斜齿面齿轮齿面接触问题的有限元-线性规划解法

提出了一种基于有限元及线性规划计算斜齿面齿轮齿面接触区域载荷分布及啮合刚度的方法。建立了斜齿面齿轮齿面的数学模型,基于matlab实现其齿面及接触轨迹的可视化;基于有限元思想,并结合线性规划改进的单纯形算法,得到齿面接触区域各点载荷分配;根据接触区域平均变形量和载荷计算了啮合齿对的啮合刚度;计算了接触区域最大压应力,并与Hertz理论的计算结果进行对比,验证该线性规划算法的有效性。     

基于线性规划法的齿轮啮合刚度与载荷分布计算的改进方法

齿轮副啮合刚度和轮齿传递载荷的周期性变化是齿轮系统产生振动的主要内部激励之一。本文提出了一种基于线性规划法计算轮副啮合刚度和载荷分布的改进方法。该方法利用造型软件Pro-E建立具有真实渐开线齿廓的齿轮实体三维模型,运用有限元软件ANSYS计算齿面柔度系数。该方法的另一优势是整个计算过程能够实现参数化。文末利用本文提出的方法计算了一对外啮合斜齿轮,计算结果证明改进方法有效。     

少齿差星轮传动多目标优化及其强度仿真分析

少齿差星轮传动存在弹性啮合效应,其真实承载能力数倍于按传统齿轮设计理论所得的计算值。作者基于多齿弹性接触效应,以星轮核心单元啮合效率最大、体积最小以及内外齿轮等强度为优化目标,以齿轮基本参数为设计变量,建立了少齿差星轮传动多目标优化数学模型。优化结果表明:内外齿轮强度接近,啮合效率99.65%,结构体积下降29.3%。运用ANSYS Workbench对少齿差星轮进行静力学仿真,验证了多齿弹性接触效应载荷分配系数计算方法的正确性,同时得到轮齿的最大应力位置与理论计算一致、应力值误差均小于6%,满足工程精度要求,验证了多齿弹性啮合齿轮设计理论的正确性以及优化方案的合理性。     

2K-H针摆行星传动机械效率的数学建模

为解决汽车座椅调角器自锁性能不稳定的问题,研究具有齿侧间隙的一齿差2K-H摆线针轮行星传动的正、逆传动机械效率的计算方法。通过对该行星机构的转化机构实际啮合传动过程的力学分析,建立转化机构瞬时效率和平均效率计算的精确数学模型。利用该模型所求出的转化机构效率计算了2K-H行星轮系的机械效率,并开发效率计算的应用程序。调角器产品的效率计算和试验测试结果证明该模型的正确性。运用该程序,还研究机械效率与各运动学参数及结构参数之间的关系,得出增加摩擦因数、减小偏距、减小两针轮齿数差、增加同时啮合轮齿对数及改变作用力分布,改变双片摆轮中心的初始相对转角均可以提高自锁性能的结论,并用以指导汽车座椅调角器自锁性能的改进。该数学模型的建立能够为进一步研究一定加工精度下2K-H摆线针轮的传动效率、机构的优化设计和齿廓修形后的传动性能提供理论基础。     

基于MFBD的汽车直齿同步带啮合动力学研究

针对ZA型汽车同步带,利用CATIA软件建立汽车同步带和带轮的三维模型,通过ANSYS软件进行了同步带的网格划分,并导入多体动力学软件RecurDyn,通过MFBD(多柔性体动力学)刚柔耦合技术建立了汽车同步带啮合传动的动力学仿真模型,对同步带带齿所受的齿面接触力和拉应力进行了传动性能仿真分析。给出了带齿与带轮啮合的带齿应力分布状态和带拉应力的分布状态,为汽车同步带齿形设计、传动性能分析和带的橡胶及强力层等材料的选择提供了一种数字化仿真分析设计方法。     

变齿厚内齿轮包络鼓形蜗杆强度分析

利用微分几何与啮合理论建立变齿厚内齿轮包络鼓形蜗杆齿面数学模型。基于有限元法分析了齿面接触应力在不同工况下的载荷分布情况,探讨了内齿轮沿齿宽方向齿面倾角δ对鼓形蜗杆副的影响。通过齿面应力分布与齿间载荷分配的分析,比较了有限元法与经验强度公式法的结果,验证了有限元法的可行性。结果表明:变齿厚内齿轮齿面应力主要分布于内齿轮中间平面一侧,最大应力出现在内齿轮齿顶处;第一、二个啮合齿载荷分配较高,另外两个啮合齿载荷分配较小;在额定载荷工况下,齿间载荷分配相对均匀。     

卧枕式针齿结构的摆线传动受力分析

由摆线传动的啮合原理可知,摆线行星传动的传动原理基于弹性小变形及变形协调假设分析了卧枕式针齿结构的摆线轮在传动过程中的受力,建立了摆线轮啮合时的受力分析模型并编制了算法,结合啮合力计算算例将该算法进行了说明,获得了卧枕式针齿结构的受力分布特点.最后与传统受力计算方法对标准齿廓和修形后齿廓的受力分析结果进行了比较分析,得到的算法可作为卧枕式摆线传动中摆线轮的设计,齿廓修形,参数优化和强度计算的基础。     

直齿与斜齿圆柱齿轮的载荷分配和应力分布

本文叙述了一种关于直齿与斜齿圆柱齿轮啮合齿间瞬时接触载荷分配和应力分布的计算方法。该方法包括计算齿形修缘和鼓形、齿轮的制造误差和啮合齿向误差、轮齿的变形、轮齿的局部接触变形、齿轮体的弯曲和剪切变形以及支承轴的变形等。还讨论了齿轮参数对载荷分配和应力分布的影响。根据运算结果,利用回归分析法推导出齿轮的载荷分配系数和应力分布系数的计算公式。     

考虑热弹耦合的斜齿轮接触特性及修形研究

利用ANSYS-APDL参数化建模,建立可以考虑不同齿顶修缘量的斜齿轮啮合模型。通过赫兹接触理论和摩擦学原理,计算有限元模型的边界条件和载荷,得到齿轮副本体温度场的分布。将齿轮本体温度场作为体载荷施加在啮合齿轮副上,分别对齿轮系统进行结构分析、热变形分析以及热弹耦合分析。通过对比结构分析和热弹耦合分析结果中齿轮变形和应力分布以及传动误差的分布,研究齿轮系统温度场对齿轮接触特性的影响,确定考虑齿轮系统热变形的齿廓修形参数。将修形前后齿面温度场的分布结果以及热弹耦合分析结果进行对比。结果表明轮齿热变形对啮合性能影响显著,因此修行时应考虑齿轮热变形影响。     

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。