;在存在轴夹角误差的条件下,几何传动误差为不连续直线段,因而振动和噪声不可避免;啮合区域对安装误差不敏感,在未对准安装的条件下,啮合印痕向轮齿两端仅有较小的偏移.     

滚柱活齿传动的啮合建模与仿真

作者应用齿轮啮合原理,对滚柱活齿传动啮合副的啮合运动进行了研究,建立了该类活齿传动各啮合副的啮合方程,采用可视化编程开发了滚柱活齿传动的动态演示系统。     

谐波式齿轮泵齿轮啮合齿廓型式的选择

从谐波齿轮传动性能的角度,通过对目前使用比较多的3种齿廓型式进行比较,选择了圆弧齿廓作为谐波式齿轮泵齿轮啮合的齿廓型式。圆弧齿廓采用了柔轮齿廓为公切线型双圆弧齿廓和刚轮齿廓为外凸齿廓的型式,并且从图形和参数方程两方面来表示柔轮和刚轮的齿廓,为进一步研究谐波式齿轮泵提供了必要的理论参考。     

交错轴变传动比齿轮副变传动比齿轮数字设计方法研究

汽车转向器的传动比是影响车辆转向轻便性和灵敏性的重要因素之一,车辆在转向时为了获得轻便性和灵敏性的统一需要采用变传动比转向器。通过综合分析机械式变传动比转向器的重要部件交错轴变传动比齿轮副的啮合特点,基于包络原理提出了一种全新的变传动比齿轮数字设计方法,此方法将交错轴变传动比齿轮副中斜齿轮看作由垂直于其轴线的无限接近的平面集合与其截交后截平面的集合,每个截平面称为"齿轮元",交错轴变传动比齿轮副的啮合传动可看作齿轮元的集合与变传动比齿轮的啮合,变传动比齿轮齿廓上每个齿廓点的高度值,是过此点且垂直于齿条运动方向及斜齿轮轴线的直线随此点一起啮合传动时,与此点啮合过程中遍历齿轮元集交点高度值中的最小值。基于上述方法,建立了交错轴变传动比齿轮副变传动比齿轮齿廓点高度值计算的数学模型,开发了求解算法,得到了变传动比齿轮的齿廓点云,并将此方法成功应用到了某型变传动比转向器的研制中,通过样件试制及测试验证了该方法的正确性。     

曲面积分与局部有限元联合求解摆线锥齿轮非线性振动特性

针对重载啮合中动态传递误差所导致的非线性振动问题,以及如何准确预测和计算等摆线锥齿轮传动中的动态传递误差进一步改善这类齿轮系统振动特性,研究了在一定的运行速度和扭矩范围内摆线锥齿轮的动态响应特性,对摆线锥齿轮非线性振动特性提出了一种新的曲面积分与局部有限元联合求解方法,这种方法可以精确表达轮齿几何及轮齿接触力等对齿轮动力学性能有关键影响的因素;此外,所提出的方法无需将静态传递误差、时变拟合刚度和啮合频率变量等非线性因素作为外部的激励进行求解,而是从齿轮啮合的每一时步计算动态接触力以及动态传递误差,最终得出摆线锥齿轮的非线性振动特性,采用本方法可以较好地改善摆线锥齿轮的振动特性.     

间齿外啮合珩齿运动模型

为了解决外啮合珩齿中出现的中凹齿形现象,将间齿啮合原理应用在齿轮珩磨加工技术中,提出了间齿珩齿加工方法,这种方法采用了特殊的跳牙蜗杆珩磨轮。以齿轮齿条为例,利用运动学原理,建立了间齿珩齿全过程运动模型,这为间齿珩齿加工方法奠定了理论基础。该模型综合考虑了齿条顶刃啮合过程、齿轮顶刃啮合过程和渐开线啮合过程,分析了被加工齿轮与齿条的运动关系,并推导了各段过程的分界点。以具体齿轮为例,绘制了间齿珩齿过程中被加工齿轮的速度曲线。结果表明：将间齿啮合原理应用于珩齿加工过程,对提高珩齿效率,改善齿轮质量有重要意义。     

面齿轮啮合轮齿本体温度场影响因素的仿真分析

建立了面齿轮传动本体温度场的热平衡方程,研究了不同几何参数、工况下圆柱齿轮和面齿轮的本体温度场分布。研究结果表明：面齿轮传动达到本体温度场时,面齿轮的本体温度高于圆柱齿轮,且本体温度与转速、负载、环境温度和齿面粗糙度呈正相关关系,与齿轮的模数、压力角和齿数呈负相关关系。仿真结果也为面齿轮在乏油润滑状况下的寿命预测提供了初始的齿面节点温度数据。     

基于加工方法和啮合理论的螺旋锥齿轮精确实体造型

提出了基于加工方法和啮合理论的螺旋锥齿轮精确齿面的实体造型方法。通过分析锥齿轮的加工方法和齿轮啮合理论,建立了螺旋锥齿轮齿面数学模型。根据齿面均匀离散点的输出数据,对齿面进行重构,实现了螺旋锥齿轮的精确实体造型,采用了齿面偏差法对生成实体模型精度进行了评估。研究结果对于螺旋锥齿轮数字化设计和制造具有重要意义。