带强制分齿的齿轮滚轧成形数值模拟方法研究

齿轮滚轧是一种新型齿轮成形工艺,具有生产效率高、材料利用率高、轮齿机械性能好等优点。由于缺乏对带强制分齿的轴向滚轧工艺的研究,提出了带强制分齿的轴向滚轧工艺的数值模拟方法,并通过滚轧实验进行了验证。由于软件无法定义齿坯的主动旋转运动,推导了以轧轮公转代替齿坯自转的运动学模型,在有限元软件FORGE中建立了齿轮轴向滚轧有限元模型,从金属流动、应力分布等方面分析齿坯成形过程;最后,进行齿轮轴向滚轧实验,结果表明成形齿轮的齿形与数值模拟结果比较吻合,证明了运动学等效模型的正确性以及有限元方法的可行性。     

直齿锥齿轮轮齿体积的计算

应用数学分析方法，考虑齿轮齿根过渡曲线，给出了直齿锥齿轮任意锥距处的当量齿轮轮齿横截面积的精确表达式。其当量齿轮轮齿横截面积与该当量齿轮的齿根圆和齿顶圆所包含的扇形环面积之比，是一个与当量齿轮模数无关的常数，由此导出了直齿锥齿轮轮上他体积的精确计算式。     

有限元法公析齿轮面摩擦力对轮根弯曲应力的影响

在齿轮传动设计中,为了更准确地计算出主动轮的齿根弯曲疲劳应力,考虑了齿轮齿面间的摩擦力并建立了较精确的有限元模型,以主动轮处于齿顶啮合位置时的轮齿为研究对象,利用有限元法分析了齿面摩擦力对齿根弯曲疲劳应力的影响,提出了摩擦力影响因子的影响系数。研究结果表明,齿轮传动设计中。两轮齿齿面间的摩擦力不可忽略。     

在滚齿机上用标准滚刀加工短齿齿轮

所谓短齿,是指轮齿的高度比标准高度低矮。通常划分有下列两种:(1)模数短齿齿轮;(2)双模数齿轮。模数短齿齿轮和标准齿轮不同之处在于它的齿顶高和齿根高。一般规定短齿轮的齿顶高为0.8模数,齿根高为1模数(或1.1模数)。而双模数齿轮轮齿的尺寸都用分数式表出,分子上的较大模数是计算齿厚、周节、分度圆直径和配偶齿轮中心距用的;分母上的较小模数是用来计算轮齿高度尺寸的,如齿顶高、齿根高和全齿高。因为分母上的模数比分子上的小,所以计算出来的高度尺寸比按分子上模数算出来的高度为小。 由于上述轮困夜用在传前方面有很大优鱼,不及抗弩…     

基于某车轴齿轮箱弧齿锥齿轮疲劳寿命技术研究

本文研究了车轴齿轮箱中弧齿锥齿轮的疲劳寿命,在既定的载荷工况下,采用弧齿锥齿轮设计计算方法,通过Masta软件和有限元方法对其轮齿应力进行仿真分析,对弧齿锥齿轮轮齿的齿面和齿根进行优化分析,很大程度上提高了轮齿齿面接触应力,同时,齿轮的弯曲应力下降了大约8%左右。通过对弧齿锥齿轮轮齿的修形,有效降低了齿轮的局部应力大小,均化了齿面应力,提高了齿面承载能力,从而为解决弧齿锥齿轮的寿命问题提供了合理的依据。     

面齿轮滚轧成形仿真分析

基于滚轧变形理论,通过Deform-3D有限元仿真软件建立滚轧模型,对面齿轮滚轧成形过程进行分析,根据有限元仿真结果分析面齿轮齿廓主动面和被动面的金属流动情况;探究工艺参数对滚轧轮所受最大载荷的影响趋势;分析等效应变和等效残余应力在齿廓上的分布规律。结果表明,面齿轮齿廓被动面的金属流动性大于主动面的金属流动性,且在被动面齿顶易形成“突耳”;转速增大,滚轧轮最大载荷降低;进给速度增大,滚轧轮最大载荷增大;齿廓等效应变和最大残余应力变化趋势相同,随着转速的增加而增加,随着进给速度的增加而降低。这些结果为进一步实验提供了一定的参考。     

直齿轮承载接触分析与强度计算

利用轮齿接触分析(TCA)和轮齿承载接触分析(LTCA)对直齿轮副进行了啮合仿真。在此基础上,结合弹性理论,计算了各啮合点上的接触应力。利用有限元应力影响矩阵法分析了齿根应力分布变化过程。根据LTCA的计算结果,提出了一种齿轮寿命近似计算方法,估算了直齿轮副的寿命。最后,基于MATLAB语言开发了直齿轮齿面啮合分析与修形设计软件。     

多齿差摆线齿轮泵设计计算探讨

针对多齿差摆线泵设计中参数计算和选择中存在的问题,认为啮合界限点并不直接影响圆弧齿轮齿根圆半径和摆线轮齿顶圆半径的取值;重合度的计算应以圆弧齿轮和摆线轮的齿顶圆半径作为计算的依据,圆弧齿轮的齿根圆上的齿廓不一定进入啮合;摆线轮齿顶圆半径可以大于交叉点,这时有可能产生齿廓干涉,必须进行检验。以奇异点作为摆线齿顶圆的界限点不能保证齿廓不产生齿廓干涉。     

基于BP网络的齿根弯曲应力计算方法

为实现齿轮传动寿命的精确计算,需要探讨精确的轮齿齿根弯曲应力计算方法。文中将渐开线直齿圆柱齿轮齿根应力的影响因素分为5因素5水平,用正交试验表L25（45）组建了24组因素组合。依据渐开线齿轮范成加工原理及UG、ANSYS三维建模功能,建立的有限元齿根弯曲应力精确计算模型,并进行了24组数据计算。将其计算结果作为BP网络训练样本,得到了载荷作用于齿顶及单齿啮合区最高点时,渐开线直齿圆柱齿轮齿根弯曲最大应力计算的BP网络模型。用其计算结果与ANSYS计算结果对比,最大相对误差不超过2.4%。因此,该BP网络模型可直接用于齿根弯曲应力值的计算,特别是对于高精度齿轮传动齿根弯曲应力的计算。     

齿轮齿形修形方法探讨

齿轮齿形修形方法探讨陕西兴平４９信箱（７１３１０５）谢家凤大功率高速重载齿轮，传递速度高、力矩大，设计时除要求高精度外，还提出了齿形、齿向修形要求。齿轮的齿形修形主要考虑齿顶齿根；齿向修形即齿向修鼓形齿。轮齿的齿顶、齿根修缘是为其补偿齿轮的基节制造误...     

大模数齿轮断齿的修复

轮齿折断主要有两种: (1)弯曲疲劳折断 齿轮啮合时,轮齿相当于悬臂梁,齿根处弯曲应力最大,由于齿轮的转动,使轮齿多次重复受载,因而齿根处会产生疲劳裂纹,裂纹扩展,导致轮齿折断。 (2)过载折断 轮齿受到短时过载或冲击载荷,或者轮齿严重磨损减薄后,都可能发生过载折断。对于直齿圆柱齿轮,齿根裂纹一般从齿根沿齿向扩展,发生全齿折断。斜齿圆柱齿轮和人字齿轮,由于接触线为一斜线,因此裂纹往往从齿根沿斜线向齿顶方向发展而发生轮齿的局部折断。     

国外几种滚轧齿轮的方法

齿轮滚轧加工和切削加工一样,有范成法及成形法两种。滚轧加工的优点: 1)具有相当高的生产率。 2)提高了精度及其稳定性。在轧轮寿命范围内,被加工的齿轮质量从始至终基本一样。(图1)为加工第一个齿轮和第1,000,000个齿轮时的几何形状。渐开线的齿形、节距。表面光洁度和其他特性都很稳定地保持在比剃齿更理想的公差里(见表1)     

大顶隙长齿齿轮高弯曲承载能力关键技术研究

顶隙系数、齿高系数等齿形参数是影响齿根过渡曲线形状的重要因素,而不同过渡曲线对应齿根弯曲承载能力不同。为了取得高弯曲承载能力,延长齿轮的使用寿命,从齿轮根部过渡曲线的刀具加工设计入手,分别考虑齿条型双圆弧刀顶、单圆弧刀顶,建立齿轮过渡曲线数学模型,确定齿根局部应力折截面计算模型,探究两种过渡曲线下高弯曲承载能力齿轮的齿高系数及顶隙系数最优变化范围,进而分析齿高系数、顶隙系数对齿根弯曲承载能力的影响,并用有限元对理论分析进行验证。研究表明:在特定的过渡曲线模型下选取合理的齿高系数及顶隙系数,齿根弯曲承载能力有较大提高,这为高弯曲强度齿轮设计提供理论依据。     

短齿圆柱齿轮加工计算

低速重载机械中有些传动装置采用了短齿齿轮,目的在于增强轮齿工作部分的抗弯强度,延长齿轮的使用寿命。短齿齿轮的某些几何参数与标准齿轮不同,其几何尺寸计算及切齿工艺也不同。短齿齿轮的特点按国标基准齿形(GB 1357-78)短齿齿轮的主要特点是齿顶高系数 h_a~*=0.8,径向间隙系数 C~*=0.3,齿根圆角半径为ρ_j=     

含双裂纹齿轮副轮齿裂纹扩展寿命分析

裂纹扩展是齿轮传动的主要故障,而且裂纹所处位置对裂纹扩展行为作用明显。为探讨齿轮副轮齿裂纹位置与裂纹扩展寿命的关系,提出几种相邻轮齿含分度圆裂纹和齿根裂纹的双裂纹齿轮副模型,基于ABAQUS建立齿轮副的三齿啮合有限元分析模型,分析不同载荷作用下分度圆裂纹和齿根裂纹尖端的主应力值和应力强度因子值;结合Pairs方程探讨分度圆裂纹扩展和齿根裂纹扩展寿命之间的关系。结果表明:齿轮副单齿啮合时的裂纹尖端应力比齿轮副双齿啮合时的裂纹尖端应力大,而且裂纹尖端的弯曲应力明显大于剪切应力;同一载荷同一裂纹深度时,齿根裂纹尖端的应力强度因子值大于分度圆裂纹尖端的应力强度因子值;相同加载时,含齿根裂纹齿轮的裂纹扩展寿命小于含分度圆裂纹齿轮的裂纹扩展寿命;裂纹扩展过程中,齿根裂纹深度和分度圆裂纹深度之比非定值,而且深度之比与载荷无关。     

基于局部应力应变法的弧齿锥齿轮锻造模具寿命预测

模具寿命是影响弧齿锥齿轮锻造成本的主要因素之一。采用弹塑性有限元模型,对弧齿锥齿轮热锻成形的模具应力分布进行了模拟仿真,基于局部应力应变法,从模具的预热温度、齿模齿顶的过渡圆弧半径以及锻造成形速度等工艺因素计算模具的应力应变分布,分析各工艺因素对模具寿命的影响规律。模拟结果表明,热锻成形的弧齿锥齿轮的模具失效形式,主要为齿模的齿顶和齿根处应力集中引起的断裂。对于齿模的齿顶位置来说,三种工艺参数的变化与齿模疲劳寿命成正比。对于齿模的齿根位置来说,工艺参数的变化与模具寿命成反比。提出的模具寿命预测方法为批量化生产中优化模具结构和预测模具寿命提供了技术参考。     

非均荷载下齿向应力与轮齿变形的数值模拟

基于齿轮的精确建模对数值仿真精度的巨大影响,采用APDL-Maltab的参数化建模编程技术,通过对齿廓曲线的推导,建立了比较精确的齿轮模型。提出跑合前载荷沿接触线呈线性分布和跑合后呈三次抛物线分布的模拟方法,进而推导出跑合前后齿向荷载的分布曲线。对均布荷载、线性分布和三次抛物线分布的非均荷载作用下,齿宽方向上齿根最大应力和啮合线上轮齿变形的变化规律进行了比较研究,验证了齿端刚度效应和齿根应力、轮齿变形的连续性。非均荷载下齿根应力和轮齿变形的数值模拟表明:齿向荷载的不均匀性和齿端效应,使得齿根最大应力增大,轮齿最大变形减小。上述研究对于优化齿形设计和改善齿向荷载分布等具有一定的理论价值。     

柔轮齿圈应力的有限元分析

建立了谐波齿轮传动柔轮齿根应力的有限元分析模型 ,比较了具有相同传动比、分度圆直径和柔轮壁厚 ,但齿差系数 kz 分别为 1和 2的谐波齿轮传动情况下柔轮齿圈的应力状况。由于刚度不连续现象的减弱 ,kz=2的谐波齿轮传动中柔轮变形形状更接近于理论值 ,它改善了传动的啮合质量 ,降低了动载荷 ;柔轮所需的变形力降低到原来的 75 % ,因此波发生器与柔性轴承及柔轮环节的磨损减弱 ,提高了传动效率 ;柔轮齿根最大应力值之比的有限元分析结果与考虑轮齿影响系数 kt的理论估算比较接近     

渐开线斜齿圆柱齿轮的三维造型

渐开线斜齿圆柱齿轮的三维造型存在两大难点:端面齿廓的绘制和轮齿的生成。利用渐开线的参数方程式并通过AutoLISP编程绘制出端面齿廓一侧的渐开线;在对轮齿端面齿廓进行几何分析与计算的基础上,确定并绘制出其对称线及齿顶圆弧,并利用该对称线获得轮齿端面齿廓另一侧的渐开线;绘制出齿轮轮齿两端的齿廓曲线及通过齿廓曲线两端点的齿根螺旋线后,用AutoCAD的“边界曲面”命令,构造斜齿圆柱齿轮的轮齿表面模型。     

内齿轮齿根应力计算

本文推导了齿轮插刀按范成原理切制渐开线直齿内齿圆柱齿轮齿廓过渡曲线方程式,并由此方程式求解内齿轮齿形系数及齿根应力集中系数。其结果可用于内齿轮齿根应力的计算。