构造拓扑修形齿面的面齿轮传动主动设计

为了解决基于预设接触迹的面齿轮修形过程中程序实际可用性的问题,探究了沿齿宽方向修形方式相比于传统的法向修形除了具有编程可行性、运行效率高之外,是否会影响面齿轮接触区的分布情况.建立了面齿轮齿面方程;使用MATLAB分别编写了沿齿宽方向和法向进行修形的面齿轮修形齿面坐标生成程序,实现了修形后面齿轮的可视化,并用CATIA进行了三维建模;最后应用ABAQUS进行了2种修形方式的齿面接触分析,得到了面齿轮与小齿轮的分析仿真结果.由结果可知,齿宽方向修形方式可以得到更宽的接触区范围,但法向修形的接触区整体分布更靠近齿根,更符合面齿轮的力学特性,因此,在面齿轮强度足够的情况下,可以采用齿宽方向修形的方式替代法向修形的方式,这样会有利于后续进一步编写研究传动误差的程序.

     

基于多项式拓扑修形的差齿面啮合仿真与解析

基于齿条产成圆柱齿轮时的等切共轭映射原理,采用四阶多项式曲面修形构造ease-off差齿面;提出基于ease-off差齿面的啮合仿真方法,通过解析ease-off差齿面的拓扑结构:修形梯度、差曲线、差程线等特征要素,获取了齿面接触区、接触线、传动误差等轮齿啮合特性,阐述了四阶多项式系数与齿面拓扑结构之间的耦合关系。利用坐标变换,给出了考虑错位量的ease-off曲面分析重构方法。以4种曲面拓扑形式为例,对齿面修形梯度、接触路径、传动误差等性能参数进行了模拟仿真,给出了相应的控形参数与控制方法,达到了对齿面几何控形控性的目的。完善并发展了ease-off差齿面啮合分析方法,为复杂齿面承载接触LTCA、拓扑优化,提供了更加便利有效的手段。     

高速内啮合人字齿轮多目标优化修形

为提高高速内啮合人字齿轮的啮合性能,提出一种考虑弹性轴支撑变形的齿面多目标优化设计方法.通过轮齿接触分析和承载接触分析计算齿面接触线离散点载荷以及一个啮合周期的轮齿承载变形.应用基于混合弹流润滑模型的摩擦系数回归方程确定离散点的局部摩擦系数,利用Blok闪温公式求得高速啮合传动的齿面闪温.以承载传动误差幅值最小、齿面闪温最小、齿面载荷分布均匀为优化目标,采用遗传算法确定齿面最佳修形量.实例计算结果表明:在无误差角和有误差角两种情况下,齿面修形后,承载传动误差幅值都大幅下降,啮入区和啮出区齿面闪温都明显降低;由于避免了边缘接触,齿面载荷分布得到了有效改善.提出的优化设计方法结果可靠,是高速齿轮修形设计的有效手段.     

轴线角误差的斜齿轮拓扑修形及仿真

为了改善齿轮副轴线角误差对其传动性能的影响,文中提出了轴线角误差的斜齿轮拓扑修形新方案,用圆弧齿廓刀具展成加工齿轮,齿向采用高阶非对称鼓形修形.利用齿轮啮合原理、齿面接触分析和齿面承载接触分析技术,研究了齿向不对称修形参数(两侧最大修形量和最大修形长度)对承载传动误差的影响,设计了合理的不对称修形参数.仿真结果表明当轴线角误差γ_1为0.05′时采用最大修形长度不对称的设计承载传动误差最大波动量减少了42.85%,提高了齿轮传动性能;当轴线角误差γ_2为0.05′时采用最大修形量不对称的设计承载传动误差最大波动量减少了53.47%,提高了齿轮传动性能.     

直齿轮副接触分析及啮合刚度计算

采用有限元法建立直齿轮副接触模型进行仿真分析,计算齿轮副接触应力,并通过赫兹接触理论公式验证了有限元法分析结果的正确性。通过对直齿轮传动进行分析,基于石川公式,采用Matlab软件编程计算直齿轮副时变啮合刚度。     

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。     

基于抛物线修形的斜齿轮传动啮合特性研究

齿面修形是提高齿轮副啮合性能的重要手段.为了提高啮合传动特性,对斜齿轮采用沿齿廓方向抛物线修形的齿面结构.结果表明,修形的斜齿轮传动啮合特性明显改善,接触路径沿两齿面齿长方向分布,恰当选择修形因数,可有效避免边缘接触;在存在轴夹角误差的条件下,几何传动误差为不连续直线段,因而振动和噪声不可避免;啮合区域对安装误差不敏感,在未对准安装的条件下,啮合印痕向轮齿两端仅有较小的偏移.     

活齿端面谐波齿轮非对称啮合副齿面的修形(之一)——波发生器端面凸轮齿面的修形

分析了活齿端面谐波齿轮非对称啮合副齿面修形的必要性,介绍了用二次曲线簇包络面对非对称啮合副齿面进行修形的方法,推导出了波发生器端面凸轮齿顶和齿底修形区的齿面方程,并对修形前后活齿往复运动的位移、速度和加速度进行了对比,由此得出了修形后的非对称啮合副齿面可以有效降低活齿的冲击和振动的结论。     

直齿轮副接触分析及啮合刚度有限元计算分析

本文基于有限元法构建直齿轮副接触数学仿真模型,分析直齿轮副接触,计算啮合刚度.分析直齿轮传动原理,利用石川公式和Matlab软件进行编程计算直齿轮副时变啮合刚度,仅作参考.     

斜齿轮修形对负载扭矩和啮合错位的敏感性

基于齿面承载接触分析方法,建立了修形斜齿轮时变啮合刚度、静态传递误差和综合啮合误差计算模型。以系统振动激振力波动量最小为目标,确定了设计负载扭矩和理想啮合状况下3种修形方式的最佳修形参数,并分析了3种修形方式对斜齿轮时变啮合刚度、静态传递误差以及综合啮合误差的影响。通过考察宽范围负载扭矩和啮合错位影响下的修形斜齿轮系统振动激振力和动态传递误差,分析了3种修形方式对负载扭矩和啮合错位的敏感性。研究表明:采用不同修形方式的斜齿轮时变啮合刚度、静态传递误差以及综合啮合误差差别较大,然而系统振动激振力波动量均得到了显著降低。当负载扭矩大于设计扭矩时,3种修形方式仍有较好减振效果。当负载扭矩过小时,3种修形方式的齿轮系统振动将大于未修形齿轮系统,且共振转速略有降低。随着啮合错位量的增加,系统共振转速逐步降低,且3种修形方式的减振效果均逐渐降低,直至不再具有减振效果。研究结果可为进一步建立齿面修形稳健设计方法提供有效参考。     

非正交面齿轮啮合特性仿真分析

面齿轮传动是由圆柱齿轮与面齿轮相啮合的传动,分析了面齿轮传动的啮合特性.根据齿轮啮合原理,在给出刀具齿廓方程及法矢方程的基础上,通过坐标变换导出了面齿轮齿面的位置矢量与法矢量;利用计算机仿真技术,对在安装误差条件下的面齿轮啮合特性,传动误差进行了仿真研究;结果表明,接触印痕在面齿轮齿面上形成一条沿着齿形方向的直线,而且随着装配误差的差异分别沿着齿向方向的大端或小端移动;传动误差与圆柱齿轮的转角成线性关系,对安装错位不敏感.由装配错位传动误差接近于0.     

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。     

对角修形斜齿轮径向剃齿设计

为减小齿轮振动与噪音,设计对角修形斜齿轮齿面,根据啮合原理推导其径向剃齿刀齿面;根据齿条展成渐开线齿面原理,结合Y7432平面砂轮磨齿机,建立有齿向平移运动的平面砂轮磨齿CNC模型;建立基于CNC机床各轴及砂轮轴向廓形敏感性分析的齿面修正模型,各轴运动用6阶多项式表示,分析0阶及1阶系数变化对齿面误差的影响;通过判断砂轮与剃齿刀齿面的接触状态,确定磨削齿面的误差,以误差平方和最小为目标函数,采用粒子群优化算法,得到机床各轴运动及砂轮轴向廓形参数.结果表明:该算法计算结果稳定,降低了磨削误差;对角修形斜齿轮的径向剃齿刀拓扑修形曲面基本为齿向反鼓形与对角修形曲面叠加;沿齿向方向的压力角、展成运动角、螺旋角参数微调可分别实现一定的对角修形加工;砂轮增加齿向运动构成3轴联动,减小了砂轮半径,可用于磨削大螺旋角、大齿宽对角修形斜齿轮.     

齿轮修形曲线的优化设计

在进行齿轮传动动态性能仿真研究的基础上，研究了直线修形、抛物线修形和正弧修形，并进行了优化设计。通过实例计算，得出了一些有实际应用价值的结论。     

齿轮修形曲线的优化设计

在进行齿轮传动动态性能仿真研究的基础上,研究了直线修形、抛物线修形和正弦修形,并进行了优化设计．通过实例计算,得出了一些有实际应用价值的结论．     

活齿端面谐波齿轮工作啮合副的啮合面积

分析了活齿端面谐波齿轮工作啮合副啮合面积的变化规律及影响因素，并按照活齿齿数与波发生器的波数及端面齿轮齿数关系的不同，分别进行了探讨，推导出了相应的计算公式，为进一步研究活齿端面谐波齿轮工作啮合副的承载能力和强度理论打下了基础。     

考虑振动的内啮合齿轮副润滑特性分析

为探究动载荷作用下行星齿轮的热弹流润滑特性,综合考虑变位系数和时变啮合刚度的影响,基于动力学理论,建立行星齿轮系统的动力学模型,分析振动与静载荷作用下变位齿轮系统的热弹流润滑特性.研究表明:与其它传动类型相比,采用正传动时,行星齿轮与内齿轮啮合时的润滑效果最佳,轮齿间可以形成较厚的润滑油膜,轮齿间的摩擦系数、油膜的最高...     

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。