变厚齿RV传动多齿弹性啮合效应的研究

对变厚齿RV传动中的少齿差行星传动进行了有限元接触分析,分析结果表明,变齿厚少齿差传动存在多齿弹性啮合效应,其啮合性能不同于按传统齿轮设计理论所得的结果。研究了一个啮合周期内,不同载荷下的多齿弹性啮合效应对变齿厚少齿差传动的轴向力、接触力、实际接触齿对数、各齿对间载荷分布、齿面接触应力及齿根弯曲应力的影响规律,分析结果为提高变厚齿少齿差行星齿轮传动的承载能力、齿轮参数优化、变齿厚齿廓修形及零部件的强度计算提供了理论依据。     

少齿差星轮传动多目标优化及其强度仿真分析

少齿差星轮传动存在弹性啮合效应,其真实承载能力数倍于按传统齿轮设计理论所得的计算值。作者基于多齿弹性接触效应,以星轮核心单元啮合效率最大、体积最小以及内外齿轮等强度为优化目标,以齿轮基本参数为设计变量,建立了少齿差星轮传动多目标优化数学模型。优化结果表明:内外齿轮强度接近,啮合效率99.65%,结构体积下降29.3%。运用ANSYS Workbench对少齿差星轮进行静力学仿真,验证了多齿弹性接触效应载荷分配系数计算方法的正确性,同时得到轮齿的最大应力位置与理论计算一致、应力值误差均小于6%,满足工程精度要求,验证了多齿弹性啮合齿轮设计理论的正确性以及优化方案的合理性。     

少齿差行星齿轮传动实际接触齿数及载荷分配的研究

在考虑内外啮合齿轮副齿廓理论间隙、制造误差及轮齿弹性变形的基础上，建立少齿差内啮合行星齿轮传动实际接触齿对数及各齿间载荷分配的理论分析模型；分析计算了在额定载荷工况下的实际接触齿对数及各齿上的载荷分配；并利用应变测试方法进行了相应的实验研究；验证了理论分析计算的结果，为少齿差行星齿轮传动承载能力的估算，齿轮几何参数的确定及零部件的强度分析计算提供了理论依据。     

三环减速器齿廓间隙角啮合刚度和载荷分配的计算

在考虑内啮合齿轮副齿廓间隙角的基础上，建立起三环减速器各啮合轮齿上栽荷分配的理论分析模型。使用SHQ40实例计算出在额定载荷工况下作用在各啮合轮齿对上的栽荷，计算结果表明多轮齿同时啮合可提高三环减速器的承栽能力。     

渐开线2K-V型行星传动的结构设计及接触仿真

采用渐开线齿轮替代RV传动中的摆线针齿,重新设计了一款渐开线2K-V型行星减速器,并建立了减速器的三维实体模型;运用ABAQUS有限元软件对减速器关键的第二级内啮合进行静力接触仿真分析,得到轮齿啮合齿对数和载荷分配情况,与理论计算结果进行了对比,并进一步比较了不同转矩作用下的接触载荷与多齿弹性啮合效应系数;最后,考虑了实际工况中齿轮接触摩擦生热的影响,进行了额定转矩下的力热耦合稳态接触仿真,得到各轮齿的温度场分布与齿轮副的热应力情况,验证了减速器的接触特性。     

少齿差内啮合传动多齿弹性啮合效应研究

在少齿差内啮合齿轮传动中存在多齿弹性啮合效应。在无制造误差的情况下,多齿对同时啮合并承担载荷,使单个轮齿承受的实际载荷大幅降低。然而,制造误差的存在使这一效应的积极作用有很大程度的降低。要充分而可靠地利用这一效应,需要建立考虑误差的多齿弹性啮合效应的精细数学模型。基于其主要影响因素——基节误差的随机性,引入蒙特卡罗随机模拟方法,在一定的可靠度下定量地研究它对多齿弹性啮合效应的影响。     

三环齿轮传动的非线性动力学模型

振动大、噪声高是三环齿轮传动存在的突出问题,线性的振动模型无法完全解释其动力学行为。在考虑输入轴和支承轴的弹性、齿轮啮合综合误差、时变啮合刚度以及齿侧间隙的情况下,建立了三环齿轮传动的弯扭耦合非线性动力学模型。采用适当的坐标变换,将线性恢复力和非线性恢复力共存的动力学方程组转化为统一的矩阵形式,并对方程进行量纲一化处理,为进一步研究三环齿轮传动的非线性动力学行为打下基础。     

接触变形与点啮合共轭齿廓传动性能预控

本文采用ＢＡＸＴＥＲ方法首次根据空间啮合原理和弹性力学理论考虑齿廓点接触区变形,它着重说明收缩齿制螺旋齿轮副弹性失配点啮合的性能和齿接触迹的予控。     

渐开线斜齿圆柱齿轮齿面接触强度分析

斜齿圆柱齿轮在啮合过程中,其啮合接触线的总长度不是定值,而该值将影响啮合过程中轮齿间的线载荷,因此分析了斜齿轮对在一个啮合周期内的接触线总长度的变化规律。目前将斜齿轮转化为当量直齿轮计算齿轮齿面接触强度,无法反映啮合瞬时齿面接触应力分布情况。将啮合接触线两侧的斜齿轮轮齿对看做曲率半径不断变化的圆锥台体,并结合斜齿轮啮合原理、赫兹弹性接触理论,通过解析法计算轮齿对任意啮合时刻的齿面接触强度,并分析了轮齿对一个啮合周期内齿面接触强度的变化规律。通过有限元分析软件,对解析法的计算结果进行了验证。     

三环减速机的弹性动力学建模

综合考虑了三环减速机的输入轴和支承轴的弹性、行星轴承的弹性、输出轴轴承的弹性、齿轮啮合弹性以及输入轴和支承轴偏心套的偏心误差和分度误差 ,建立了三环减速机的弹性动力学方程。分析了三环减速机的固有频率。为系统地分析三环减速机的动力学行为奠定了理论基础     

An investigation on the influence of modification parameters on transmission characteristics of planetary gear system

A new gear tooth modification model of planetary gear system was established by considering the characteristics of tooth longitudinal crowning modification and tooth profile modification. Using this model, the influences of modification parameters on the time-varying mesh stiffness, transmission error, contact spots and dynamic response of the planetary gear system were analyzed through numerical analysis. The results show that tooth profile modification can effectively restrain the mesh stiffness sudden variation in the single and double tooth alternation of both the internal and external mesh pairs, and significantly decrease the transmission error fluctuation. However, longitudinal crowning modification has no marked influence on mesh stiffness sudden variation or transmission error fluctuation. The tooth profile modification can significantly reduce the sudden variation of tooth surface load during gear mesh course. Longitudinal crowning modification can make the tooth surface load evenly distributed in tooth width direction. When the external meshing pairs are modified at the tooth profile individually, the magnitude values of main response resonance peaks of internal meshing pairs have a great reduction, but those values of external meshing pairs change slightly. In the case of tooth profile modification of the internal meshing pairs, the phenomenon is reversed. By contrast with tooth profile modification, longitudinal crowning modification has little influence on the resonance peaks of internal and external meshing pairs.

     

Contact finite element method for dynamic meshing characteristics analysis of continuous engaged gear drives

The dynamic meshing characteristics of gear drives have been a major concern in the design of power transmission systems as they affect vibration, acoustic noise, durability and efficiency. Gaining a more comprehensive understanding of the dynamic meshing characteristics of continuous engaged gear drives is a key to the development of power transmission systems. In this paper, a dynamic contact finite element analysis method, considering the variation of the engaged teeth pairs, the loaded elastic and contact deformations, and the sliding friction, is presented for the dynamic meshing characteristics analysis of continuous and elastic engaged gear drives. Various kinds of continuous engaged gear models under low and high speed condition are simulated and compared using the presented method. The tooth profile modification was designed based on the simulation results. Moreover, the effects of the tooth profile modification, the sliding friction and the time-varying meshing stiffness upon the dynamic meshing characteristics of continuous engaged gear drives are discussed in detail. The results show that the method is not only effective in designing and evaluating the tooth profile modification, but also in studying the dynamic meshing characteristics of continuous engaged gear drives with realistic time-varying meshing stiffness and tooth sliding friction. The present method could provide an effective tool for vibration mechanism study and dynamic design of the continuous engaged gear drives considering more influence factors.     

一种摆线针轮传动多齿啮合接触特性分析方法

为有效地揭示齿廓修形、弹性接触及负载变化对摆线针轮传动多齿啮合接触动态特性的影响规律,基于多体动力学和弹性接触理论提出了一种可精确预估摆线针齿动态啮合对数、确定接触点位置并获取接触载荷的动力学分析方法。首先,建立了摆线针轮系统刚体多体动力学模型;其次,在数值计算的任一时刻,循环判断摆线齿廓的离散点与各个针齿之间是否满足接触条件,确定最大接触深度并计算法向接触载荷;最后,将摆线针齿接触载荷等效为系统广义力,建立了含多齿啮合接触关系的摆线针轮传动系统动力学方程。在此基础上,以某一针摆传动系统为算例,分析齿廓修形、弹性接触及负载变化对摆线针轮传动多齿啮合接触动态特性的影响。研究结果表明,摆线针轮传动的实际传力针齿数由齿廓修形和负载特性决定。该方法对于具有不同传动比的摆线针轮传动系统,均能高效准确地完成齿廓修形和负载变化条件下的传力针齿数预估和接触载荷计算。     

用于抽油机的新型两级三环减速器的振动分析

为解决一般三环减速器振动大、温升高和转臂轴承使用寿命短等生产中迫切需要解决的问题,依据功率分流、弹性环均载、同步带缓冲及吸振和机构平衡原理,设计出了一种具有圆弧齿同步带传动的完全平衡、均载减振,偏心相位差为180°的新型三环减速器。该两级三环减速器的传动效率达93%以上,载荷分配不均匀系数小于1.1,振动加速度值也小于同等传动能力的一般三环减速器。依据振动理论建立了具有弹性支撑的输出轴的动力学分析模型,根据周期函数的傅里叶级数展开原理,将复杂的激振力分解成为多个频率成整倍数关系的简谐激励函数,导出了动态响应表达式,结果表明,当载荷分配不均匀系数为1.0时的输出轴两端支撑同步。该新型减速器可用作抽油机的传动装置。     

三环减速器承载能力分析

通过有限单元法，对三环减速器的多齿啮合效应进行了分析，得到了三环减速器传动时的实际接触齿数、啮合齿载荷分配以及von Mises应力变化规律，揭示了三环减速器大承载能力的本质。     

三环减速器多齿啮合效应的有限元分析

通过有限单元法,并借助ANSYS有限元分析软件对三环减速器的多齿啮合效应进行了分析,得到了三环减速器传动时的实际接触齿数、啮合齿载荷分配以及von Mises应力变化规律.     

少齿数差内啮合齿轮的强度计算

在少齿数差内啮合齿轮传动中存在多齿对同时啮合现象，使齿轮总载荷由各齿对分担，轮齿所承受的实际载荷会有较大幅度的降低，为此，提出在齿轮强度计算中引入载荷分配系数Kp的概念，通过所建立的数学模型，定量地确定了不同传动参数，不同载荷集度下，少齿数差内啮合齿轮传动的Kp值，并说明了在齿轮强度计算中应用该系数的方法。新的计算方法可以作为少齿数差内啮合齿轮强度计算的通用方法，以缩小传动装置的体积，避免齿轮强度存在过大裕量而造成浪费。     

基于啮合特性直齿锥齿轮分支传动静力学均载分析

为了改善直齿锥齿轮分支传动系统性能,提出基于啮合特性的静态均载分析方法。通过建立考虑中心轮安装误差的单级分支系统多体齿轮齿面接触分析(MTCA)方法,获得各齿轮副初始接触间隙;计及该间隙引起的啮合偏差,采用集中参数法主要考虑中心轮的浮动特性,建立考虑其支撑变形、各齿轮扭转变形相互耦合的静力学平衡方程,获得各分支均载系数,分析了载荷、安装误差、支撑刚度等对系统均载系数的影响。结果表明,随支撑刚度、安装误差的增大,均载系数逐渐增大,轴向对正误差和偏置对正误差对均载系数的影响是等效的;随转矩的增加,均载系数逐渐减小;各分支齿轮副的几何传动误差大小反映了均载系数变化规律,即齿面初始间隙越大,承担的载荷越小。研究结果为高精度直齿锥齿轮分支系统的均载分析提供了理论参考。     

考虑系统变形的电驱动桥齿轮啮合效率研究

传动效率是电驱动桥重要性能指标之一,实际使用条件下,由于齿轮、轴、轴承以及壳体等部件的负载变形,齿轮副之间存在啮合错位。为了准确预测电驱动桥传动系的啮合效率,提出了一种考虑系统变形的电驱动桥齿轮啮合效率计算方法。首先基于传动系等效啮合模型,计算不同载荷工况下传动系每个齿轮副之间的啮合错位量,采用考虑摩擦的齿轮加载接触分析方法(FLTCA)和混合润滑摩擦系数模型对齿轮副的齿面接触力和齿面摩擦系数分布进行计算,得到系统功率损失及啮合效率。然后,与商用有限元软件计算结果进行对比,验证了计算方法的准确性。最后,针对不同载荷工况和不同转速分析了考虑和不考虑系统变形的系统啮合效率,结果表明：随着转矩的增加,系统变形增大,齿轮副之间的错位量增加,导致齿轮副之间发生偏载,齿面摩擦系数增加,系统啮合效率呈下降趋势。