渐开线斜齿圆柱齿轮变位系数极值研究

在对齿轮传动原理研究的基础上,用变位齿轮无侧隙啮合方程、齿顶厚为零及重合度计算公式推导出单位变位系数和、单位中心距变动系数和单位齿顶高变动系数、最大变位系数和齿轮的变位系数求解公式以及相应的数表,为齿轮变位系数的分配提供了数学模型．     

论重迭系数与齿轮承载能力的关系

对齿轮啮合传动中重迭系数与齿轮承载能力的关系进行了初步的探讨和分析，并推导出用齿在本参数直接表达的重迭系数方程和提出了“重迭系数圆整设计法”的概念。这种设计方法是在不改变主要设计参数的基础上，通过调整齿轮宽度，实现重迭系数的圆整，提高齿轮承载力，延长使用寿命。     

应用大碟形刀具加工面齿轮的理论分析

为了提高大碟形(渐开线齿廓)刀具(滚刀或砂轮)加工面齿轮的效率,提出了一种无进给运动的大碟形刀具加工面齿轮的方法. 设计了碟形刀具,分析了用无进给运动的大碟形刀具制造面齿轮的加工原理,通过坐标变换建立了面齿轮的齿面方程和过渡曲面方程. 增加一个转角很小的附加运动以降低齿面误差,避免齿面干涉. 应用齿面接触分析说明了面齿轮的啮合性能. 计算实例表明:大半径碟形刀具和附加运动能加工出齿面精度较高的面齿轮,最大齿面误差为19 μm. 齿面接触分析表明这种面齿轮的啮合性能不亚于理论面齿轮的啮合性能.     

齿根过渡曲面对正交面齿轮弯曲强度影响

为更加真实有效地分析正交面齿轮弯曲强度,本文推导了正交面齿轮齿面方程及齿根过渡曲面方程,构建了正交面齿轮的全部齿廓,并利用Pro/E软件分别生成了两种全齿廓正交面齿轮三维实体模型。基于内切抛物线理论分析论证了正交面齿轮的最大弯曲应力位置是在沿齿高方向齿面的上半部分而非齿根处。利用ANSYS软件分别对齿顶圆角和齿顶尖角插齿刀所切制的两种面齿轮三齿模型进行了弯曲强度分析。研究结果表明,齿顶圆角插齿刀所切制的齿根过渡曲面提高了正交面齿轮的弯曲强度。     

考虑摩擦的磨损和修形齿轮啮合刚度计算

研究齿面偏差对齿轮啮合刚度的影响,对准确获得齿轮系统动态特性具有重要意义。本文基于改进能量法,提出了一个求解考虑齿面摩擦的直齿轮啮合刚度的完整模型。该模型通过齿廓的参数方程,实现考虑齿轮加工刀具圆角半径和齿面偏差对齿轮单齿啮合刚度的影响;通过齿形误差带来的齿间间隙和轮齿加载变形量的关系,求解出双齿啮合区齿轮副总刚度。分析了磨损齿轮和修形齿轮的啮合刚度、齿间载荷分配系数和传递误差。结果表明：齿面非均匀磨损量会显著降低双齿啮合区刚度并降低重合度,轻载条件下尤为严重;修形齿轮载荷大于修形设计载荷值时,修形效果不明显,而载荷小于修形设计载荷值时,可能出现刚度不足、重合度减小和加载传动误差显著增大等问题。     

面齿轮啮合过程中齿面接触应力分布研究

利用微分几何学原理推导了面齿轮传动的齿面主曲率与主方向,由此得出面齿轮传动中诱导法曲率的2个主值。分析了面齿轮传动中的主要参数对曲率的影响,并根据面齿轮接触点主曲率和两弹性体弹性系数与接触椭圆区域的关系,确定了面齿轮啮合的接触域;同时,分析了面齿轮在理想啮合状态下的齿面接触压力的分布和变化,并进行了仿真分析。研究结果表明：面齿轮啮合过程中,齿面接触应力沿齿宽方向,靠近边缘两端的应力较大,靠近外边缘的应力最大,而齿面中部的应力最小。因此,面齿轮传动设计中应考虑齿面修型,使面齿轮啮合的接触点靠近齿面中部,以提高面齿轮的承载能力,改善轮齿啮入啮出时的冲击。     

面齿轮啮合过程中齿面温度仿真

齿面温度及其变化是计算轮齿变形和判断齿轮是否胶合的主要依据。根据面齿轮传动以及传热学的基本原理,通过对面齿轮啮合接触区进行分析,运用表面温度法,介绍了面齿轮点接触区润滑数学模型、油膜厚度方程和油膜能量方程,建立了面齿轮传动的齿面瞬时接触温度的计算方程。研究了啮合齿面间的接触应力、齿面相对滑动速度以及齿面间的摩擦系数等相关参数的计算。对面齿轮传动的啮合过程中不同啮合位置时,齿面温升进行有限元分析,研究面齿轮齿面温度的分布规律,为面齿轮的设计提供有效的理论依据。     

单圆弧齿轮的强度计算

本文在单圆弧齿轮的齿面上钻孔埋导线,用电接触法测得不同载荷下的齿面瞬时接触迹宽度,再推算出齿面接触应力.又分析了不修端的单圆弧齿轮在不同螺旋角β和不同齿数 z_1时,重合度尾数△ε对接触强度和弯曲强度的影响系效 K_(?)和 K_(?).不修端的圆弧齿轮,容易出现崩角破坏.本文计算了齿轮端部齿根应力和齿轮中部齿根应力的比值,即齿端系数 Y_(?).提供了这两个系数的曲线组,并进行了电测试验验证.本文又引用了齿根应力公式及齿轮的疲劳极限应力,提供了 JB929—67型单圆弧齿轮强度计算的全套公式和方法.     

碟形砂轮磨削面齿轮的数控规律

为制造高精度面齿轮,对用碟形砂轮加工面齿轮的数控磨齿方法进行研究.由插齿刀的齿面确定适用于磨削直齿、斜齿面齿轮的碟形砂轮曲面,分析碟形砂轮磨削面齿轮的展成原理,通过坐标变换建立碟形砂轮磨削面齿轮的齿面方程.根据不同加工方法中刀具位置和运动的等价原则确定磨削面齿轮的数控机床运动规律,为方便编程,将该运动规律用二元Taylor展开式表示.计算数控加工齿面与理论齿面的偏差,计算实例的最大偏差为0.071 9μm,表明用碟形砂轮磨削面齿轮是可行的,数控规律是正确的,能够达到理想的磨齿精度.     

考虑安装误差的拓扑修形斜齿轮承载接触分析

为提高齿轮副承载能力和降低对安装误差的敏感性,提出一种拓扑修形的齿面结构。根据齿廓分段修形和齿向分段修形原理推导出拓扑修形齿面方程,构建含安装误差的修形齿轮副的接触分析(TCA)模型。并对轮齿接触分析和有限元分析,仿真出传动误差和齿面接触应力与剪切力在不同安装误差情况下的分布特征。根据应力分布曲线分析,齿轮副啮入与啮出点的应力幅值相比均值有所下降,为减振降噪创造了良好条件。滚检实验与仿真结果表明,基于成形法磨削的拓扑修形对改善齿面接触印痕,避免边缘接触和降低对安装误差的敏感性具有一定的应用价值。     

面齿轮啮合过程中齿面接触域的分析与研究

根据齿轮啮合原理,分析了面齿轮齿面的形成;分析并计算了面齿轮的齿面法曲率及啮合诱导法曲率,阐述了影响齿面曲率及齿面诱导法曲率的因素;推导了点接触正交面齿轮传动接触轨迹方程;计算了面齿轮啮合接触域的大小、方向和接触力,并对接触域进行仿真,发现齿面接触痕迹明显偏于轮齿内侧,并通过啮合实验得以验证,这一结论为面齿轮传动的合理设计和使用提供理论依据。     

面齿轮啮合轮齿本体温度场影响因素的仿真分析

建立了面齿轮传动本体温度场的热平衡方程,研究了不同几何参数、工况下圆柱齿轮和面齿轮的本体温度场分布。研究结果表明：面齿轮传动达到本体温度场时,面齿轮的本体温度高于圆柱齿轮,且本体温度与转速、负载、环境温度和齿面粗糙度呈正相关关系,与齿轮的模数、压力角和齿数呈负相关关系。仿真结果也为面齿轮在乏油润滑状况下的寿命预测提供了初始的齿面节点温度数据。     

面齿轮啮合齿面瞬态温度场影响因素的仿真分析

根据传热学理论和面齿轮的啮合特性,利用APDL语言进行移动热源的加载,对面齿轮进行瞬态热分析,得到了不同工况下面齿轮齿面不同区域的节点温度数据。研究结果表明：面齿轮传动过程中,提高面齿轮齿面精度、使用动力粘度相对较大的润滑油以及降低齿轮的转速和接触载荷,有助于延长面齿轮的使用寿命。此结论为面齿轮寿命的预测提供了齿面啮合的温度数据。     

面齿轮传动齿面几何特征与接触应力关系

研究了点接触面齿轮传动的齿面主曲率与主方向以及面齿轮传动中诱导法曲率的2个主值,探讨了影响齿面曲率及齿面诱导法曲率的因素,仿真分析了齿面的接触应力分布以及主要的几何参数对接触应力的影响。研究结果表明：齿面几何特征对齿轮传动的性能有重要影响,为了降低齿面的接触应力,在面齿轮的传动应用中,应尽量采用较多的齿数、较大的模数、较大的压力角和较小的齿数差。     

Integrity of grinding face-gear with worm wheel

Aiming at the issue of the grinding integrity of face-gear with worm wheel, the envelope mathematical model of shaper, worm wheel and face-gear is established based on theories of differential geometry and gear mesh. The judgment of completely grinding the face-gear with the avoidance of singularities is established, and the mathematical expression to show the reason why singularities appear is derived, through the research on the surface contact area and singularity rules of the worm thread surface. The disadvantage of current face-gear grinding method that only part of the working surface of the face-gear can be covered is analyzed and the influence of coefficient of judgment is studied through changing the design parameters.     

大重合度面齿轮传动设计及仿真

为了提高面齿轮传动的承载能力,改善齿轮副啮合传动时的动态性能,以齿面接触分析和承载接触分析为工具,通过齿面曲线修形调整接触迹线方向,提出设计面齿轮副大重合度的方法．利用盘形刀具对小齿轮沿齿长方向抛物线修形,降低啮合印痕对安装误差的敏感性．以重合度和承载传动误差的振动幅值为目标,给出了大重合度面齿轮传动优化设计流程．引入了啮合齿对系数的概念,对齿轮副的重合度进行了计算．研究结果表明：通过齿轮副抛物线修形因数和抛物线顶点参数,以及沿小齿轮齿向修形因数的设计与调整,可设计出动态性能良好,重合度高达3．0以上的面齿齿轮副,为高负载的面齿轮传动设计提供了依据．     

窦管交界和窦部直径对主动脉瓣关闭功能影响

为了探讨窦管交界和窦部直径对主动脉瓣关闭功能的影响,首先按照Labrosse提供的临床手术指导尺寸,建立基本的主动脉根部几何模型;改变窦管交界直径(分别为基本模型的1.2倍和0.8倍)、窦部直径(分别为基本模型的1.2倍和0.8倍)以及窦管交界直径和窦部直径(均为基本模型的1.2倍),共建立6组几何模型.窦部和瓣叶均施加0~10.665 kPa线性变化的压力负载,用计算机数值模拟的方法定量研究主动脉根部从接近关闭到完全关闭过程中,模型受到的最大应力数值和位置、瓣环直径变化以及对合区域面积比.计算结果表明:6组模型的主动脉根部最大应力值均出现在瓣叶和窦部接合位置,且最大应力值的范围是567~601 kPa,与Marom、Labrosse和Katayama的计算结果接近;窦管交界直径增大为基本模型的1.2倍时,瓣环直径扩大8.3%;6组模型的对合区域面积比计算结果相对变化不超过5%.结果表明:窦管交界变化比窦部直径变化对瓣环直径的影响大,而同样的主动脉根部结构,增大瓣环直径会减少瓣叶的有效对合,从而影响主动脉瓣关闭功能.     

齿面摩擦激励对面齿轮传动系统 振动特性的影响

以正交面齿轮传动系统为研究对象,建立了考虑齿面摩擦激励的面齿轮传动系统非线性动力学模型,基于4~5阶的自适应变步长的龙格库塔法对该模型进行数值仿真求解,结合分岔图、时间历程图、poincare图等分析齿面摩擦系数对系统的振动特性的影响,并研究不同参数对系统响应发生倍周期分岔时摩擦系数临界点的影响。结果表明:系统响应随齿面摩擦系数的增大依次呈现出单周期简谐响应、倍周期次谐响应、混沌响应;面齿轮齿宽和圆柱齿轮驱动扭矩越大,系统响应发生倍周期分岔时的摩擦系数临界点数值越大,且随着齿宽和驱动扭矩的增大,其摩擦系数临界点变化曲线斜率越小,驱动扭矩对其变化曲线斜率较齿宽影响大;面齿轮齿数和系统齿侧间隙越大,系统响应发生倍周期分岔时的摩擦系数临界点数值越小,其摩擦系数临界点变化曲线斜率随面齿轮齿数增大而减小,而齿侧间隙对其变化曲线斜率基本没有影响。