斜齿圆柱齿轮齿面数学模型与修形研究

笔者以某采掘机械用斜齿圆柱齿轮副为研究对象,运用齿条刀具与被加工齿轮的共轭啮合理论,推导得出斜齿圆柱齿轮齿面与齿根的曲面方程,并在此基础上编写了斜齿圆柱齿轮的参数化建模程序,自动生成斜齿圆柱齿轮的精确齿廓;进而建立了齿轮副实体模型及三维动力接触有限元分析模型,根据显式动力接触有限元分析方法,分析了齿轮副的动态啮合性能。并对齿廓修形参数与斜齿圆柱齿轮副动态特性间的关系进行了研究,基于分析结果,提出了改善齿轮副冲击与齿根应力的最佳齿廓修形参数,以达到优化其动态特性的目的。     

基于Romax的重载齿轮修形设计与试验研究

齿轮修形能够有效改善重载齿轮的啮合状况,提出一种齿廓修形设计的新方法,建立了修形齿廓的参数方程;基于Romax软件对齿轮进行轮齿接触分析,对修形前后齿面载荷分布情况及传动误差进行了分析。结果表明,修形后的齿轮传动误差明显减小,齿面载荷分布更加均匀,改善了齿轮的啮合特性。     

渐开线斜齿轮曲面精确建模及MatLab仿真

由于渐开线斜齿轮轮齿曲面复杂,很难直接创建精确模型,因此给出了渐开线斜齿轮4条齿廓曲线的参数方程及三维曲面的生成算法,通过该算法可以快速生成与坐标成任意角度和参数的齿轮二维曲线及三维曲面。为了验证算法的正确性,用MatLab程序对齿轮模型进行仿真验证,输出任意参数、角度旋转的二维及三维精确曲线曲面图形,为齿轮三维参数化数字设计、啮合分析、接触应力分析、运动学和动力学分析提供基础理论依据。     

采煤机摇臂齿轮固热耦合分析与齿廓修形

基于赫兹接触理论建立齿轮啮合力学模型,依据渐开线形成原理推导出滚动距离和滚动角变化规律,以牛顿冷却定律和傅里叶定律为理论基础,结合采煤机摇臂工作特性,对齿轮系统对流换热和摩擦热流量进行计算,在对流换热系数确定中综合考虑齿轮与润滑油,润滑油与箱体内壁,箱体外壁与外界空气的热传递特性,以Blok理论为基础,本体温度为初始温度,分析了齿轮表面闪温和接触温度随滚动距离及滚动角变化规律。采用Romax Design建立了采煤机摇臂齿轮传动系统模型,对惰轮轴齿轮副进行固热耦合分析,基于Romax微观几何修形理论对渐开线齿廓进行修形,分析了齿廓修形对温度场影响。结果表明:齿廓修形消除了赫兹接触应力瞬增现象,最大接触应力减少72 MPa,修形后高温区由齿顶和齿根向齿廓中部移动,改善了轮齿温度分布,最高温度降低31.4℃。为研究采煤机摇臂齿轮传动系统修形及优化提供了理论基础。     

基于数学模型的斜齿轮成形特性研究

以某型斜齿轮为研究对象,推导渐开线齿廓坐标方程、齿根过渡曲线方程及斜齿轮螺旋线方程,建立斜齿轮成形数学模型。基于专业数值计算软件MATLAB对斜齿轮数学模型进行计算,计算数据导入建模软件SolidWorks对斜齿轮成形特性进行研究和分析。研究和分析结果表明:建立的数学模型可以精确地获得斜齿轮螺旋线,联合MATLAB和SolidWorks可以成形为斜齿轮,且对斜齿轮成形过程进行直观的模拟及显示。该研究为斜齿轮成形特性研究、参数优化等方面提供理论基础及技术支持。     

变速箱齿轮齿面接触应力改善研究

为改善齿轮箱齿轮齿面接触应力分布,提高齿面接触疲劳强度,以某变速箱一级齿轮副为研究对象,介绍了齿轮齿廓及齿向修形原理,在此基础上采用Kisssoft仿真软件对减速箱一级齿轮进行了齿廓及齿向修形仿真分析。通过齿廓修形,得到了修形前后齿轮传动误差及接触应力的变化情况,通过计算多组不同齿向修形参数,得到了不同修形量对齿轮齿向载荷分布系数Khβ的影响规律。分析结果表明:适当的齿廓修形可使齿面接触平滑;适当齿向鼓形修形,能有效改善齿向载荷分布,优化接触斑点分布,降低齿面接触应力。     

含齿向修鼓的掘进机直齿轮齿面包络数学模型及动力接触分析

运用齿条刀具与被加工直齿轮的共轭啮合理论,推导了齿向修鼓直齿轮的齿廓曲面方程,编写了修形直齿轮的参数化建模程序,可自动生成含齿向修鼓的直齿轮的精确齿面;而后根据工程实例的齿轮参数,建立了含齿向修鼓的直齿轮副实体模型及有限元模型,采用三维动力接触有限元法,对比分析了修形前后齿轮副的动态啮合性能。分析表明,啮合初期齿轮副接触力波动较大,而后逐渐平稳;修形齿轮副等效应力曲线的波动较修形前明显减小;适当的齿向修鼓可避免边沿效应出现,缓解齿宽两端应力集中现象。     

椭圆齿轮三维建模与运动仿真分析

椭圆齿轮的齿廓复杂,无法直接建立其三维模型。用标准齿轮滚刀加工椭圆齿廓的原理,建立了椭圆齿轮齿廓的数学模型,用mathcad软件算出齿廓上的坐标点,导入Solidworks软件建立椭圆齿轮的三维模型,并对啮合运动特性进行理论分析和运动仿真。     

基于KISSsoft的斜齿轮接触特性仿真分析

针对斜齿轮高速重载复杂工况、疲劳寿命要求高等问题,以某斜齿轮传动为研究对象,分析斜齿轮动态啮合接触特性;建立斜齿轮传动三维模型,运用专业齿轮仿真软件KISSsoft对斜齿轮等效应力、接触应力、接触刚度、瞬时温度等动态啮合接触特性参数进行仿真分析。仿真结果表明:随着主动斜齿轮旋转角增加,啮合斜齿面接触应力呈现先增加后减小、再增加最后减小的趋势;沿着齿宽方向呈现先增加后减小的趋势;接触刚度呈现周期性变化趋势;瞬时温度呈现双波峰的变化趋势。为斜齿轮动态啮合接触特性的改善、疲劳寿命的增加提供了理论依据。     

基于MATLAB的交错轴斜齿轮传动齿面数字化接触模型

在建立交错轴斜齿轮传动副标架、准确推导齿面啮合方程的基础上,利用MATLAB强大的科学分析计算功能和函数可视化功能绘制出2个完整的接触齿面,探索出一种能快速、准确地绘制交错轴斜齿轮传动齿面三维数字化接触模型的方法,对于进一步分析研究交错轴斜齿轮传动啮合性能提供了理论基础。     

基于有限元方法的渐开线变位斜齿轮齿向接触应力研究

以某大功率行星减速器的一对斜齿轮为例,采用Pro/E和ANSYSY软件相结合的方法,分别对标准斜齿轮、变位斜齿轮的齿面接触应力进行了有限元分析。分析结果表明:在同样的负载条件下,变位斜齿轮齿面接触应力较小、且接触应力沿齿向分布较为均匀。因此,变位斜齿轮对改善齿间接触应力效果良好,同时也验证了有限元分析法在齿轮接触分析上的可行性。     

基于ANSYS的渐开线变位斜齿轮副参数化造型方法研究

为满足利用有限元技术对斜齿轮进行接触强度、动力学等有限元分析所需精确实体模型的要求,利用参数化设计语言APDL对渐开线变位斜齿轮进行了深入研究,实现了基于扫描造型法的斜齿轮副的实体模型,并利用用户界面设计语言UIDL开发了齿轮专用建模模块,真正实现了基于ANSYS的斜齿轮参数化实体造型。     

基于Pro/E的渐开线圆柱斜齿轮建模

根据渐开线圆柱斜齿轮的形成原理,介绍一种利用Pro/E软件建立相对精确的渐开线圆柱斜齿轮模型的方法,该建模方法比较简单,模型与实际齿廓比较接近,为斜齿轮传动机构的运动仿真及优化工作奠定基础。     

基于MASTA车床齿轮齿面加载接触分析

基于有限元弹性接触分析理论,利用MASTA有限元软件对某车床齿轮进行了齿面加载接触分析。仿真结果表明:齿轮最大接触应力出现在接触齿轮的齿面中部,齿轮在啮合过程中的接触应力呈现先增大再保持平稳波动后减小的趋势。分析结果显示相互啮合齿轮的齿面接触区域为椭圆形,且受压面的接触应力比受拉面的接触应力要大。     

斜齿轮有限元网格自动生成及齿根应力分析

将三维有限元网格自动生成技术与有限元分析软件ANSYS相结合,对斜齿轮加载方式和齿根过渡圆角进行分析。运用FORTRAN语言,并根据理论计算得到齿面点坐标,编制程序,建立斜齿轮三维有限元分析模型。全部算法实现程序化,只需输入齿轮的基本参数和网格控制参数,就能自动生成沿齿长和齿高均匀分布网格。然后将有关的节点和网格数据文件导入ANSYS,对比几种加载方式,确定最佳的加载方式,并针对几种齿根圆角,分析对比其对齿根弯曲应力的影响。