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...     

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。     

内斜齿轮拓扑修形与传动误差仿真研究

为提高内斜齿轮传动副的啮合性能,提出一种内斜齿轮拓扑修形方法。根据齿廓、螺旋线修形原理推导得出内斜齿轮修形齿面方程;预置齿廓、螺旋线修形系数,运用齿轮啮合原理构建内斜齿轮副的接触分析(TCA)模型,得出在不同的修形系数下的传动误差;通过有限元仿真分析,得出在不同的修形系数、不同载荷下的传动误差。结果表明,在不同的工况条件下应选择不同的修形系数才能满足使用要求,该方法对成形磨削的拓扑修形内斜齿轮设计提供了参考。     

齿廓方向修形的斜齿面齿轮啮合特性研究

主要研究了修形面齿轮副传动的啮合特性.提出了一种沿齿廓方向抛物线修形的面齿轮齿面结构,对传统斜齿面齿轮和修形的斜齿面齿轮副的啮合进行了比较.计算机仿真表明,修形的斜齿面齿轮传动啮合性能明显改善,接触路径沿两齿面齿长方向分布,有效避免了边缘接触;啮合区域对安装误差较为敏感,特别是轴夹角误差的大小,对啮合印痕在齿面上分布的影响尤其明显,容易导致接触区域向面齿轮的大端和小端偏移.     

斜齿轮副齿面修形承载接触动力学分析

为提高斜齿轮副的啮合性能,以斜齿圆柱齿轮副为研究对象,建立斜齿轮副的三维实体建模与装配,使用ANSYSWorkbench对不同修形参数的齿轮副承载能力进行瞬态动力学仿真分析。通过详细论述对齿轮副从建模到Workbench仿真分析结果的设置步骤,求解不同修形系数下齿面的承载接触应力、剪切应力与等效应力云图,得出接触应力和传动误差变化曲线,观察不同的修形系数对齿面承载接触能力的影响变化。结果表明：齿廓修形对传动误差幅值影响较大,齿向修形对齿面接触区域影响较大。     

船舶斜齿轮动力学分析和修形研究

针对齿轮啮合受到时变负载影响,引起齿面疲劳损失和冲击的问题,对齿轮动力学性能和修形进行了研究,首先利用ADAMS建立了刚柔耦合模型;然后基于不同修行方法,得到了修形前后的时变载荷曲线;最后应用ANSYS Workbench软件对多耦合齿轮传动系统进行模态分析,并利用瞬态动力学模块得到了修形前后齿轮啮合动态应力变化曲线。研究结果表明,在斜齿轮三齿和两齿交替啮合过程中,抛物线长修形传动性能优于圆弧短修形,可为齿轮动力学分析提供有效依据。     

基于弹流摩擦副刚度的直齿轮修形研究

首次在直齿轮修形时考虑了弹流润滑的影响,提出用齿轮弹流摩擦副啮合刚度取代传统齿轮啮合刚度计算最大修形量进行齿轮修形的新方法。基于弹流润滑理论,将弹流油膜简化为线性化的弹簧阻尼,建立了线接触摩擦副的摩擦学―动力学耦合模型,运用数值方法求得齿面弹流摩擦副刚度;采用ISO齿轮啮合刚度定义分别计算出齿轮的啮合刚度和齿轮弹流摩擦副啮合刚度,并基于两种不同的齿轮啮合刚度计算最大修形量,进行齿轮修形;通过Creo分别建立了标准齿轮、ISO方法修形齿轮、基于弹流摩擦副啮合刚度修形的齿轮啮合模型,运用Adams和Romax对3种齿轮副的动态啮合力、角加速度和传动误差进行了仿真和比较,并将基于弹流摩擦副啮合刚度计算的最大修形量和一些工程实际修形齿轮的修形量进行了对比。结果表明,计入弹流润滑影响后,齿轮刚度明显降低,导致齿轮最大修形量增大,且基于弹流摩擦副刚度的修形效果优于ISO方法的修形效果,齿轮动力学性能和传动性能改善明显,并且修形量的理论计算值也更贴近于工程齿轮的实际修形量。     

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%。     

Ease-off拓扑修正的准双曲面齿轮齿面修形方法

为了提升驱动桥准双曲面齿轮传动的啮合性能,针对准双曲面齿轮刀倾半展成法(HFT)提出一种Ease-off拓扑修正方法。在建立齿面共轭啮合数学模型的基础上,推导出小轮基准齿面方程,通过计算小轮实际齿面与基准齿面之间的偏差,构建出Ease-off拓扑。借助二阶多项表达式对Ease-off拓扑分解,计算出齿面失配系数,通过调整齿面失配系数构建出修正Ease-off拓扑。通过比较当前Ease-off拓扑与修正Ease-off拓扑,消除小轮当前齿面与修正齿面之间的偏差,反求出小轮加工参数。最后以一对准双曲面齿轮为例进行齿面拓扑修形与磨齿加工,实际齿面印痕与仿真结果一致,验证了齿面拓扑修形方法的有效性。齿面加载接触分析结果表明,修形后齿面接触应力分布得到了改善,实际载荷下齿面接触重合度增加,从而验证了修形方案的合理性。     

风电齿轮箱齿轮修形设计及研究

通过研究分析轴齿轮的变形,从而确定轴齿轮的螺旋线修形;通过齿轮动力学数学建模为传动误差提供理论基础。对某2 MW风电齿轮箱输出齿轮副齿轮进行齿轮修形设计;利用KISSsoft软件对齿轮副进行齿廓修形,根据MASTA软件对某2 MW风电齿轮箱进行建模,根据输出轴齿轮变形及相关公式设计输出齿轮轴齿轮的螺旋线修形;根据风电齿轮箱仿真分析比较修形前后齿轮齿面载荷分布、传动误差各项性能指标。根据某2 MW风电齿轮箱的试验研究分析各个工况下输出端振动速度的情况以及齿轮啮合情况,分析确定修形的合理性。     

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。     

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。     

双鼓修形直齿圆柱齿轮加载接触分析

研究了一种新的圆柱齿轮传动修形方法,即齿轮双鼓修形。推导了圆柱齿轮在外载荷作用下的弯曲变形量,建立了双鼓修形齿面方程,确定了基于弯曲变形量的修形系数;并通过Matlab将修形前、后的齿轮齿面点进行了程序设计及运算。导入UG后建立了修形前、后的装配模型,利用涉入量法实现了对接触区的模拟,并通过ANSYS进行了应力分析,得到了加载时齿轮的等效应力分布情况。啮合性能分析表明,修形后的齿轮副具有良好的啮合性能,验证了修形理论的正确性。     

渐开线直齿轮修形的有限元分析与研究

针对不同修形曲线对齿轮修形产生不同效果的问题,首先推导出了渐开线参数方程和修形曲线的齿廓参数方程,然后应用Pro/E建立了标准渐开线直齿轮与修形齿轮的三维模型,最后利用ANSYS Workbench的瞬态动力学模块对其进行了有限元分析;通过仿真得出了渐开线直齿轮和修形齿轮在啮合过程中的齿面接触应力的变化曲线.研究结果表明,在齿轮传动时的单双齿啮合交替时及啮入/啮出时,Walker修形曲线较直线修形曲线具有更好的修形效果,但同时两种修形曲线都导致了齿轮重合度的降低,增加了单齿啮合区,为修形齿轮的设计提供了数值实验依据.     

计入轴线偏差的斜齿轮副齿面磨损分析

针对齿轮轴线偏差会加剧齿面磨损的问题,提出了一种综合了数值仿真和有限元的方法,对齿面磨损进行了仿真分析。以单对斜齿轮副为研究对象,基于Archard磨损公式,建立了计入轴线偏差的齿面磨损深度解析模型;在此基础上,分析了轮齿螺旋角修形、渐开线鼓形修形对齿面最大磨损深度的影响,并据此制定了减缓齿面磨损的轮齿综合修形策略。研究结果表明:同一工况下,斜齿轮垂直平面轴线偏差比水平轴线偏差对齿面磨损的影响更为显著;采用渐开线鼓形修形与螺旋角修形的综合修形方式可降低齿轮轴线偏差对齿面磨损的影响;该研究结果可为减缓齿面磨损过程制定出合适的修形策略。     

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。     

齿轮综合修形方法的研究

在齿轮副传动过程中,弹性变形和安装误差是造成传动误差的主要来源,通过分析齿廓修形和齿向修形的不足,提出了一种新型的修形方法——综合修形,来提高齿轮副传动平稳性与承载能力;根据轮齿啮合弹性变形的规律确定了综合修形的相关参数,并推导出其计算公式.最后用有限元方法验证了综合修形可以明显改善齿轮副的齿面受力状态.     

圆弧齿廓刀具及齿向鼓形的斜齿轮拓扑修形

齿轮修形是改善齿轮传动特性的一种重要手段。提出了新的齿廓方向刀具圆弧修形及齿向鼓形修形的拓扑修形方案,利用齿轮啮合原理、齿轮接触分析(TCA)技术设计了修形参数,并研究了修形齿轮的误差灵敏度,包括螺旋角和压力角误差对接触印痕及传动误差的影响。研究表明,这种修形方案的误差灵敏度低,而且没有边缘接触,啮合性能较好。研究成果为斜齿轮修形设计提供了理论依据。     

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。     

直齿轮减振修形优化设计

为了提高齿轮副实际齿面啮合性能,设计齿廓修形曲面,与理论齿面叠加构造了直齿轮实际修形齿面,结合TCA、LTCA技术,建立考虑啮入冲击、刚度激励的直齿轮弯扭耦合的多齿对振动模型,以传动误差幅值、啮合冲击、啮合线向相对加速度均方根最小进行多目标优化,设计了最佳修形齿面。研究表明:无修形齿轮的传动误差幅值随载荷增加而增大,修形后随载荷增加重合度逐渐增大,幅值会产生波动,然后保持稳定,修形后直齿轮啮入啮出端载荷明显降低,因此啮合冲击降低;该方法确定的齿轮修形参数精确、有效,能大幅度减小齿轮的振动。