谐波传动中凸轮径向变形量对齿廓修形的影响

由于谐波传动中凸轮变形量理论值与实际不符,引起刚轮与柔轮齿廓干涉,以无公切线双圆弧谐波齿轮为研究对象,基于改进运动学法设计齿形,在Abaqus中建立谐波齿轮有限元模型,提取柔轮长短轴最大径向位移,结合双圆弧齿廓修形原理,采用Matlab进行仿真分析,研究不同凸轮径向变形量对柔轮修形的影响。结果表明,随着凸轮径向变形量增大,柔轮前端轮齿修形量急剧增大,后端轮齿修形量缓慢减小;当凸轮径向变形量为0. 49 mm左右时,修形后可实现空载下无干涉啮合。有限元法进一步完善了谐波传动齿廓修形原理。     

滤波减速器轮齿齿形修形及分析

介绍了滤波减速器的结构及传动原理,分析了滤波减速器轮齿齿形修形的原因,同时选用适用于工业生产的修形量、修形曲线及修形长度计算方法,对样机进行了实例计算。并用ANSYS对修形前后齿轮啮合过程进行动态接触有限元分析,比较修形前后轮齿表面接触应力的变化,验证了修形效果。最后对样机进行了振动测试实验,进一步证明了轮齿齿形修形可以起到减振降噪的效果。     

基于谐波齿轮空间侧隙均匀化的三圆弧齿廓柔轮的径向修形设计

为改善径向变位加工的柔轮空间齿廓与平面齿廓刚轮的啮合状态,建立柔轮齿廓径向修形设计方法.利用柔轮装配变形的精确算法确定椭圆凸轮波发生器作用下的轮齿位置,再利用圆弧齿廓间的周向侧隙算法获得侧隙.按照直母线假定确定出轴向多个截面内的轮齿定位,进而获得侧隙,以揭示柔轮锥度变形后的空间侧隙分布.未修形的侧隙显示:按照共轭啮合理论设计的刚轮齿廓只在设计截面实现了小而均匀的侧隙分布,前端和后端出现严重干涉.利用前端和后端向内的刀具变位可消除干涉.经迭代设计的径向修形可实现所有截面侧隙趋于零的最佳状态,获得从前到后的线啮合状态.啮合轨迹线仿真表明:合理的径向修形可实现更好地齿面啮合状态.     

谐波齿轮传动齿间啮合力分布规律及柔轮齿根应力的计算

谐波齿轮传动工作时,啮合区内柔轮齿和刚轮齿发生周向变形,如果它们不变形就会重迭(即干涉)。假设备柔轮齿上的啮合力正比于该柔轮齿和刚轮齿的重迭量,用边界元素法计算柔轮变形,再用变形后柔轮齿和刚轮齿的重迭量去修正啮合力分布规律。如此反复计算,最后使啮合区内各齿对间的重迭量趋近于零。此时的啮合力分布规律即为准确的齿间啮合力分布规律,并以此啮合力分布规律计算出柔轮齿的齿根应力,解决了谐波传动计算中这一难题。     

小角度相交轴渐开线圆柱与变厚齿轮传动修形啮合特性分析

推导了考虑齿向修形与齿廓修形条件下的渐开线变厚齿轮齿面数学方程,采用有限元法建立了相交轴渐开线圆柱与变厚齿轮副有限元啮合模型,研究了单独齿向修形,单独齿廓修形与组合修形等不同的修形方式和修形量对接触印痕、齿根应力与传动误差的影响规律。结果表明:与修形前相比,变厚齿轮和圆柱齿轮单独齿向鼓形修形使得齿面接触区域减小,齿面接触应力与齿根弯曲应力增大,传动误差峰峰值增加;圆柱齿轮齿向边坡修形可以使得接触印痕从小端移动至轮齿中部,解决偏载现象;齿廓鼓形修形使得接触印痕呈现增大趋势,可以消除边缘接触现象;接触印痕对齿廓边坡修形最为敏感;变厚齿轮齿廓鼓形修形和圆柱齿轮齿向边坡修形的组合修形方式明显增加接触印痕面积,降低接触应力和传动误差。     

对数修形斜齿轮的接触分析

齿轮修形能减少轮齿边缘应力集中,提高其接触疲劳强度。首次将对数修形曲线应用在斜齿圆柱齿轮修形设计上,建立了斜齿轮接触分析的力学模型,计算分析单齿啮合及双齿啮合时接触区内接触应力分布以及轮齿表层内Mises应力场。结果表明,在不同啮合位置轮齿端部应力集中程度不同;对数修形后的斜齿轮轮齿端部应力集中状况得到了显著的改善;不同接触线上的修形量不同,使得不同啮合位置齿面修形达到相同效果。     

三峡升船机船厢驱动系统齿轮齿条传动强度分析

以三峡升船机船厢驱动系统齿轮齿条传动为研究对象,基于共轭啮合理论推导修形齿轮齿廓方程,建立齿轮齿条传动三维接触有限元分析模型,通过罚函数法建立动力接触系统有限元方程,仿真计算齿轮齿条传动的综合位移、等效应力及齿面接触应力。建立含齿廓修形和轴线偏差的齿轮齿条接触有限元模型,分析了轮齿修形与轴线偏差对齿轮齿条传动啮合性能的影响,为三峡升船机的可靠运行提供依据。     

Ease-off修形高减速比准双曲面齿轮接触仿真与动态性能试验

针对高减速比准双曲面（High Reduction Hypoid,HRH）齿轮大轮齿廓曲率不足、小轮大螺旋角齿面高度扭转的问题,提出了大轮采用刀具修形以实现齿面点接触的方法,小轮采用一般滚切法,简化机床加工参数;建立了大、小轮的三维模型,Ease-off拓扑曲面;解析了接触路径、差曲率、传动误差等齿面接触性能参数;通过三维运动仿真对比修形前后齿面的接触区,修形后避免了边缘接触,接触区位于齿面中部靠近小端,与齿轮实际接触斑点一致。完成了HRH齿轮减速器动态性能试验,齿轮啮合传动性能优良,啮合质量稳定,验证说明所设计的HRH齿轮修形量控制合理、理论计算与运动仿真正确。     

基于接触应力均化的摆线轮修形方法

在传统组合修形的基础上,综合分析摆线轮传动精度和齿面接触应力,提出一种基于接触应力均化的摆线轮修形方法。将摆线针轮齿廓传动压力角最小的工作段作为修形量优化的区间,分析所需齿侧间隙,选定合理的转角修形量范围;以转角修形齿廓为目标齿廓,用等距和移距组合修形逼近方法确定相应的等距和移距修形量,并将其代入摆线轮传动受力方程,得到优化区间内同时啮合各齿之间接触应力分布方差;以同时啮合各齿之间接触应力分布方差最小为优化目标,在转角修形量范围内,搜索出最佳的转角修形量以及对应的组合修形量。仿真和试验结果表明,相较于传统方法,该方法能够提高传动精度,并显著改善齿面受力状况,延长摆线轮使用寿命。     

谐波齿轮减速器双圆弧齿形的设计

谐波齿轮减速器采用双圆弧齿廓,在传动的过程中,不易产生尖点和轮齿干涉的现象,同时还易于油膜的形成,应用十分普遍。基于运动学谐波啮合理论,利用MATLAB软件对谐波齿轮共轭齿廓进行求解,拟合双圆弧齿廓曲线,设计出谐波齿轮减速器刚轮齿形。     

基于优化承载能力的RV减速器摆线齿轮齿廓的等距-移距修形

结合传统等距修形方法和移距修形方法,提出了一种基于优化承载能力的摆线轮齿廓的新型等距-移距组合修形方法。以工业机器人RV-40E减速器的摆线针轮为例,对其传动进行了力学分析,以最优承载能力为目标建立了摆线轮修形量搜寻数学模型,并采用格点法进行了优化,最终通过数值求解获得了等距-移距修形的摆线轮齿廓曲线。设计了摆线轮加工工艺,分别加工制造了等距-移距修形的摆线轮和作为对比验证的传统拟合转角修形摆线轮,并分别组装出RV减速器样机进行性能测试。试验结果表明:装有该等距-移距修形摆线轮的RV减速器的传动效率高达85%,相比于装有传统拟合转角修形摆线轮的RV减速器,该新型RV减速器在重载情况下的噪声和温升均显著降低,承载能力得到了明显提高。     

关于修形齿轮的试验

齿轮传动特别是高速重载齿轮传动,常采用轮齿修形来减少由于轮齿受载变形所引起的啮入啮出冲击、改善啮合过程中齿面载荷分配特性;减少振动、噪声和动载;提高轮齿抗擦伤胶合的能力。本文讨论和分析了修形齿轮和非修形齿轮在试验台上加载试验结果,从而证实了修形的实际效果.     

机器人RV减速器摆线轮修形的理论研究

针对机器人RV减速器摆线轮,基于单齿无侧隙失配修形的理念,将二阶抛物线修形量沿法线方向直接叠加至摆线轮的理论共轭齿廓,推导了修形后摆线轮齿廓的齿面方程。通过控制齿廓修形系数,可控制齿廓曲线不同啮合位置的修形量。所提出的抛物线修形方法与传统的等距加移距组合修形方法不同点是:在摆线轮主要工作段,修形后的齿廓更加逼近完全共轭齿廓。在Matlab中编写了摆线针轮传动的TCA程序,形成了抛物线型传动误差,证明该修形方法的合理性,从而为RV减速器摆线轮的修形设计提供了新的思路。     

船舶斜齿轮动态特性和修形研究

针对斜齿轮啮合过程引起齿面疲劳破坏和冲击的问题,对斜齿轮动态特性和修形进行了分析研究。首先,考虑侧隙对齿轮啮合冲击的影响,建立了轮齿啮合动力学模型;利用Adams软件建立了刚柔耦合模型,得到了齿轮的角速度和负载转矩;其次,建立了斜齿轮的有限元模型,得到了最大接触应力的位置和曲线;最后,采用圆弧修形的方法,得到了修形后从动轮的角加速度、负载转矩、应力变化曲线。研究结果表明,短修形有效改善了齿面接触强度,为齿轮的疲劳寿命和传动效率分析提供了依据。     

摆线轮齿廓指数修形接触受力和传动精度研究

RV减速器因其精度高、效率高、体积小等优势,在机器人领域占主导地位。摆线轮作为RV减速器的关键部件,直接影响着RV减速器传动系统的各项性能。为了提高摆线针轮的啮合性能,将针齿半径构造为关于转角的指数函数进行修形,建立修形后的齿廓方程。结合算例,对比修形前后的摆线轮齿廓曲线和曲率半径,计算了修形后曲柄旋转0°～360°时摆线轮与针齿的接触压力和传动误差。指数函数修形在摆线轮工作段保持了理论齿廓曲线,克服了传统修形方法修形量偏大的问题,保证了啮合的平稳性,并提高了摆线轮的强度和传动的精度。     

高变位齿轮的修形研究

针对海洋钻井平台减速器高变位齿轮在低速重载工况中存在啮合冲击大、齿面容易胶合、传动噪音大的问题,选取了减速箱高速级一对齿轮副进行了分析建模,通过改变齿形参数对齿轮在抗胶合安全系数、轮齿啮合质量和传递误差进行了研究,提高了齿轮的传动质量,采用合理的修形参数和修形方法对齿轮各方面参数进行了研究和测试,最后对修形前、后齿轮强度等参数进行了对比分析。研究结果表明,通过合理的修形设计,能够改善齿轮啮合质量,提高齿轮的抗胶合能力,降低齿轮传动误差和噪声,这对低速重载齿轮修形在实际工程上的应用提供了参考依据。     

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。     

RV减速器摆线轮齿廓多目标修形的优化与研究

在RV减速器的修形过程中，存在难以保证RV减速器承载能力和传动精度能够综合提升的问题，且以往关于修形的研究大多数都是单目标修形，为此，提出了一种以RV减速器承载能力和回差为目标的优化方法，并使用RV减速器综合性能检测台对修形后的RV减速器进行了回差动态实验。首先，考虑了摆线轮修形后的齿廓方程以及修形所需要RV减速器的具体参数，并对标准摆线轮产生的接触力进行了分析；然后，确定了摆线轮和针齿最大接触力的位置，得出了摆线轮齿作用力的计算方法；比较了摆线轮与针齿之间的初始啮合间隙以及摆线轮与针轮变形量的大小，对同时啮合的齿数进行了判断，采用MATLAB迭代计算的办法，计算了准确的最大接触力，并使用赫兹公式算出了最大接触力；最后，分析了不同的修形方式对回差的影响，并建立了多目标优化模型，采用改进后的NSGA-Ⅱ算法gamultiobj遗传算法进行了寻优，求解得到了最小适应度下的较优修形量；为验证该修形方法的准确性，使用RV减速器综合性能检测台对修形后的RV减速器进行了回差动态实验。研究结果表明：经过优化后摆线轮齿间最大接触应力相较于等距修形和移距修形分别降低了11%和13%,优化后的回差为0.0...     

矿用机械式挖掘机提升减速器齿轮齿向修形研究

大型矿用机械式挖掘机提升减速器齿轮为低速重载硬齿面齿轮,挖掘过程中不可避免会出现齿轮偏载现象,通过对齿轮齿向修形以达到提高其承载能力、改善其接触状态的目的。在建立齿轮薄片理论模型的基础上,运用挖掘机挖掘过程载荷谱确定提升减速器齿轮齿向修形参考载荷,将修形参考载荷作用下的齿轮接触应力最小作为目标,进行提升减速器各级小齿轮(主动轮)的轮齿螺旋线修形,进而将不会出现过大的齿面边缘载荷为目标,进行各级小齿轮的齿向鼓形修形。相比修形前,修形后的齿轮的齿面接触应力显著降低,并且齿面边缘接触状况明显改善。仿真研究结果表明,大型矿用机械式挖掘机提升减速器齿轮齿向修形,对提高齿轮承载能力和改善齿面接触状况均具发挥了积极作用。     

基于有限元法的斜齿轮齿廓修形技术研究

研究了基于有限元法提取斜齿轮精确齿廓修形量的方法,提出了一种考虑修形齿面变化和齿根变化的齿廓修形新方法。重点介绍了全齿分析模型的建立,修形量的提取方法与二次修正方法。对修形前后斜齿轮齿面接触应力变化、接触区域改变和接触应力分布进行了对比分析研究,证明了这种新的修形方法能够很好的改善斜齿轮的传动性能,消除边缘接触,改善齿面啮合性能。