渐开线环形齿球齿轮传动原理与运动分析

介绍了一种新发明的球齿轮传动--渐开线环形齿球齿轮机构。与传统的Trallffa球齿轮相比,新型球齿轮一是采用了渐开线齿廓,二是轮齿在球面上呈环形连续分布,因而克服了离散齿球齿轮存在传动原理误差和难以加工这两个缺陷。首先介绍了这种新型球齿轮传动及其齿面的形成原理,以及派生出的另外一种新机构--球齿轮齿盘机构;为便于分析研究,对新型球齿轮传动的各部分名词术语进行了定义,然后分析了球齿轮机构的安装方式与结构特点以及球齿轮传动的啮合特点;给出了这种新型球齿轮机构的正确啮合条件和连续传动条件。还推导出这种新型球齿轮的齿面方程和啮合方程,理论结果证明了环形渐开线齿廓的共轭齿廓曲面仍然是环形渐开线曲面。利用方向余弦矩阵法分析了分别固联于主动球齿轮和从动球齿轮上两个动座标架之间的关系,通过旋转变换,分别推导出球齿轮机构和球齿轮齿盘机构的正、逆运动学模型,借助于行星轮系传动比计算方法求出了球齿轮行星传动中行星轮输出轴的偏转角与系杆框架偏转角之间的关系。     

球齿轮渐开线齿廓曲面磨削加工方法研究

球齿轮是在其球冠面上分布着一道道环形齿的新型齿轮。在分析球齿轮形状特征的基础上,将普通齿轮的范成法加工原理推广应用到球齿轮渐开线齿廓曲面的磨削加工上,形成了球齿轮渐开线齿廓曲面的范成法精密磨削加工方法。并设计了五自由度的加工机床方案。该方案的创新之处在于当球齿轮与盘形砂轮进行啮合运动时,球齿轮并不是绕过球心的竖直轴转动,而是绕平行于过球心的竖直轴的轴转动,盘形砂轮的运动是在二维平面内的平动。推导出了球齿轮渐开线齿廓曲线曲面的参数方程,仿真和实际的加工实验验证了该方案的正确性。     

微线段环形齿球齿轮传动的齿面接触分析

探讨了微线段环形齿球齿轮的构造过程,分析了球齿轮啮合过程中接触椭圆的变化规律,计算了微线段环形齿球齿轮的传动曲率与接触强度,建立了微线段环形齿球齿轮传动的参数化模型。采用有限元方法分析了微线段环形齿球齿轮轮齿的接触和弯曲应力,并与相同参数的渐开线球齿轮进行了对比分析。数值模拟结果表明,微线段环形齿球齿轮的接触应力和弯曲应力比渐开线球齿轮都有较大幅度的减少。     

3自由度球齿轮建模与啮合分析

提出一种3自由度球齿轮,轮齿齿面由渐开线环形齿面和半球型锥齿轮弧形齿面组合而成,可实现无原理误差传动.基于渐开线成形原理和坐标变换理论,推导了环形齿和弧形齿齿廓曲面方程;根据齿轮啮合原理与运动分析,得到弧形齿面的共轭齿面.利用计算机得到仿真齿面以及球齿轮三维实体模型,验证了齿面方程的正确性.该研究为3自由度球齿轮机构的...     

渐开线环形齿球齿轮的几何建模及其齿面方程研究

球齿轮的几何模型及其齿廓曲面方程是对其进行实体建模、有限元分析、齿廓曲面特征分析、运动学及其动力学分析等的基础,但目前相关的研究工作没有深入进行。从渐开线环形齿球齿轮的形成原理出发,提出了一种不同于文献[1]的几何模型构建方法;详细研究了各分块齿侧曲面及其母线在统一中心直角坐标系下的参数方程,导出了各分块曲面的参数方程,所得各项研究结果对相关研究的进一步深入展开具有重要参考意义。     

渐开线球齿轮指状铣刀齿廓曲线的设计

根据渐开线球齿轮的仿形加工原理，设计一种具有渐开线齿廓的指状铣刀。通过理论分析，确定齿廓曲线上渐开线的计算公式，重点阐述齿根过渡曲线设计的方法，解决了不同参数的球齿轮指状铣刀齿廓曲线设计问题。     

含有直廓内齿轮行星轮系的传动误差计算与噪声试验

针对硬齿面内齿轮渗碳淬火后难于实现磨削的现状,提出以易于成形磨削的直线齿廓代替渐开线齿廓的方法。建立行星轮系齿轮的几何模型,利用齿面接触分析技术、承载接触分析技术和行星轮相位差的概念计算行星轮系传动误差。在不同转速和载荷下对渐开线内齿轮行星减速器和直廓内齿轮行星减速器进行噪声对比试验。传动误差计算和噪声试验均表明,在一定载荷条件下,直廓内齿轮行星轮系代替渐开线内齿轮行星轮系在工业上是完全可行的。     

渐开线环形齿球传动中齿面曲率及曲率半径研究

首先从渐开线环形齿球齿轮的形成原理出发,导出环形渐开面参数方程式;然后利用微分几何原理推导了齿球齿轮传动的齿面主曲率与主方向,得出面齿轮传动中诱导法曲率的两个主值;分析了传动中的主要参数对曲率的影响,所获得的结论对面齿轮传动的接触强度计算与分析具有参考价值。     

双渐开线齿轮齿廓参数优化及滚刀设计

双渐开线齿轮是一种新型渐开线齿轮。这些齿轮的齿廓由两组渐开线和连接它们的过渡曲线组成，形成阶梯形。基于等强度原则，利用有限元关于接触强度、弯曲率强度分析计算结果，建立了双渐开线齿轮齿廓参数优化数学模型，并进行优化，给出双渐开线齿轮滚刀前刀面齿廓方程，并利用优化结果，设计、加工出双渐开线齿轮滚刀。     

旋转齿轮瞬时接触应力和温度的分析模拟

建立了高速齿轮传动轮齿瞬时接触温度的分析方法和模型;采用赫兹接触理论和有限元接触分析方法分析了标准渐开线齿廓和齿顶修形齿廓的齿面接触压力;研究了啮合过程中轮齿的相对滑动速度和齿面摩擦因数以及摩擦热流密度的计算方法;建立了轮齿本体温度的有限元温度分析模型;计算了轮齿接触面的瞬时温升;分析了标准和齿顶修形渐开线齿轮的轮齿本体温度和瞬时接触温度及相关因素对它们的影响。     

行星齿轮传动接触疲劳强度的模糊可靠性设计

本文以渐开线行星齿轮传动为研究对象,综合运用了模糊数学理论和可靠性设计方法,建立了模糊可靠性的数学模型及其计算公式,探讨了齿轮设计中模糊变量与随机变量同时存在时的接触疲劳强度可靠性设计方法,并给出了计算实例。其结果表明了模糊可靠性设计的可行性和实用性。     

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。     

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。     

齿轮副端面重合度统一定义及其计算式

针对各种齿轮传动提出端面重合度的统一定义,并且推导其计算表达式,进一步讨论了渐开线齿轮副、微线段齿轮副和正弦齿廓齿轮副的端面重合度的计算问题。齿轮副的端面重合度定义为齿轮作用角（即一对轮齿从进入啮合到脱离啮合过程中齿轮所转过的角度）与齿轮的齿距转角的比值。根据齿轮啮合原理,由基本齿条的轮廓曲线能够获得其啮合线方程。根据所获得的啮合线方程,以及给定的齿轮副齿顶线方程,就能够根据本文的计算式得到齿轮副的重舍度。对于渐开线齿轮副,该定义与众所周知的“啮合线长度与基节之比”的结果相同。该定义同样适用于非渐开线齿轮副,例如微线段齿轮副、正弦齿廓齿轮副等,而且计算结果更可靠。     

基于分形理论的圆弧齿轮滑动摩擦接触力学模型

考虑到圆弧齿线圆柱齿轮传动接触之间的滑动摩擦与微凸体的连续性变形,结合分形理论和Hertz接触理论建立圆弧齿线圆柱齿轮的滑动摩擦接触力学模型,通过模型数值分析与ANSYS WORKBENCH分析的最大接触应力结果对比,证明该模型所反映圆弧齿线圆柱齿轮接触应力状态的正确性。该模型中,载荷与真实接触面积之间关系不仅与分形维数和特征尺度系数有关,还与齿轮节点曲率和齿轮齿线半径有关。同时,理论计算表明,分形维数一定时,真实接触面积随着载荷的增大而增大;载荷一定时,真实接触面积随着分形维数的增大先增大后减小,随着特征尺度系数的增大而减小;摩擦因数对真实接触面积的影响不大。该模型的建立为圆弧齿线圆柱齿轮工作状态的研究及强度分析提供了理论依据。     

基于粗糙接触的指尖密封热分析

提出了基于粗糙表面接触热阻的修正计算方法和考虑粗糙峰高度正态分布截断影响的修正系数拟合计算公式。根据等效的概念,将指尖密封系统中各接触副的接触热阻通过"圆柱桥"模型加以描述,在此基础上建立了指尖密封系统的有限元热分析模型。通过有限元计算,获得了指尖密封系统的温度场分布,以及系统最高温度随接触副表面粗糙度、转子过盈量和系统上下游气体压差等结构工况参数的变化规律。这一工作对于指尖密封的深入研究和设计具有较高的参考价值。     

Thermal elastohydrodynamic simulation of involute spur gears incorporating mixed friction

A model for calculating transient, three-dimensional, thermal elastohydrodynamic tooth flank contacts in spur gears with involute gearing is presented. The calculation model is based on the combined numerical solutions of the generalized Reynolds, energy and Fourier heat equations. Mass conserving cavitation, non-Newtonian flow and the real involute characteristics of the tooth flanks are incorporated. States of mixed friction and microhydrodynamic effects are ascertained integrally based on real-measured surface topographies. Straight spur gear pairs serve as an example to present the results of calculating the influence of surface roughness asperities and gearing geometry.     

基于Pro/E和ANSYS的渐开线齿轮的参数化精确建模及接触分析

介绍了Pro/E建模软件进行渐开线齿轮精确建模的参数化方法及步骤,使得建模更加方便,其中利用渐开线方程,保证了渐开线齿轮齿廓的准确性。利用Pro/E与ANSYS的专用接口,将在Pro/E中建立的实体模型方便地导入到ANSYS中,进行网格划分、加载及求解。通过对于一个个间断的啮合点的接触应力的静力学分析,从而实现对单对轮齿从齿根到齿顶的连续啮合过程中接触应力的仿真分析,进一步了解齿轮啮合过程中从齿根到齿顶接触应力的变化规律,从而验证了ANSYS进行有限元接触分析的精确性,为齿轮的优化设计提供了理论依据     

基于MATLAB与SolidWorks联合建模的渐开线圆柱直齿轮接触特性仿真分析

通过渐开线直齿轮齿廓方程在MATLAB中构建出渐开线直齿轮的点云模型生成精确地齿廓,将点云数据导入到SolidWorks中构建出齿廓精确的渐开线直齿轮副的三维模型;然后对渐开线直齿轮副进行理论接触应力计算,并对联合建模的齿轮副与参数化建模的齿轮副进行接触应力的有限元仿真分析和动力学仿真分析结果进行对比.结果表明:联合建...