含误差的直齿轮的齿廓修形

依据齿轮传动载荷与轮齿变形的关系,推导出定载荷条件下,修形直齿轮静态传动误差与齿对综合修形参数的关系表达式。提出含制造误差修形齿轮修形参数的确定原则:理论设计修形齿轮的最大综合修形量应能消除含误差齿廓轮齿在啮入和啮出位置产生的几何干涉,理论设计修形齿轮的静态传动误差应保持最小的变化。给出了合制造误差修形直齿轮修形参数的计算公式,阐述了相应的确定方法。系统动态响应计算表明该方法所获得的修形齿轮具有良好的减振效果。     

直齿轮齿廓修形的实验研究

对3种不同齿廓修形参数的渐开线直齿轮进行了振动和噪声的传动实验研究。实验结果表明，按下述原则设计的修形直齿轮具有较好的减振降噪效果：不计误差的理论设计修形齿轮的最大综合修形量应能消除含误差齿廓轮齿在啮入和啮出位置产生的几何干涉，理论设计修形齿轮的静态传动误差应保持最小的幅值变化。     

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。     

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.     

高速渐开线斜齿圆柱齿轮齿廓修形技术研究

高速渐开线斜齿圆柱齿轮啮合频率高且传递功率大,为使高速齿轮箱平稳运行,减少由于轮齿受载变形和制造安装误差引起的啮入、啮出冲击,降低齿轮箱运行噪声并改善其润滑状态,齿廓修形十分重要.利用Pro/E软件建立斜齿轮啮合模型,通过接口程序,将模型导入ANSYS-Workbench软件中进行仿真分析,得出齿廓修形的各项参数.经验证,修形后的齿轮等效应力峰值略有上升,而接触应力峰值大幅降低,且消除了干涉,提高了高速齿轮传动的平稳性.     

谐波减速器中双圆弧柔轮的齿形修形及试验研究

针对实际工况中,谐波减速器双圆弧柔轮在啮合传动过程中存在齿轮干涉问题,基于柔轮与刚轮齿面接触分析的有限元法,对柔轮轮齿采用两段螺旋线修形方法进行修形,然后对样机进行了综合性能测试。结果表明,修形后的柔轮对刚轮齿面接触应力最大为72 MPa,相比修形前减小了368 MPa,且修形后的柔轮其他位置的齿面接触应力略高于修形前,不仅有效避免了齿轮干涉问题,还提高了谐波减速器的啮合传动性能;样机的对比测试也验证了柔轮修形后的谐波减速器各项传动性能均优于修形前。该项研究为谐波减速器系统的动态特性和啮合特性分析提供了有益参考。     

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。     

齿轮修形对大功率风电增速器传动误差的影响研究

以某大功率风电增速器为研究对象,介绍了齿轮微观修形的基本理论。应用Romax软件建立风电增速器整机模型,分析了轮齿修形前后齿面的应力分布情况,给出了使动态传动误差波动较小的齿向修形和齿廓修形的范围。对比分析了齿面微观修形方式对传动误差的影响,研究了轮齿修形对传动误差影响的基本规律。在此基础上,给出了相同修形参数不同载荷工况下传递误差的变化趋势。结果表明,合理的轮齿修形量能够有效改善由于制造误差和轴变形造成的齿面偏载现象,同时降低了传动误差的波动,为风电增速器轮齿修形提供了参考。     

天文望远镜传动直齿轮齿廓修形设计

采用高次幂、短修形方式设计望远镜传动直齿轮,既满足重合度要求,又可改善齿轮的静传动误差,还能消除齿顶刮行现象,避免应力集中。定义空载传动误差设计曲线为齿廓修形参数,根据虚拟加工过程,建立修形齿廓方程。采用轮齿接触分析理论,结合有限元法,计算了空载传动误差曲线、齿轮承载变形曲线以及静传动误差曲线、并计算了定载荷情况下,考虑齿距误差的齿廓修形方程。结合仿真算例,对比未修形齿轮与修形齿轮的静传动误差以及主动轮齿顶处的应力,表明修形效果明显。     

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。     

参数化修形的直齿轮副啮合性能研究

齿轮的参数化修形设计可以快速、有效地改善轮齿啮合性能。在UG中建立全参数化的直齿圆柱齿轮模型,针对某一工况进行参数化的齿廓与螺旋线联合修形,在Hypermesh和Workbench中对其进行有限元仿真,获得不同修形情况的齿轮啮合特性。对比仿真结果可知,针对同一工况,选择合适的修形方式、修形参数值可以明显改善啮合效果。同时,通过齿轮台架试验,对比修形前后的齿轮振动数据,发现经过修形的齿轮振动特性明显优于未修形齿轮。结合仿真与试验结果分析可得,螺旋线鼓形修形对于齿面偏载有较好的改善效果;齿廓修形能明显改善轮齿间的载荷分配;综合齿廓与螺旋线修形可以快速得到最佳修形方式及修形量,缩短研发周期。研究为实际工程提供了重要理论参考。     

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.     

二级斜齿圆柱齿轮传动齿向综合修形优化研究

轮齿修形是改善齿轮传动性能的有效措施之一。以某二级斜齿圆柱齿轮减速器为对象,通过静强度分析和传动误差分析,发现高速级齿轮的接触强度安全系数偏低,存在齿面点蚀的危险;传动误差方面,低速级传动误差相对较大。为改善传动性能,考虑采用齿向鼓形修形及齿向斜度修形相结合的综合修形措施。基于Romax Designer软件,选择遗传算法对齿向综合修形进行了优化研究,得到了相应的优化修形方案。修形后的分析结果表明:接触强度安全系数有所增大,传动误差也有明显减小。     

修形人字齿轮传动系统动态特性分析

利用抛物线代替齿条刀具切削刃上的部分直线,实现人字齿轮齿高修形;通过预控抛物线型传动误差,结合刀具切削刃的方程,推导齿条刀具与轮齿的啮合方程,实现人字齿轮齿向修形。建立人字齿轮弯-扭耦合动力学模型和系统的振动微分方程。根据人字齿轮轮齿接触分析方法(TCA)求出齿高修形和齿向修形齿轮的传动误差,并作为误差激励代入人字齿轮动力学方程中,进行修形人字齿轮的动特性研究。通过计算得出预控抛物线传动误差修形可以降低人字齿轮传动的动载系数,从而更有效地达到减振降噪的目的。     

关于齿廓修形的研究(二)

二、齿廓修形对于渐开线齿轮传动,周期性的啮入、啮出冲击及相应的顶刃刮行是产生齿轮振动和噪声的重要因素。为了改善其传动性能,行之有效的方法是对齿廓进行修正。经过修形后的齿形称为渐开线齿轮的设计     

高速透平单斜齿轮弹热变形及其修形研究

针对高速透平单斜齿轮传动在啮合过程中产生的啮入冲击大、齿向偏载明显的问题,对造成上述现象的单斜齿轮弹性变形和热变形进行了研究,提出了适合高速透平单斜齿轮的修形措施。对齿廓修形中的齿顶修形高度通过二种不同的计算方法进行了比较,确定了比较合适的齿顶修形高度计算方法;对计算齿顶修形量时要考虑的基节偏差,齿形误差等作了量化处理;从而确定了高速透平单斜齿轮的齿廓修形和齿向修形方法;应用该方法对一台高速齿轮箱产品的单斜齿轮实施了修形,并与同等线速度未修形的高速齿轮箱进行了空负荷试车数据对比。研究结果表明,修形齿轮箱的噪声下降了3 d B(A)~4 d B(A),振动降低了2μm~3μm;可见通过修形能有效地改善轮齿的啮合性能,降低振动和噪声。     

齿轮齿廓变形规律、传动误差和接触印痕的分析方法研究

通过渐开线齿轮的LTCA分析,获得轮齿的受载变形/刚度变化曲线;采用切片法研究了齿宽方向鼓形修形与齿轮错位对啮合刚度的影响,提出了齿廓啮合变形曲线的便捷分析计算方法,进而获得了包括齿廓修形、齿宽修形在内的齿轮传动误差曲线和接触印痕图,这对齿轮传动误差和接触状态分析和修形优化有着明确的指导作用;并通过Romax商业软件对该方法进行了验证。     

齿轮修端机的研制

对于双圆弧齿轮传动,周期性的啮入啮出冲击及齿端部的铲刮现象是齿轮传动产生振动和噪声的主要原因,合理的轮齿修形是改善齿轮传动性能、降低振动和噪声的最有效方法。此外,从双圆弧齿轮弯曲强度的角度来看,轮齿端部的抗弯曲强度较差,这也是双圆弧齿轮易崩角的原因。因此,我们希望轮齿在啮合过程中,位于端部的接触迹所受载荷尽可能小,端部修簿正是达到这一目的的有效途径。     

基于接触有限元分析的渐开线齿轮修形曲线的研究

为了减小齿轮啮合冲击,研究了齿轮修形三要素确立方法和探讨了修形曲线优化方式。建立渐开线标准齿轮三维啮合模型,进行有限元接触分析,将啮合线方向综合弹性变形作为修形量,再对比短、长修形方式下齿面接触应力分析结果,发现短修形具有更好的修形效果。并针对二次曲线和正弦曲线下齿轮修形结果的各自优缺点,将两者组合成新的优化曲线对齿轮修形,分析该设计方案的仿真效果和特点,研究表明,该种修形方式消除了齿轮啮入和啮出冲击时的应力突变现象,为渐开线齿轮提供了新的修形曲线。     

以优化承载能力为目标的RV减速器摆线轮齿廓修形方法

摆线轮齿廓修形对于RV减速器的性能具有至关重要的影响。为合理选择修形方法及修形参数,改善摆线轮齿面的受力状态,提出了一种以优化承载能力为目标、基于粒子群优化算法的摆线轮齿廓等距-移距修形方法。以RV-60E减速器为优化实例,对摆线针轮传动部分进行了力学分析;以减少针齿的最大承载能力为目标,建立了摆线轮修形量的数学模型;利用所提优化设计方法求得所需的修形参数及齿廓曲线。通过与等距修形、移距修形及拟合转角修形方法的比较发现,基于粒子群优化算法的摆线轮齿廓修形方法中针齿最大接触力分别减少了15.9%,16.0%和11.8%,提高了RV减速器的承载能力和寿命。