圆弧齿轮齿根动态应力的测量和分析

前言圆弧齿轮一般是按照额定载荷设计的,但实际上由于制造误差、轮齿和轴等零件的弹性变形、速度变化和振动等原因,使齿轮齿根产生很大附加动应力,这种动态弯曲应力峰值如果超过了轮齿的疲劳极限,就会使齿根产生疲劳裂痕。随着疲劳裂纹的不断扩展,终将会造成轮齿折断,这是圆弧齿轮损坏的主要形式之一。此外,这种动应力还会产生有害的振动和噪音,影响了传动的质量和运行人员的劳动条件。对于高速传动,这是特别应注意的问题之一。为了分析和研究圆弧齿轮断齿的原因,从而找出对策,改进设计和使用方法,提高它的传动质量和承     

渐开线齿轮齿根应力分析

提出了基于任意转角位置的渐开线齿轮齿廓数学模型的齿根任一点局部应力的折截面法计算数学模型,并验证了该数学模型中曲率半径计算公式的准确性.运用该数学模型实现了不同的刀廓构成参数和齿轮齿数对齿根最大应力、应力分布影响的数值分析.其计算结果将为渐开线齿轮设计、参数优化选择等提供参考数据,同时为齿根应力数值分析提供了新的数学模型.     

齿轮齿根过渡曲线与齿根应力的分析

在介绍重型机械齿轮加工过程中常见的几种齿根过渡曲线的基础上,通过建立有限元分析模型,分析重型机械齿轮齿根过渡曲线与齿根应力的关系。分析认为:重型机械齿轮齿根的过渡曲线与齿轮齿根位置的最大弯应力数值关系密切,表现为一种负相关的关系;过渡曲线应力数值越大,齿轮的抗弯曲疲劳效果越好。     

关于齿轮齿根过渡曲线与齿根应力的关联分析

本文在介绍渐开线齿轮齿根过渡曲线的类型的基础上,分析了齿根过渡曲线与齿根应力的关联及解析计算方法,对于今后的齿轮设计具有一定帮助。     

采煤机摇臂行星轮齿根应力分析

根据采煤机摇臂行星结构的特点,对采煤机摇臂行星轮的齿根应力进行了分析,得到了齿根应力复合函数。通过研究齿根应力与过盈量、滚动轴承外圈内孔半径之间的关系,得到了减小采煤机摇臂行星轮齿根应力的方法,并通过有限元仿真进行了验证。     

齿轮齿根应力分析的厚板理论

本文以Reissner简化理论为基础,进行了无限长悬臂厚板与半空间体外伸厚板的力学分析,这种模型较为符合轮齿的实际情况。计算结果表明,当跨厚比大于5～8时,薄板理论有一定的精度,但对于轮齿这类跨厚比较小的机械零件,薄板理论有很大误差。     

齿根有油孔时斜齿轮齿根应力仿真分析及实验

利用有限元与实验研究了一种变速器五挡齿轮的小轮根部带有油孔的齿根弯曲应力的问题.利用三维Pro/E和Pro/Mechanica软件,对该变速箱中的五挡齿轮对建立了多齿对同时空间接触的物理力学模型,并进行了每隔2°来分析各个接触瞬间的齿根弯曲应力以及油孔周围应力的分布情况.在一个完整的啮合过程中,得出有油孔齿轮的齿根部第一主应力最大值比无油孔齿轮的齿根部第一主应力最大值增大了13.68％的结论.从齿轮的弯曲疲劳破坏形式与特点来看,仿真结果与实验结果一致.     

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。     

齿根应力简化计算方法

直接从轮齿的实际形状出发,以相似理论为基础,通过边界元采样计算和三元回归分析,建立齿根应力计算的简化公式。并通过实例印证该公式的有效性,供实际参考。     

渐开线齿轮齿根曲率半径对齿根应力的影响

基于任意转角位置的渐开线齿轮齿廓数学模型,构建了齿根任一点局部应力的折截面法计算数学模型,提出了渐开线齿轮齿根过渡曲线曲率半径的计算公式,并验证了曲率半径计算公式的准确性,应用齿根应力计算数学模型分析讨论了不同参数条件下曲率半径对齿根应力的影响.其分析结果将为渐开线齿轮设计、参数优化选择等提供参考数据,同时为齿根应力数值分析提供了新的数学模型.     

变载荷激励下齿轮传动系统齿根裂纹故障动力学特性分析

根据齿轮裂纹会引起齿轮系统的时变啮合刚度变化这一特性,建立了含齿根裂纹故障单级齿轮传动系统的四自由度动力学模型,对裂纹故障的非线性动力学机理进行了研究。采用变步长的四阶龙格—库塔法对齿轮裂纹故障进行仿真分析,运用时频分析方法研究了裂纹信号特征,为齿轮裂纹故障诊断提供了理论支持。在此基础上,分析了齿轮裂纹在变载荷激励下的动力学特性。分析表明:在变载荷激励下,齿轮振动波形图与变载荷激励变化趋势极其相似,裂纹的存在引起波形图上出现冲击现象并且啮合频率及其倍频附近出现边频带,边频带为故障齿轮的转频;变载荷激励下,低频的边频成分明显只与外载荷激励有关,与齿轮故障无关。     

齿廓修形对功率二分支齿轮传动系统的动载荷影响分析

针对功率二分支齿轮传动系统,考虑时变啮合刚度、齿侧间隙,并把齿廓修形作为一种时变齿侧间隙计入,建立了功率分流齿轮传动的弯-扭-轴耦合动力学模型和相应的非线性动力学方程。对方程求解,得出了齿廓修形与齿轮副动载系数的关系,说明合理的修形可使功率分流齿轮传动不发生齿面分离和齿背冲击现象;利用不同修形量下各齿轮副动载系数峰值的等高线,确定最佳修形量,使齿轮传动的动载系数最小。研究结果表明,合理的齿廓修形,可以使功率二分支齿轮传动系统的最大动载系数由3.6减小到1.6。     

基于X射线技术的齿轮根部残余应力测定方法研究

齿根部横向残余应力的合理分布对齿轮弯曲疲劳强度的影响极大,但鉴于齿轮的几何形状,目前工程上一般采用切齿暴露齿根的方法(有损检测)来完成横向残余应力的测定。为了在不破坏材料表面原有应力状态的条件下,还能较为准确的测得齿轮根部横向残余应力(无损检测),本文拟通过理论分析及试验测定相结合的方法,推导齿轮齿根横向与纵向残余应力的关系方程,得出在已知无应力布拉格角θ_0的条件下,利用X射线法测得的齿轮根部纵向残余应力推导出横向残余应力的大小,为齿轮齿根横向残余应力的准确测定提供参考。     

齿根磨削台阶的分析与研究

精度较高的硬齿磨削齿轮获得了广泛的应用,但由于设计、刀具特别是热处理变形等原因,使得磨出的渐开线齿廓与齿根圆角不能光滑卸接,往往在齿根部位产生“接刀棱”或“磨削台阶”,据了解在生产中确实存在这类问题。本文通过对典型齿形“磨削台阶”的有限元计算和光弹性试验,对齿根“台阶”部位应力分布情况进行了分析和讨论,提出了相对圆角系数和相对应力集中系数的概念,以期控制台阶所引起的应力集中程度,使这类齿轮能在一定条件下可靠工作。文中对“台阶”和“接刀棱”处的应力分布情况进行了对比,并对如何使用带“台阶”的齿轮等问题进行了讨论。     

湍流模型下风力机叶根螺栓动载强度分析

叶根螺栓作为风力机叶片的重要连接紧固部件,在风力机运行过程中具有重要作用.以2 MW风力机叶片与变桨轴承连接螺栓为研究对象,建立了三维湍流气动载荷、重力载荷和离心力载荷作用下的风力机叶根螺栓动态强度分析模型.在正常运行与部分螺栓断裂失效两种情况下,通过有限元分析得到叶根连接螺栓的应力分布.与传统螺栓强度分析相比,能够得...     

离心压缩机叶轮尾流激振载荷特性对动应力的影响

阐述叶轮尾流激振机理及尾流激振引起的振动应力的计算方法。通过对非定常CFD计算结果处理得到叶轮气动载荷特性,并详细分析了叶轮通过频率载荷幅值与相位分布。利用完全载荷模型进行叶轮动应力计算。将完全载荷模型得到的动应力结果与简化相位分布的载荷模型、简化幅值与相位分布的载荷模型得到的动应力结果进行比较,分析简化模型的不足。可为叶轮设计中动应力的准确预估和叶轮疲劳破坏机理的研究提供参考。     

提高齿轮弯曲强度的有效措施——加大齿根过渡圆角

本文用有限元计算及疲劳寿命试验法研究了不同齿根圆角对齿轮弯曲强度的影响。证明了加大齿根过渡圆角后的寿命相当于原有的三倍,所以是强化设计变速器的有力措施。本文还研究了加大齿根圆角的适用范围,提出了供设计时选择参数用的线图。并对加大刀刃圆角的剃前滚刀提出了设计方案。     

ESTIMATING SIZE OF GEAR TOOTH ROOT CRACK USING EMBEDDED MODELLING

This paper describes an embedded modelling approach for identifying gear meshing stiffness from measured gear angular displacement or transmission error. An embedded model integrating a physical based model of the gearbox and a parametric representation, in the form of truncated Fourier series, of meshing stiffness is established. A solution method is then used to find the meshing stiffness that minimises the discrepancy between model output and measured output. Furthermore, an algorithm is also developed to estimate the size of tooth crack from identified meshing stiffness. Both simulation and experimental studies were conducted to evaluate if identified tooth meshing stiffness can reveal a tooth crack more effectively, and if the crack size can be estimated with an adequate level of accuracy.     

准双曲面齿轮点接触齿面啮合分析的理论公式

提供了一套点接触齿面啮合分析的理论公式,这些公式不包含机床调整参数,只涉及到接触点相对于齿轮副的位置以及齿面的一阶和二阶参数。适用于齿面啮合的任何接触点。利用这些公式,能够非常方便地在设计齿面副参数的同时就对齿面进行啮合分析。此外,通过这些公式,从理论上清楚地阐明了点接触齿面副的失配机理,这对点接触齿面副的设计具有重要的指导意义。     

薄膜-半无限大基体复合材料界面剪应力分析

利用影响系数法，将基体看作半无限大体，对薄膜作平面处理，从而对膜－基复合材料的界面剪应力计算进行分析研究。在基体受单向拉伸时，薄膜－基体界面产生剪应力，分别利用有限元法和解析法对薄膜和基体的影响系数进行计算，根据薄膜－基体界面位移协调条件，建立以界面剪应力为未知量的积分方程，最后得出界面剪应力。克服了完全采用有限元法在网格划分时遇到的困难，并且减少计算量。数值计算结果表明，本文对薄膜和基体的处理是有效的，能够较好地反映薄膜－基体界面剪应力的实际变化规律，为膜－基复合材料强度分析提供新的途径。