弧齿锥齿轮齿面接触应力分析

弧齿锥齿轮工作时齿面接触应力的大小直接影响其使用寿命和安全。本文运用自主开发的弧齿锥齿轮设计分析系统建立齿轮的轮齿网格模型,将模型数据变换后导入ANSYS软件中,经过装配和结构扩展进行轮齿的接触应力分析,得到了多齿对接触情况下,齿面等效接触应力的分布及其变化规律。     

弧齿锥齿轮硬齿面加工工艺

介绍了弧齿锥齿轮硬齿面加工工艺,在硬齿面精整加工中采用刮削加工代替磨齿工序,成本低、效率高。     

弧齿锥齿轮齿面接触应力分析

弧齿锥齿轮工作时齿面接触应力的大小直接影响其使用寿命和安全。利用CATIA的逆向工程技术建立齿轮的三维模型,利用CATIA和ABAQUS的无缝连接接口,将齿轮的三维模型导入有限元软件ABAQUS中。在ABAQUS环境下,给定齿轮的材料和设定齿轮的工况对齿轮接触应力分析,得到齿轮最危险部位的应力应变。     

弧齿锥齿轮的齿面主动设计

齿面印痕和传动误差对齿轮传动的性能起着决定作用,针对齿面印痕和传动误差,提出弧齿锥齿轮点啮合齿面主动设计的方法。该方法突破了传统齿轮设计的局限性,采用“局部共轭原理”和“局部综合法”,并依据弧齿锥齿轮的加工原理,使齿轮设计人员能够按照要求的传动性能来设计齿面的形状,并可在摇台结构的铣齿机进行加工。齿面主动设计能保证齿面在整个啮合过程中满足预先设计的传动误差和齿面接触路径的要求,从而达到对齿面啮合质量的全程控制,它为弧齿锥齿轮副设计提供新的方法和途径,这对于高速和重载齿轮以及有特殊要求的齿轮的设计具有十分重要的意义。     

航空弧齿锥齿轮低敏感度齿面优化设计

为了降低弧齿锥齿轮的齿面接触印痕关于安装距偏差（又称安装误差）的敏感度,需要开展某航空弧齿锥齿轮的低敏感度齿面优化设计。在轮齿承载接触分析（Loaded tooth contact analysis,LTCA）技术中,引入齿轮副的安装误差,形成了计及安装误差的轮齿接触分析（Error loaded tooth contact analysis,ELTCA）方法,基于ELTCA建立了齿面接触印痕与安装误差间的内在关系;借助接触印痕的量化描述,获得了齿面接触印痕关于安装误差的敏感度矩阵;基于局部综合法建立敏感度关于齿面接触参数的优化设计目标函数,形成弧齿锥齿轮的低敏感度齿面优化设计模型;采用神经网络与遗传算法进行求解,获得了低敏感度齿面的切齿参数;算例结果表明,优化后的齿面接触印痕关于安装误差的敏感度较优化前降低了78.87%。     

考虑系统啮合错位量的弧齿锥齿轮齿面设计

基于考虑系统啮合错位量的齿面接触分析原理,以某航空减速器弧齿锥齿轮齿面设计为例,分析并建立啮合错位量计算模型,计算在制造误差、装配误差及加载变形等影响因素下的系统啮合错位量,开展了考虑系统啮合错位量的齿面设计,获得了齿面接触印痕(简称TCA)、加载印痕(简称LTCA)、传动误差、齿面相对滑动速度、齿面温升及工程应用中的装配印痕和磨合印痕,生成了齿轮副加工参数。实物齿轮通过疲劳试验考核,验证了上述设计方法的准确性,对弧齿锥齿轮的设计、生产和应用提供了一种参考。     

接触区域可控的弧齿锥齿轮齿面建模方法

首先建立格里森制螺旋锥齿轮齿面上齿线方向上一个曲线簇的曲线方程,再结合球面渐开线方程,构建表达螺旋锥齿轮齿面的网格状的曲面模型。在此模型的基础上,根据局部共轭原理,对小齿轮进行修齿计算,得到修齿后小齿轮齿面的曲面离散数据,以满足不完全共轭的啮合要求。将数据导入Pro／Engineer建立齿轮模型,并在Pro／Engineer中进行运动仿真对接触区域进行检验。上述方法简化了建模和修齿过程,并能够简便地调整接触点位置。     

弧齿锥齿轮齿面偏差的测量

提出了在齿轮测量中心上对弧齿锥齿轮齿面偏差进行测量的方法。依据切齿加工过程,建立齿面模型并规划齿面测量网格区域,计算得到被测点的理论坐标及法线方向;在国产齿轮测量中心上对真实齿面测量后,利用曲面匹配及相关补偿理论,得到实际齿面在法线方向的真实偏差;验证了测量方法的可行性和正确性,为弧齿锥齿轮的数字化闭环制造技术奠定基础。     

基于齿面Ease off拓扑的弧齿锥齿轮齿面偏差等效修正方法

为提高弧齿锥齿轮齿面修正的效率,提出了一种仅修正小轮齿面偏差的等效修正方法。通过比较实测齿面与设计齿面Ease off之间的失配值,计算出小轮齿面等效偏差。通过建立齿面等效偏差与加工参数之间的修正数学模型,反求出满足理论失配要求的小轮加工参数。实验结果表明：通过对小轮齿面偏差进行等效修正,小轮实际齿面与大轮实际齿面之间的失配值与设计值误差在5μm以内,传动误差幅值与理论值相差0.5″,实际齿面啮合结果满足理论设计要求。     

螺旋锥齿轮齿面坐标的检测

螺旋锥齿轮加工时机床调整、试切、修正过程复杂,因此分析齿面曲面结构十分重要。本文利用Visual C 6．0及Madab 6．5编制出大轮齿面坐标的参数化检测程序,能够正确检验螺旋锥齿轮的齿面坐标,帮助加工人员快速地检测到螺旋锥齿轮的加工误差量,为螺旋锥齿轮的切齿调整提供准确的修正数据,为提高螺旋锥齿轮的加工质量提供了途径。     

弧齿锥齿轮齿面误差的分析与修正

建立SGM法加工的弧齿锥齿轮齿面模型,通过推导弧齿锥齿轮的理论齿面方程和误差齿面方程,比较两者之间的差异,分析研究弧齿锥齿轮加工参数误差对齿面误差的影响关系,并以此判断各项加工参数误差对齿面误差的影响程度,从而确定用于误差修正的参数个数,利用解析法求解得出对齿面误差影响较大的加工参数的调整修正值,达到修正弧齿锥齿轮齿面误差的目的。     

锥齿轮测量齿面接触分析方法研究

受加工误差及热处理变形等多种因素影响,锥齿轮副实际接触区形态往往与理论计算不一致。针对这一问题,提出了两种测量齿面接触分析的方法,并基于UG平台编写了实现程序。通过计算实例表明,两种方法均能较好的分析齿轮副的实际接触性能。     

弧齿锥齿轮齿面误差的最少参数修正法

研究弧齿锥齿轮小轮齿面误差与调整参数误差之间的敏感性关系,基于SFT加工法得出对齿面误差影响较大的调整参数,提出齿面误差最少参数修正法。建立刀倾法加工的弧齿锥齿轮齿面数学模型,推导弧齿锥齿轮小轮的理论齿面方程和误差齿面方程,推导机床调整参数误差作用下的齿面任一点加工误差的解析表达式,提出机床调整参数误差对齿面误差的影响系数概念,依此判断各项机床调整参数误差对齿面误差的影响程度。通过理论齿面和误差齿面的比较,确定各项机床调整参数误差作用下的全齿面法向误差的变化规律。由解析法和数值法相互验证,确定弧齿锥齿轮加工过程中对齿面误差影响较大的调整参数误差项。利用函数法建立机床调整参数变化量与齿面法向误差的关系,采用序列二次规划法,求得机床调整参数修正量最优解。通过实例验证,提出的反调修正方法可以有效降低齿面误差。     

等高齿弧齿锥齿轮的设计与加工试验

弧齿锥齿轮副的大、小轮通常用同样刀号的铣刀盘铣齿加工,铣齿时刀盘轴线垂直于根锥,导致大、小轮的齿面压力角在节锥上不一致,这是形成对角接触这种不良接触现象的根本原因。基于局部综合法与TCA技术,将弧齿锥齿轮的齿形采用等高齿设计,利用常规弧齿锥齿轮铣齿机,铣齿时刀盘轴线垂直于节锥,铣齿加工均采用0号刀盘,这样加工出的大、小轮齿面压力角在节锥上保持一致,从根本上消除对角接触这种不良接触状况。对以上内容进行了铣齿试验,结果显示,齿面接触区易于调整,齿面接触状况良好。该研究对于提高弧齿锥齿轮的齿面接触质量、提高齿轮副的加工效率具有显著的效果。     

弧齿锥齿轮大轮齿面方程的封闭解

弧齿锥齿轮齿面几何复杂,其齿面坐标通常是通过求解一个非线性方程组得到的。与这种方法不同,文章将弧齿锥齿轮大轮齿面方程转化为一个关于齿面坐标的一元六次方程,从而得到了弧齿锥齿轮大轮齿面坐标的的封闭解。     

多元参数优化调整弧齿锥齿轮齿面接触区域

齿面接触分析TCA(Tooth Contact Analysis)调整理念是通过不断改变各个齿轮加工参数,得到较好的齿面接触区域和传动比误差。通过对初始状态下的TCA自动进行分析,从而进行多元参数同时调整以达到或者接近理想结果。经算例分析,证实其可行性,为实际加工调整提供参考依据并很大程度上推进了TCA自动优化的进程。     

干运行弧齿锥齿轮齿面温升分析

根据啮合与成型原理,建立了弧齿锥齿轮齿面方程。采用有限元方法对弧齿锥齿轮进行了加载接触分析,获得了弧齿锥齿轮齿面10个啮合点的接触正压力、相对滑动速度以及摩擦因数。应用传热学原理,在对摩擦热源与热传导参数分析基础上,建立了弧齿锥齿轮啮合非稳态温度场有限元模型,仿真分析了齿轮干运行齿面温度场分布及其随时间变化规律。结果表明,弧齿锥齿轮干运行初始阶段,随着啮合周期的增加,齿面温度急速上升,之后上升缓慢,在温度上升的同时还出现与啮合周期相对应的波动;啮合转速增大使温度急速上升的时间延长,同时转速的增加导致更显著的温度上升。     

螺旋锥齿轮齿面测量点分布新方法研究

针对现有螺旋锥齿轮齿面检测方法不能全面反映齿面的结构特性以及测量数据量过大、测量设备成本高、测量路径复杂、测量点布局没有考虑制造质量特征的影响等问题,提出了螺旋锥齿轮齿面测量点的自适应分布方法,建立了螺旋锥齿轮齿面几何特征和制造质量特征的云模型,研究了螺旋锥齿轮齿面测量点分布算法。并以螺旋锥齿轮副中的小齿轮为例进行了算法验证,结果表明:使用该方法得到的螺旋锥齿轮齿面测量点分布反映了齿面的几何特征和制造质量特征,分布测量点相对较少,基本符合测量点分布预期。