基于振动应力分析的齿轮结构优化方法研究

针对航空发动机传动系统齿轮辐板断裂现象,进行了原因分析;通过断口检查、强度计算、振动特性分析、应力测试等,确定齿轮辐板断裂的性质为节径共振引起的高周疲劳.基于分析结果,以降低振动应力、提高强度储备为目标,对齿轮结构进行了改进优化设计,并对优化后的结构进行了试验验证.结果 表明,齿轮结构优化后,振动应力值大幅降低,齿轮结构强度储备与工作可靠性明显提升.     

基于解析有限元的齿根裂纹时变啮合刚度计算方法

当齿轮发生故障时,时变啮合刚度的变化能够反映齿轮故障特征大小。因此,时变啮合刚度在齿轮传动过程中是一个重要的动力学参数。提出一种新的齿根裂纹啮合刚度计算方法,即解析有限元法（Analytical-finite element method,A-FM）。考虑到齿轮发生故障时,啮合刚度解析模型计算精度较低,将应力强度因子引入裂纹齿轮的啮合刚度计算过程。首先定义应力强度因子与啮合刚度之间的关系,通过建立齿轮接触模型计算裂纹尖端附近的应力强度因子,然后将计算结果替代解析模型中故障刚度部分。由于应力强度因子能够敏感地识别齿根裂纹的局部微小变化,故该方法相比于解析法具有更高的计算精度,相比于有限元法具备更快的计算效率。同时,建立6自由度动力学模型,通过对其振动响应进行分析,仿真结果验证了所提方法的可行性。     

基于BP神经网络的齿轮弯曲疲劳强度极限应力计算

针对齿轮弯曲疲劳强度极限应力计算繁杂、给齿轮强度验算和设计计算带来了很大不便的问题,提出了使用BP神经网络映射齿轮的弯曲疲劳强度极限应力近似算法,以便减少计算规模,提高齿轮设计及验算效率,其映射结果表明,使用该方法求齿轮的弯曲疲劳强度极限应力,是可行的和高效的,能够为齿轮的设计计算和强度验算提供方便。     

分形理论在齿轮接触应力分析中的应用研究

综合研究齿面间的宏观因素和微观因素对齿轮接触面间的应力状态的影响,建立轮齿齿面间的应力分析与计算分形模型,该模型能准确计算齿面的接触应力,并能解决微线段齿轮内接触的应力计算问题。分析了各参数对模型计算结果的影响趋势,给出了一对渐开线齿轮接触强度计算的三种理论方法对比分析,结果证明了分形理论应用于齿轮接触强度计算的有效性。     

起重机用齿轮接触强度计算方法的研讨

怎样计算起重机用齿轮接触强度是一个实际工程问题,文章对渐开线圆柱齿轮承栽能力计算方法中,接触强度计算应力公式和起重机用渐开线圆柱齿轮强度计算方法中,接触强度计算应力公式进行了比较．在大量实际计算的基础上给出了分析和结论,具有实际指导意义。     

阀门执行器直齿轮结构强度有限元分析

为研究阀门执行器直齿轮结构强度特性,建立直齿轮的三维几何模型,采用有限元计算,结果输出直齿轮等效应力、齿根接触应力、疲劳强度。直观地分析了阀门执行器直齿轮强度特性。该强度分析结果可与理论值计算结果比较,误差很小,结果表明有限元分析阀门执行器直齿轮结构强度可行。     

减振孔穴直齿轮的参数设计及试验研究

齿轮上钻孔能够有效地降低齿轮传动的振动水平.针对某型直齿圆柱齿轮的有限元模型进行应力计算,将计算数据用响应面法和最小二乘原理拟合成二次多项式,再以最大应力最小化为目标进行优化求解,得到孔穴参数的设计值,并加工了齿轮样件;在齿轮封闭试验台上完成了孔穴齿轮与普通齿轮的对比试验.试验结果表明,孔穴结构可以降低齿轮副的振动,具...     

能量法计算齿根具有裂纹的齿轮啮合刚度

计算齿根具有裂纹的齿轮啮合刚度是求解含裂纹的齿轮传动系统动力学问题的基础.提出一种计及齿根裂纹表面自由能的计算齿轮啮合刚度的能量方法,该法将法向力作用下裂纹齿轮的弹性势能视为无裂纹齿轮的弹性势能与裂纹产生过程中释放的裂纹表面自由能之和.裂纹表面自由能通过裂纹应力强度因子与能量释放率之间的关系获得,齿根裂纹应力强度因子用...     

圆柱齿轮国际精度新标准对齿轮强度计算的影响

圆柱齿轮国际精度新标准ISO 1328—1:2013(E)在其1995版老标准的基础上作了大量修订,为了明晰圆柱齿轮国际精度新标准对齿轮强度标准GB/T 3480—1997的影响,分析了齿轮强度计算与齿轮精度项目的关联,列表给出了与强度计算相关的齿轮单个齿距偏差、齿廓形状偏差的新老标准允许值,计算了2组实例(共4个齿轮)的强度计算中相关参数(动载系数、接触强度计算的齿向载荷分布系数、计算接触应力、接触强度的计算安全系数、计算齿根应力、弯曲强度的计算安全系数)的差异百分比。实例计算结果中,新老精度标准对强度计算中计算齿根应力的差异百分比,实例齿轮a为4.86%、齿轮b达14.12%。圆柱齿轮新老国际精度标准差异较大,相应改变了齿轮强度计算结果,须引起齿轮精度和强度标准使用者的重视。     

基于KISSsoft行星减速轮系的修形优化设计

以某单级行星齿轮减速器为研究对象,利用专业的齿轮传动设计分析软件KISSsoft对其齿轮系统进行模型的建立和修形优化设计.利用KISSsoft软件对修形前后的轮齿进行接触分析和啮合性能分析,对比分析修形前后的齿轮强度校核安全系数、接触温度、传动误差、发热、应力曲线.计算结果表明,合理的齿轮修形优化设计方案可以较好地提高齿轮传动的强度,改善齿轮的啮合性能,降低传动过程中产生的振动和噪声,提高轮系传动的平稳性.     

裂纹齿轮应力强度系数的有限元分析

应力强度系数是缺陷机构安全评定的必要参数,对裂纹尖端的应力应变与应力强度系数的关系进行研究,并依据断裂力学理论分析了裂纹齿轮应力强度系数与裂纹尺寸及裂纹形状的关系,建立了单个裂纹齿轮的有限元模型。利用有限元分析软件ANSYS Workbench分析了裂纹齿轮在不同参数时的应力强度系数的变化特征。计算结果表明,在给定约束及载荷条件下,随着尺寸形状及位置参数变化,齿轮应力强度系数也不断变化,这些结果为研究齿轮疲劳折断提供了参考。     

采用BEM和光弹试验证实齿根应力最小轮齿几何形状的优化

本文介绍了无因次齿轮轮齿的概念,用以使齿轮应力为最小的问题.与现有的其他方法比较,本质上减少了许多设计变量,所推荐的模型方法明显缩短了计算时间.代替承载齿轮轮齿模型和运行BEA在各个优化过程的迭代阶段去计算最大的齿根应力,该应力用表值插入法来计算.计算前采用BEM对无因次模型相应于不同的设计参数的组合.与传递相同转矩的标准齿轮的应力相比较,对优化方法和最佳齿根应力采用了复杂的算法.在这种方法内,可降低应力超过36.5%.该应力的降低,已经用两维光弹试验证实.     

修形人字齿轮振动测试试验台可行性验证

为验证封闭功率流式修形人字齿轮振动测试试验台的可行性,首先,搭建封闭功率流式人字齿轮系统振动测量试验台,依据试验台建立了包含陪试齿轮、试验齿轮以及加载扭力轴的24自由度啮合型弯-扭-轴耦合振动模型;然后,选用设计的某人字齿轮齿面三维修形的试验齿轮作为计算实例,分析了不同扭力轴刚度下,陪试齿轮对试验齿轮啮合线向相对振动加速度的影响。结果表明,在给定工况下,陪试标准齿面人字齿轮对修形人字齿轮的齿面相对振动影响为1.35%,远低于修形齿面18.2%的减振率,因此用该试验台进行人字齿轮传动系统齿面三维修形减振测试切实可行。陪试齿轮对试验齿轮振动的影响程度随着扭力轴刚度增加而增加,故试验中在满足系统强度、传动平稳及布置要求的前提下,应将扭力轴扭转刚度设计的尽量低,应最大幅度地降低扭力轴扭转刚度设计值,以减小陪试齿轮对试验齿轮振动测量的影响。     

齿轮离心负荷对齿根应力影响的有限元分析

本文提出了考虑不同速度的齿轮离心负荷和工作载荷同时作用于轮齿,对齿根应力计算的有限元方法。从对一定参数范围的轮齿的计算结果可得出,离心应力是构成齿根应力的一部分。随齿轮速度的提高,离心负荷对齿根应力的影响加大,对于高速齿轮,离心负荷的影响不可忽视。文中通过对比分析,指出了现行常规的齿轮弯曲强度计算方法的局限性.对高速齿轮应用本文的有限元法作计算,可使齿根应力的求解更趋于精确。     

WN齿轮副多点啮合负载及弯曲强度特征的研究

为了探析WN(Wildhaber-Novikov)齿轮传动的弯曲强度特征及失效原因,提出了基于WN齿轮多点啮合的齿根应力计算原理和方法。针对WN齿轮负载传动的点接触和弹性变形特征,建立了齿根弯曲强度分析模型。根据啮合过程中负载、啮合齿轮副和接触点数的变化进行了齿根弯曲应力的计算,利用有限元方法分析了啮合传动中螺旋角以及中心距误差等对最大齿根应力的影响,揭示了WN齿轮传动的失效原因和弯曲强度特征。通过齿根应力实验测试以及和渐开线齿轮的比较证实了本方法的可靠性。     

复杂工况下齿轮接触强度的可靠性优化设计

试图利用ＩＳＯ及ＧＢ３４８０－８３齿轮承载能力计算标准的齿轮接触强度数据，对非稳定循环变应力等复杂工况下齿轮接触强度进行可靠性优化设计，并通过利用计算机，使该方法得以更为有效地实施。     

齿轮强度计算判据方法的研究

强度计算是保证齿轮不失效并能正常工作的一个重要方法。提出齿轮强度计算的判据方法,并列出相应的判据计算式。用可靠度判据作为判别齿轮设计合理性的依据。用安全系数判据作为验算齿轮安全性的指标。通过实例,说明了该方法的应用。推荐了一种合理而精确的齿轮强度计算方法。     

基于ANSYS的减速电机斜齿轮模态分析

减速电机斜齿轮的固有振动特性对减速电机及相关零部件的正常使用具有重要影响.文章采用ANSYS软件,对减速电机斜齿轮进行了模态有限元分析,计算斜齿轮的低阶固有振动频率和主振型,以及各阶对应的最大变形量和振动应力,得到各阶振型云图,进行了分析,为减速电机斜齿轮的结构优化设计和动态响应计算提供了理论依据.     

81型双圆弧齿轮的齿根弯曲疲劳试验及极限应力值

本文用45钢及40Cr钢调质的81型双圆弧齿轮各18个在封闭功率流齿轮试验台上进行弯曲疲劳极限应办试验,将试验结果的极限应力按照齿轮的材料及硬度绘成极限应力框图,可供81型双圆弧齿轮齿根强度计算便用。     

基于ANSYS的直齿圆柱齿轮的齿根应力分析

本文应用CAXA电子图板的齿廓模型建立精确的渐开线直齿圆柱齿轮齿廓,利用ANSYS软件对齿轮进行齿根应力分析并最终和理论值进行比较分析。通过实例证明该方法为齿轮齿根应力(或应变)的准确分析提供了一种途经,并为齿轮强度准确计算与结构优化提供了参考。