齿轮修形及其实现方法研究

介绍了齿轮齿形修形和齿向修形两种修形方法及修形齿轮的加工方法。齿形修形利用一对啮合齿的综合刚度来确定最大修形量,并在求出修形长度之后确定修形曲线方程;齿向修形同时考虑接触变形和歪斜度等因素来确定鼓形齿的最大鼓形量,并根据有效接触齿宽求出最大鼓形量的中心距。由有限元接触分析,验证了修形齿轮可以减小啮合应力集中,使齿轮传动更平稳。     

修形斜齿圆柱齿轮弹流润滑的优化设计

从减小齿轮啮合周期中啮合刚度的波动和改善载荷分布出发,人们已经提出了各种修形方式;本文则从改善齿面间弹流润滑状况的角度,以对角修形为例,优化修形量,以取得最佳润滑效果。     

基于齿轮时变啮合过程的修形齿面设计方法研究

斜齿轮啮合过程中的理想齿面为渐开螺旋面,但在实际的服役过程中,由于齿轮受载、热变形以及支承变形等因素的影响,实际齿面与理想齿面存在一定的偏差,通常采用齿面修形的方法来减小由于位置偏差引起的齿面偏载及振动。现有的修形方式往往采用考虑载荷大小的公式法计算修形量,虽然能在一定程度上提高传动性能,但仍存在设计精度不高的问题。提出一种基于齿轮时变啮合过程的拓扑修形齿面设计方法,以此来提高齿轮副传动的啮合性能。首先,通过沿斜齿轮接触迹线划分齿面的方式对石川公式进行改进,建立斜齿轮副齿面时变刚度模型;然后,根据齿轮副的实际啮合过程建立6自由度动力学方程;最后,根据动力学方程计算的齿面综合变形量设计补偿齿面拓扑修形量,并进行了动力学仿真。通过与采用传统公式法设计的修形齿轮进行仿真对比,验证了提出方法的有效性。     

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。     

变位非对称聚合物行星齿轮的瞬态热弹流润滑

为探究非对称齿廓的内啮合齿轮在变位情况下的热弹流润滑特性,用多重网格法对采用变位设计的非对称聚合物齿轮进行了瞬态热弹流润滑分析,比较了不同传动类型的变位齿轮的弹流润滑特性,分析了不同变位系数分配形式以及齿廓修形对非对称聚合物齿轮在内啮合情况下的瞬态弹流润滑的影响。结果表明,非对称齿轮能改善变位齿轮的润滑性能,正传动的变位类型的齿轮润滑性能最优,内齿轮采用较大的变位系数对热弹流润滑更为有利,合理的修形能够改善非对称变位齿轮的润滑性能。     

齿向修形齿轮啮合刚度及齿向载荷分布系数的计算研究

齿向修形技术已成为提高齿轮传动性能、降低振动噪声的主要手段之一。其中,啮合刚度、载荷分布系数是评价齿轮修形效果优劣的主要参数。考虑安装误差的影响,利用有限元准静态分析方法,对不同修形量齿轮的啮合刚度以及载荷分布系数开展定量计算。分析得到了安装误差、齿轮修形量对齿轮啮合刚度以及载荷分布系数的影响规律。结果表明,齿向修形不仅能增加齿轮的啮合刚度还可以降低不平行度误差引起的齿向载荷分布系数,安装误差一定时齿轮存在最佳值域的齿向修形量,偏离该值域时传动性能变差。     

内啮合齿轮传动系统的热弹流润滑特性分析

为探究内啮合齿轮传动的热弹流润滑特性,考虑多种齿轮传动类型及不同变位系数和的影响,建立了内啮合齿轮传动的热弹流润滑模型,分析了内啮合齿轮系统的热弹流润滑特性。结果表明,与其他齿轮传动类型相比,对于采取变位的内啮合齿轮传动系统,当实现正传动时,其润滑效果最佳,在啮合轮齿间可以形成较厚的润滑油膜,摩擦因数和油膜的最高温升最小,热胶合承载能力最强;当实现正传动时,适当增加内齿轮与行星齿轮的变位系数之和,可以进一步改善内啮合齿轮齿面的润滑特性,但同时降低了油膜刚度。     

基于热-结构耦合的圆柱齿轮副修形分析

为研究修形对齿轮副本体温度和齿面压力分布状态的影响,以渐开线直齿圆柱齿轮副为研究对象,基于齿轮箱喷油润滑热流耦合仿真,计算了齿面对流换热系数,综合有限元加载接触分析及齿面摩擦生热理论求得齿面热流密度,计算了齿轮副本体温度分布状况;进而建立热-结构耦合分析模型,计算了齿轮修形量,对比分析了修形前后齿轮副齿面压力、热流密度和本体温度分布状况。结果表明,修形后齿面压力分布状况改善,消除了轮齿啮合过程中载荷突变现象,啮入和啮出区域热流密度大幅度减小,齿轮副摩擦损失和温升减小,本体温度降低。     

压裂泵组合式人字齿结构轮齿修形研究

组合式人字齿轮的变形及误差会降低齿轮传动啮合性能,针对这一问题,以某型号压裂泵动力传动系统组合式人字齿轮副为例,对组合式人字齿的传动啮合特性进行了理论强度计算、误差分析、仿真修形及实验研究。首先,分析了该齿轮副的结构形式,计算了该传动系统人字齿轮副的接触及弯曲疲劳强度,并分析了影响齿轮接触及弯曲疲劳强度的因素;然后,对该齿轮结构的误差形式及补偿措施进行了分析讨论,并对齿轮轴的变形及齿部修形特性进行了理论分析;最后,基于KISS soft软件计算出了齿廓的修形量,通过对比不同修形量对齿轮副的传动误差、接触应力及啮合斑点的影响,得出了最优的修形参量,并进行了实验验证。研究结果表明：轮齿修形补偿了变形及误差对齿轮传动特性的影响,同时其传动误差峰值降低了38%,齿面线载荷降低了41.3%,齿面接触区沿齿向分布均匀化,传动啮合性能得到了较大的改善。     

考虑热变形的直齿齿轮修形方法对其传动特性的影响研究

应用热变形理论分析了直齿轮热变形产生的齿形误差,综合考虑热变形及轮齿修形产生的齿形误差,考察了轮齿动态啮合刚度特性。建立了考虑动态啮合刚度、间隙及齿形误差等非线性因素的齿轮副动力学模型,比较不同的修形量、修形曲线在各种工况下对于直齿轮传动噪声及振动的影响,并分析了修形对于热变形导致的线外啮合冲击的改善情况,通过建模分析结果发现,正确的修形能大幅降低齿轮啮合过程中的振动及噪声。     

基于Ease-off拓扑的多目标正交试验仿真与修形参数设计

为提高某齿轮产品的综合动态啮合性能,提出了控制齿面拓扑修形多项式系数的设计方法。利用差齿面,通过承载接触分析及弹流润滑模型,计算了齿面传动误差和啮合功率损失。以承载传动误差幅值、啮合效率及波动量为目标,通过正交试验设计和多因素多水平仿真,获得了齿面最佳拓扑修形参数;分析了修形参数对啮合性能的影响规律。结果表明,齿廓与螺旋线修形密切相关,齿廓修形比例增加,接触路径倾角变大,载荷向齿面中部集中,齿面重合度、接触线差曲率变大,有利于减小齿面接触应力,缓解边缘接触,同时减低齿面摩擦损失。     

齿轮动力学与弹性流体动力润滑耦合研究

为探究齿轮的动力学特性与弹流润滑耦合效应,综合考虑齿轮啮合刚度的时变效应和表面粗糙度对齿轮动力学行为的影响,基于动力学理论,建立了6自由度摩擦动力学模型。采用解耦方法求解该模型,将求解获得的轮齿动态啮合力和表面波动速度用于弹流润滑分析中。通过实例研究了动、静两种载荷模型下齿轮的弹流润滑特性。研究表明,与平稳载荷相比,基于动载荷模型的齿轮弹流润滑研究更能准确反映齿轮的瞬态润滑特性,在啮合刚度的激励下,润滑时油膜压力和油膜厚度均表现出一定的振荡效应。啮入点、单齿啮入点以及单齿啮出点存在较大的冲击,是齿轮弹流润滑的危险点。     

人字齿轮星型传动系统优化修形设计

齿轮修形是改善齿轮传动动态特性的一种重要手段。应用人字齿轮于星型轮系构成人字齿轮星型传动系统,研究了修形齿面建模和承载传动误差计算方法。以承载传动误差幅值最小为目标,分别进行了太阳轮与星轮啮合副和星轮与内齿圈啮合副修形优化设计。将优化设计得到的修形量重新分配,并通过TCA和LTCA技术验证了分配方法合理性。该研究成果为星型轮系修形设计提供了理论依据。     

修形对齿轮系统动力学特性的影响规律

在考虑实际齿轮啮合刚度及静态传递误差的基础上,研究含不同修形量和修形长度齿轮的动态行为。利用有限单元方法得到不同修形齿轮的啮合刚度及静态传递误差,将啮合刚度及静态传递误差引入到动力学分析模型中,并提出以齿轮副的振动幅值及动态因子来衡量齿轮修形优劣的方法。数值分析表明:该方法可以有效地鉴别不同修形时齿轮的动态性能的差异;考虑修形及轮齿侧隙的齿轮动态行为分析,有助于了解齿轮的真实运行性能;宽转速范围内的齿轮副动力学分析,对理解修形齿轮的动态性能,并择优确定修形的长度及修形量具有重要的意义。     

考虑啮合刚度时变性的齿轮传递误差计算

齿轮传递误差是衡量齿轮副动态性能的重要指标,齿轮时变啮合刚度对周期性变化的传递误差有重要的影响,二者是齿轮副重要的内部激励。为充分揭示两者的内在联系,同时考虑轮齿修形工艺对传递误差的影响,准确给出了齿顶修形量对齿轮啮合区的影响区间模型和齿向修形模型,建立了考虑齿轮修形因素的基于时变啮合刚度的齿轮传递误差计算模型。将传递误差的理论模型与试验结果对比,得到了良好的吻合效果,验证了传递误差模型的准确性。     

人字齿轮最佳齿向修形设计的Kriging响应面法

为了最大程度地降低人字齿轮时变啮合刚度引起的振动,改善齿面载荷分布不均,将人字齿轮两侧修形量单独考虑,提出一种以动载系数最小、结合Kriging响应面的人字齿轮最佳齿向修形设计方法。首先,根据两侧修形量与时变啮合刚度函数建立的BP神经预测网络来得到Kriging响应面所需的样本数据。然后,通过Kriging模型建立时变啮合刚度各参数响应面。其次,建立人字齿轮弯扭轴耦合动力学模型,并将Kriging预测的人字齿轮时变啮合刚度函数带入动力学微分方程中,求解动载系数并建立响应面,得到全局最优齿向修形参数。最后,通过算例证实人字齿两侧最佳鼓形量并不一致,能够较好地补偿人字齿轮实际传动中由于误差和变形导致的两侧不同的啮合歪斜度,所优化获得的修形人字齿轮动载系数相比未修形下的动载系数减少41.29%,且比常规修形方法(ISO)的减少了15.04%。     

斜齿轮拓扑修形优化设计与试验

为了提高斜齿轮副的啮合性能,提出一种对齿轮齿廓和齿向双向修形的拓扑修形方法.基于Romax Designer软件平台,建立斜齿轮副的传动模型,并根据齿轮拓扑修形方法与遗传算法来确定修形参数并在Romax中进行优化.改变微观几何参数查看齿轮修形前后的传动误差与齿面载荷分布的均匀性.为验证仿真结果正确性,对斜齿轮副进行振动...     

基于传动误差反馈的齿形设计方法

基于渐开线斜齿轮系统动力学、几何性质,利用ABAQUS软件进行了斜齿轮传动误差分析,提出了根据齿轮副传动误差反馈调整齿廓修形的修形曲线和修形量的方法。该方法能够有效减小齿轮副的传动误差,为降低齿轮系统的振动、噪声提供了一个重要的研究方法。     

驱动桥主减速器动态特性分析

基于机械动力学理论,对驱动桥减速器进行动态特性分析。首先,建立驱动桥整体模型,分析了齿轮副啮合刚度、误差和啮合冲击激励,并根据啮合刚度的变化进行了传递误差的计算。其次,通过计算加载后的各零件的变形叠加所导致的齿轮副的错位量,研究了驱动桥动态响应结果。最后,提出改善动态特性的可行性方案,通过更换轴承和齿轮齿面修形优化,降低齿轮副错位量,提高其啮合质量,最终改善了驱动桥主减速器传动的动态特性。     

基于MASTA的齿轮弹性变形修形的探究

根据齿轮啮合原理,基于MASTA建立了变速器仿真模型。通过利用MASTA微观修形模块对齿轮微观修形参数的优化,探讨了齿轮齿面修形量的确定方法。研究表明,基于MASTA对齿面微观修形参数合理设计和优化,可有效地改善齿轮传动时的齿面偏载,减小齿面接触应力,提高齿轮副的传动质量和承载能力。