基于时变摩擦主减速器动态特性研究

针对汽车主减速器在高速条件下破坏失效等问题,考虑主减速器动态效应和弹流润滑摩擦的基础上,引入时变摩擦概念,建立完善后的汽车主减速器动态特性模型,研究了弧齿锥齿轮和准双曲面齿轮动态特性变化规律。分析结果表明,弧齿锥齿轮输入转速变化对摩擦因数变化范围影响程度比准双曲面齿轮较大;弧齿锥齿轮输入扭矩变化对摩擦因数影响程度比准双曲面齿轮较大;弧齿锥齿轮动态摩擦因数对X方向上的啮合力变化趋势影响明显,准双曲面齿轮X方向上的变化相对Y、Z方向较为明显,但与常摩擦因数作用下的结果大致相同。     

直齿轮啮合弹性流体动力润滑的非稳态效应的研究

分析了渐开线直齿轮啮合弹流润滑的非稳态参数,推导了其弹流润滑方程组,并沿整个啮合线上作了完全的数值解,指出了齿轮啮合弹流润滑应考虑非稳态效应。     

非对称聚合物行星齿轮瞬态弹流润滑分析

为满足机械结构紧凑化、轻量化要求,在行星齿轮传动系统中可应用非对称聚合物齿轮。为研究非对称聚合物行星齿轮传动中内啮合轮齿的瞬态弹流润滑性能,建立非对称聚合物行星齿轮内啮合传动的润滑模型,采用多重网格法进行了数值求解与仿真分析;对比分析了行星齿轮内啮合与外啮合几何参数的异同,探讨了齿轮运行工况以及齿轮副材料对非对称聚合物行星齿轮瞬态弹流润滑的影响;考虑热效应的影响,探究了非对称聚合物行星齿轮内啮合最高温升与3个特殊瞬时啮合点的温度分布变化规律,对比分析了等温与热弹流润滑条件下不同齿轮材料的弹流润滑性能。结果表明,由于传动啮合方式的不同,行星齿轮内啮合的几何参数不同于外啮合,齿轮转速和载荷对弹流润滑效果影响显著;使用非对称聚合物齿轮可提高齿轮承载能力和改善齿轮的等温弹流润滑性能;但高温重载时聚合物齿轮材料影响轮齿强度和散热效果,非对称聚合物行星齿轮更适于在低温低速环境中应用。     

齿轮润滑性能的多重网格技术应用研究

对齿轮的弹流润滑问题应用多重网格技术进行了数值计算与分析,并用于分析齿轮的弹流润滑性能。计算结果表明,多重网格技术应用于齿轮弹流数值计算具有收敛速度快、数值稳定性好等优点。增大齿轮的模数、传动比和压力角等参数,以及提高转速、增大润滑油粘度可以提高齿面间的润滑油膜厚度。     

变位非对称聚合物行星齿轮的瞬态热弹流润滑

为探究非对称齿廓的内啮合齿轮在变位情况下的热弹流润滑特性,用多重网格法对采用变位设计的非对称聚合物齿轮进行了瞬态热弹流润滑分析,比较了不同传动类型的变位齿轮的弹流润滑特性,分析了不同变位系数分配形式以及齿廓修形对非对称聚合物齿轮在内啮合情况下的瞬态弹流润滑的影响。结果表明,非对称齿轮能改善变位齿轮的润滑性能,正传动的变位类型的齿轮润滑性能最优,内齿轮采用较大的变位系数对热弹流润滑更为有利,合理的修形能够改善非对称变位齿轮的润滑性能。     

准双曲面齿轮参数化计算程序研究

准双曲面齿轮副设计计算过程非常复杂,为简化设计计算过程,基于三维造型软件Pro/Engineer wildfire5.0二次开发接口Pro/Toolkit开发了格里森制准双曲面齿轮副几何参数计算程序,该程序能辅助准双曲面齿轮副三维参数化建模,提高准双曲面齿轮副设计效率。     

准双曲面齿轮刮削的计算

分析由于采用硬质合金刮削刀具 ,使准双曲面齿轮切齿原理产生的变化 ,讨论准双曲面齿轮刮削加工计算中 ,刮削刀具参数的计算。所得结果可用于准双曲面齿轮刮削切齿的精确计算     

基于PHOENIX系列磨齿机的磨齿参数设计

分析了现阶段我国准双曲面齿轮的磨齿工艺存在的问题，并从准双曲面齿轮的加工原理人手，提出了在格里森PHOENIX系列磨齿机上对准双曲面齿轮进行磨齿的工艺参数的计算。加工试验表明，采用该种方法计算的参数，适合我国汽车驱动桥准双曲面齿轮的磨齿加工，并能保证高质量、大批量的生产要求。     

基于PHOENIX系列磨齿机的磨齿参数设计

本文分析了现阶段我国准双曲面齿轮的磨齿工艺存在的问题，并从准双曲面齿轮的加工原理入手，提出了在格里森PHOENIX系列磨齿机上对准双曲面齿轮进行磨齿的工艺参数的计算。加工试验表明，采用该种方法计算的参数，适合我国汽车驱动桥准双曲面齿轮的磨齿加工，并能保证高质量、大批量的生产要求。     

非对称聚合物齿轮的瞬态弹流润滑分析

聚合物齿轮质轻而耐腐蚀,可降低噪声,提高经济效益.相对地,聚合物轮齿强度低于金属轮齿,故采用非对称设计提高聚合物齿轮的强度.为探究非对称聚合物齿轮的弹流润滑特性,在水润滑条件下,采用多重网格法对非对称聚合物齿轮进行了瞬态弹流润滑分析:对比非对称齿轮与传统对称齿轮的水膜压力与厚度;改变齿轮运行工况及考虑轮齿的表面粗糙度,研究其对齿轮弹流润滑分析的影响.结果表明,非对称齿轮可有效改善弹流润滑,润滑膜的压力和膜厚受齿轮转速和载荷影响较大,表面粗糙度对于非对称聚合物齿轮的弹流润滑有着不利影响,在应用中应保证齿面加工质量.     

高齿准双曲面齿轮的轮齿加载接触分析

给出了准双曲面齿轮齿加载接触分析的数学模型和加载接触分析的求解方法，计算了高齿准双曲面齿轮和普通齿准双曲面齿轮副的加载接触过程，对比了两种齿轮在不同工况和安装误差条件下的齿面印痕、齿面载荷分布、齿间载荷分配和承载传动误差，证明了高齿准双曲面齿轮副齿面载载体分布、齿间载荷分配和承载传动误差，证明了高齿准双曲面齿轮副齿面载荷分布和齿间载荷的分配合理，接触印痕受安装误差的影响较小，具有较高的强度和较好的动态特性。     

准双曲面齿轮的修正节锥设计方法及切齿试验

为了提高准双曲面齿轮的强度和耐磨性,提高准双曲面齿轮的使用寿命,提出准双曲面齿轮的修正节锥设计方法。在不改变大轮外径和中点工作齿高的的情况下,令大轮的齿顶高系数fa≤ ,从而可以导出新的节锥参数,此时新的节锥与面锥重合或在准双曲面齿轮实体之外。利用齿面接触分析(TCA)、齿面承载接触分析(LTCA)和有限元法(FEM),分析齿轮副的啮合性态、齿面接触应力、齿根最大拉伸应力和齿根最大压缩应力。计算机模拟显示,采用修正节锥设计方法设计的准双曲面齿轮的齿面接触应力、齿根最大拉伸应力和齿根最大压缩应力显著减少,采用修正节锥设计方法设计的准双曲面齿轮在加工过程中可用一般的刀具,不需要特殊的工具。     

准双曲面齿轮准静态接触分析和试验研究

建立了精确的准双曲面齿轮的轮齿面和过渡曲面数学模型;选择用平均接触椭圆长半轴、接触线方向角和传动误差曲线交点来评价齿面接触斑点和传动误差;以一个准双曲面齿轮副为计算实例,建立了适合准静态齿面接触分析的准双曲面齿轮传动系统有限元分析模型;通过准静态加载齿面接触特性分析,得到齿根弯曲应力、接触应力和传动误差的变化规律,分析载荷的影响情况,并比较了有限元结果与经验公式计算结果。开发了准双曲面齿轮试验台,进行齿面接触斑点和齿根弯曲应力检测,试验结果与仿真结果的一致性较好。     

高齿准双曲面齿轮的研究

研究基于局部综合法的高齿准双曲面齿轮ＨＦＴ法切齿参数的设计,给出用ＨＦＴ法加工准双曲面齿轮副的齿面接触分析方法,并在此基础上,比较了普通齿和高齿２种准双曲面齿轮副的传动误差曲线和啮合区。结果表明,高齿准双曲面齿轮副具有较好的啮合性能。     

A surface wear model for hypoid gear pairs

In this paper, a methodology was proposed for simulation of surface wear of face-milled or face-hobbed hypoid gear pairs. The methodology combines Archard's wear model with a finite-element based hypoid gear contact model. The wear model requires the sliding distances and contact pressures to be computed along the contact zones at each rotational gear position. Formulations were proposed for computation of sliding distance along the tooth contact zones based on hypoid gear kinematics and geometry of the tooth surfaces, and the contact model was used to predict the normal contact pressure distributions. An example hypoid gear pair was analyzed for its wear behavior. Influences of gear position errors on wear patterns were demonstrated. An approximate method that is computationally more efficient was also proposed at the end.     

基于有限元法的准双曲面齿轮时变啮合特性研究

准确计算准双曲面齿轮的时变啮合参数是其系统动力学分析的基础。基于接触有限元分析原理,应用有限元分析软件ABAQUS对齿轮进行加载接触分析(Loaded tooth contact analysis,LTCA),准确计算准双曲面齿轮时变等效啮合参数,包括时变等效啮合点位置、时变等效啮合力作用方向、等效啮合力作用方向上的线位移传动误差和时变等效啮合刚度,并研究转矩大小对时变啮合参数的影响。对比有限元法与经典齿轮接触分析(Tooth contact analysis,TCA)方法求得的传动误差曲线,并对比有限元法计算与加载啮合试验获得的齿面啮合印迹,验证有限元模型和计算的正确性。该方法求得的时变等效啮合参数能够准确体现准双曲面齿轮的时变啮合特性,为进一步研究准双曲面齿轮系统动力学特性提供依据。     

Enhanced friction model for high-speed right-angle gear dynamics

The modeling of elastohydrodynamic lubrication friction and the analysis of its dynamic effect on right-angle gears, such as hypoid and spiral bevel types are performed in the present study. Unlike the classically applied empirical constant coefficient of friction at the contacting tooth surfaces, the enhanced physics-based gear mesh friction model is both spatial and time-varying. The underlying formulation assumes mixed elastohydrodynamic lubrication (EHL) condition in which the division and load distribution between the full film and asperity contact zones are determined by the film thickness ratio and load sharing coefficient. In the proposed time-varying friction model, the calculation of friction coefficient is performed at each contact grid inside the instantaneous contact area that is being subjected to mineral oil lubrication. The effective friction coefficient and directional parameters synthesized from the net frictional and normal contact forces are then incorporated into a nonlinear time-varying right-angle gear dynamic model. Using this model, the effect of friction on the gear dynamic response due to the transmission error and mesh excitations is analyzed. Also, parametric studies are performed by varying torque, surface roughness and lubrication properties to understand the salient role of tooth sliding friction in gear dynamics. The simulation results are included. But experimental verification is needed.     

平面齿双曲线锥齿轮的运动学分析

提出了1种平面齿双曲线锥齿轮啮合的运动学公式，利用此公式去比较双曲线锥齿轮啮合面与其他形式啮合面的最大赫兹接触应力，得出平面齿双曲线锥齿轮传动比其他形式齿轮传动能传递更大功率。     

The influence of misalignments on mesh performances of hypoid gears

A new method for tooth contact analysis in mismatched hypoid gears is applied for the investigation of the influence of misalignments of the mating members on mesh performances. By using the corresponding computer program, the influence of running offset error, pinion’s axial adjustment error, and angular position errors of the pinion axis on the shape and position of path of contact and of potential contact lines under load, on separations along these contact lines, on angular displacements of the gear member, and on the variation of the angular velocity ratio through a mesh cycle, have been determined. The results obtained have shown that the position errors of the mating members cause edge contact on the tip of the pinion or gear tooth, worsen the conjugation of the contacting tooth surfaces, and considerably increase the angular displacements of the gear member and the angular velocity ratio variation through the whole mesh cycle, that considerably worsens the mesh performances.     

准双曲面齿轮冷摆辗加工新方法及其数值模拟

针对目前准双曲面齿轮冷摆辗技术存在模具结构复杂、摆辗力相对较大等问题,提出了一种新型的冷摆辗方法。该方法简化了模具结构,采用局部线接触连续塑性成形。基于刚塑性有限元法基本理论,借助通用三维有限元软件DEFORM-3D对准双曲齿轮摆辗成形全过程进行了三维动态分析,研究了速度场量、接触区以及模具受力的分布和变化规律。研究结果揭示了准双曲面齿轮冷摆辗的变形规律。