齿轮啮合弹性变形对齿轮基节的影响

针对渐开线直齿圆柱齿轮啮合时的弹性变形,采用了材料力学中的悬臂梁模型和赫兹接触应力理论的计算方法对齿轮啮合后在单位力作用下的轮齿的弯曲变形量与接触变形量进行了计算,并找出了该变形量与基节的关系。最后用有限元方法对轮齿的弯曲变形与接触变形及其对基节的影响进行了有效的验证。     

轮齿连续啮合动力学仿真与实验

为获得多对轮齿连续啮合接触力动态特性,将齿轮分解为沿圆周方向转动的柔性轮齿和刚性齿轮本体。基于轮齿真实变形机理,以弹性单元连接轮齿和齿轮本体,采用Lankarani&Nikravesh接触力计算模型和Kuhn-Tucker单边约束方程建立了多对轮齿连续啮合的动力学模型。算例分析表明,单对轮齿啮合区内的轮齿接触力与机械设计方法的分析结果吻合较好,而轮齿啮入冲击接触力计算结果则通过搭建实验装置进行了间接验证。数值计算和实验表明:建立的轮齿啮合动力学模型能够反映轮齿的运动学接触和动力学接触特征,可用于齿轮传动系统的动力学分析。     

渐开线斜齿圆柱齿轮齿面接触强度分析

斜齿圆柱齿轮在啮合过程中,其啮合接触线的总长度不是定值,而该值将影响啮合过程中轮齿间的线载荷,因此分析了斜齿轮对在一个啮合周期内的接触线总长度的变化规律。目前将斜齿轮转化为当量直齿轮计算齿轮齿面接触强度,无法反映啮合瞬时齿面接触应力分布情况。将啮合接触线两侧的斜齿轮轮齿对看做曲率半径不断变化的圆锥台体,并结合斜齿轮啮合原理、赫兹弹性接触理论,通过解析法计算轮齿对任意啮合时刻的齿面接触强度,并分析了轮齿对一个啮合周期内齿面接触强度的变化规律。通过有限元分析软件,对解析法的计算结果进行了验证。     

齿轮啮合弹性变形的动力学分析

齿轮啮合传动过程中轮齿产生弹性变形，从而引起振动，用一与轮齿啮合点处的法线相重合的弹簧表示这一弹性变形，建立了该系统的数学模型，分析了这一参数激励和强迫振动并存系统的稳定性。     

轮齿弹性变形对变速箱动态特性影响研究

基于机械动力学理论,研究了轮齿受载后弹性变形对变速箱动态特性的影响。首先,通过提取壳体刚度矩阵、质量矩阵和节点位置信息,将其与传动部件虚拟装配,建立了变速箱动态分析模型。然后,通过计算因轮齿弹性变形而导致的啮合错位量、传递误差及齿面接触情况,分析了轮齿变形对齿轮副啮合质量及变速箱动态特性的影响。最后,依据弹性力学理论,通过对啮合齿轮副修形,提高了齿轮啮合质量,降低了齿轮副受载后的动态响应。文中分析结果可为有效减小轮齿弹性变形,改善变速箱动态性能提供借鉴。     

基于有限元方法的WN齿轮啮合仿真与接触分析

研究对WN齿轮进行接触强度与啮合仿真分析。采用先进的齿轮啮合和接触的计算机仿真分析技术对复杂的空间多点接触的WN齿轮啮合与强度特性进行研究,研究从齿形创成开始,建立啮合模型,采用3维有限元方法计算WN齿轮轮齿弹性变形与接触应力,进行WN齿轮啮合过程的计算机仿真分析。首次提出用法向啮合间隙和Un it分割方法进行接触分析,实践表明方法是非常有效的。研究还针对不同尺度的WN齿轮的实际啮合状况进行了具体的接触应力和接触区域的解析计算,开发了用于该齿轮机构分析的实用软件。     

齿轮弯曲强度有限元精确分析方法研究

通过计算轮齿弹性共轭接触迹,确定齿轮在啮合过程中各个位置的压力角、齿廓接触长度以及接触位置等参数。并对ANSYS进行二次开发,制作了一个精确计算齿轮弯曲强度有限元分析的软件。运用此软件对相同参数的渐开线齿轮与点线啮合齿轮进行弯曲强度的有限元精确计算,得出点线啮合齿轮比渐开线齿轮弯曲强度提高11.7%的结论。     

翻板机主减速器齿轮修形

对齿轮副进行齿廓修形和齿向修形,可以减小由轮齿受载变形和制造误差引起的啮合冲击,从而提高齿轮的啮合性能和承载能力.给出了翻板机主减速器的主要参数,对一级齿轮副进行了齿廓弹性变形和齿向弹性变形计算,确定了齿廓和齿向修形量.减速器现场检测结果,验证了齿轮修形的良好效果.     

基于有限元法的新型汽车门锁中塑料斜齿轮强度仿真分析

为研究某新型汽车门锁中的塑料斜齿轮在工作条件下的轮齿受力情况,运用Abaqus建立了斜齿轮啮合的有限元模型,基于非线性接触算法对塑料斜齿轮的接触过程进行了仿真分析,并得到塑料斜齿轮的接触应力与弯曲应力。运用刘易斯方程及齿轮赫兹应力理论对塑料斜齿轮啮合过程中的许用应力进行了理论计算,并与有限元仿真结果进行对比;结果验证了塑料齿轮的强度满足实际工作的要求,并指出齿轮正常啮合过程中最大接触应力出现在齿轮双齿啮合区间,而最大弯曲应力发生在两齿啮合即将进入三齿啮合位置,此时齿轮容易发生疲劳破坏,提出了提高齿轮轮齿强度的改进方案。研究为塑料齿轮的强度分析提供了理论依据。     

啮合力移动速度对轮齿变形影响的有限元分析

运用有限元方法对轮齿的低阶固有频率进行了分析。计算了一定载荷条件下的轮齿在不同的齿对啮合时间下的动态位移响应，并与对应啮合位置的轮齿静态变形进行了比较。结果表明，轮齿具有较高的固有频率，在一般转速下，啮合力沿齿廓移动速度的大小对轮齿变形的影响很小，可以忽略不计。因此，静态条件下轮齿刚度的研究成果可应用于齿轮传动的动态变形计算中。     

裂纹齿轮啮合刚度的劣化特性

基于轮齿的变截面阶梯悬臂梁假设,综合考虑轮齿弯曲、基础变形、接触变形等因素,首先,建立了健康齿轮时变刚度的计算模型,利用解析法与有限元仿真对比研究,获得了健康齿轮啮合刚度的分布曲线;然后,基于线弹性断裂力学前提下的齿根裂纹扩展路径,建立了包含不同尺度裂纹的有限元模型;最后,针对不同长度的裂纹齿轮,计算获得了1.5个啮合周期内的刚度曲线,从而建立了裂纹尺寸与刚度劣化特性的影响关系。通过对比单、双齿不同啮合区内的劣化规律,表明单齿啮合区由于单齿承载,其劣化程度明显高于双齿啮合区。此外,啮入阶段与啮出阶段的双齿啮合区劣化特性也存在一定差异。     

基于指数窗截取递推最小二乘法的齿轮啮合刚度辨识算法研究

齿轮在机械传动系统中有着广泛应用,由于齿轮啮合过程中参与啮合的轮齿对数周期变化,因此,齿轮啮合刚度为时变参数,在啮合时会产生啮合振动.当齿轮副出现齿根裂纹时,啮合刚度会减小,齿轮啮合产生的系统振动响应也发生改变,通过振动响应辨识齿轮啮合刚度能够监测齿轮副的健康状态.针对齿轮啮合刚度的时变特征,提出了基于指数窗截取递推最...     

Assessing the role of plastic deformation in gear-health monitoring by precision measurement of failed gears

For constant loading and speed conditions, the principal sources of vibration excitation arising from meshing gears, characterised by the “static transmission error” (STE) excitation, are geometric deviations of the working surfaces of the teeth from equi-spaced perfect involute surfaces, and tooth/gear body elastic deformations. Changes in these two sources caused by tooth-bending-fatigue damage on one or a few teeth are manifested primarily in the rotational-harmonic content of the STE of each individual damaged gear of the meshing pair, and are most effectively detected in the time domain. The optimum number of gear rotations to be used in synchronous averaging is specified, along with how such synchronous averaging can be used to eliminate the effects of the mating gear in the case of “hunting tooth” gear pairs, and to minimise these effects otherwise. Precision measurements made on the teeth of a gear failed in a tooth-bending-fatigue test strongly suggest that whole-tooth plastic deformation—i.e. yielding, rather than changes in tooth stiffness caused by tooth-root cracks, is the principal source of detectable damage in the case of tooth bending fatigue. Such plastic deformations are geometric deviation STE contributions. Differences in gear materials, materials processing, and gear operating properties may significantly affect the amounts of such plastic deformations before tooth breakage and the operating duration between initial damage detection and tooth breakage, thereby suggesting the need for testing to determine such dependencies.     

高重合度摆线内齿轮副时变啮合刚度计算与齿间载荷分配研究

高重合度摆线内齿轮副时变啮合刚度计算和齿间载荷分配是其动力学分析和强度设计的基础,由于是多齿啮合,齿间载荷分配非常复杂,属于静不定问题。结合现有文献,考虑了真实的过渡曲线和精确的轮齿建模,采用更为准确的齿面赫兹接触刚度计算方法,基于势能法建立了与摆线齿形相适应的单轮齿对啮合综合刚度模型,针对该齿轮副的传动特点,构建了其变形协调方程,提出了多齿啮合齿间载荷分配模型。为验证所建模型的正确性并提高仿真分析效率,在ABAQUS中利用Python脚本编程进行二次开发,实现了精确化建模、参数化分析和自动化操作,根据齿轮加载接触分析结果和基于有限元法的轮齿对受载啮合刚度计算方法,得到了不同负载转矩作用下单轮齿对、多轮齿对的啮合综合刚度和轮齿啮合力。对比表明,计算结果趋势吻合、数值接近,验证了建模分析的正确性,可为动力学分析和强度计算提供基础。     

基于有限元的齿轮扭转刚度计算

通过ANSYS建立一对齿轮接触仿真分析的模型，利用接触单元法计算齿轮传动过程中的扭转刚度值。结果表明，随着啮合位置的变化其扭转刚度值也不同。齿轮由两个轮齿啮合到一个轮齿啮合，再转到两个轮齿啮合，其扭转刚度显著地减少后再增长。     

齿轮时变啮合刚度改进计算方法

齿轮时变啮合刚度是齿轮系统动力方程的重要基础参数,针对目前时变啮合刚度主要利用有限元方式计算,效率偏低的问题,以及解析法石川公式仅考虑齿轮轮齿刚度,未考虑齿轮轮体刚度,容易在齿轮动力学分析中引入高次谐波激励的不足,本文在详细介绍解析算法石川公式中重要参数算法的基础上提出改进的石川公式,为齿轮动力方程提供一个整体意义上的时变啮合刚度计算方法。同时介绍了多齿啮合时齿轮综合时变啮合刚度的计算方法。     

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。