HGT准双曲面齿轮精确建模和加载接触分析

包含工作齿面和齿根过渡曲面的齿轮完整的三维几何模型是进行有限元分析等的基础。论文以加工方法HGT为研究对象,根据格里森HGT准双曲面齿轮的加工方法和加工原理,并以摇台机床为基础,推导了理论工作齿面方程和齿根过渡曲面方程,在此基础上建立了三维几何仿真模型,并对齿轮副进行了轮齿加载接触分析,得到齿轮副在拟真实工况下的齿面印痕、传动误差曲线和载荷分配系数。最后通过切齿试验验证了理论推导的正确性。仿真和试验结果表明：1) 齿轮重合度大,传动平稳;2) 当大轮加载扭矩超过一定值（文中为500N.m）时,轮齿会出现边缘接触。该研究为齿轮的强度和振动分析等提供了可靠的前提条件。     

克林贝格准双曲面齿轮齿面建模及接触分析

通过分析克林贝格制Cyclo-palloid摆线齿准双曲面齿轮的齿面展成过程,建立了包括齿根过渡曲面的全齿面模型,并据此生成了轮齿三维模型;针对过去轮齿接触分析(tooth contact analysis,TCA)数学模型未考虑法矢的第3个分量以及接触椭圆的计算需借助于对两配对齿面主曲率和相对曲率的复杂推导,提出了一种改进的TCA模型,避免了TCA结果可能出现的几何上不准确的情况,且对于接触椭圆的计算只需要知道两配对齿面的方程,因而避免了复杂的齿面曲率计算。最后基于此模型,编制了克林根贝格制Cyclo-palloid摆线齿准双曲面齿轮的全齿面生成以及TCA程序,通过与已有实例以及滚检试验结果的对比分析,验证了此方法的可行性,为后续轮齿承载接触分析打下了基础。     

乏油状态下准双曲面齿轮传动润滑机理分析

在工程实际中,准双曲面齿轮不可避免地因润滑剂供给不足导致乏油问题,鉴于此,综合考虑了啮合区接触几何、粗糙形貌、入口区供油量、啮合界面速度矢量任意性等因素,建立了乏油状态下准双曲面齿轮传动界面任意速度矢量润滑分析模型,开展了乏油分析模型结果与文献实验数据的对比研究,数值分析了不同入口区供油量条件下准双曲面齿轮传动界面啮入点、啮合中点和啮出点的油膜演变规律,探讨了转速对不同供油量条件下传动界面润滑性能的影响。结果表明：乏油分析模型结果与文献实验数据取得了良好的一致性;随着入口区供油量的减小,3个啮合点油膜厚度的差异逐渐减小,当供油量减小到某一值时,3个啮合位置的油膜厚度基本一致;在不同的供油量下,转速对润滑状态的影响较为显著,油膜厚度随着转速的增加而升高,但是,转速升高到某一值时,乏油条件下的油膜厚度值将趋于稳定,而充分供油条件下的油膜厚度值将会继续增大。     

准双曲面齿轮接触斑点的图像处理方法研究

准双曲面齿轮的接触斑点是衡量其啮合质量的重要指标之一.随着计算机图形技术的发展和完善,基于计算机图形技术的快速检测方法逐渐被应用到轮齿接触斑点检测领域.作者提出了一种新的准双曲面齿轮接触斑点的图像处理方法,这种方法首先对采集的准双曲面齿轮接触区图像进行预处理,然后提取齿面和接触斑点边界,进而将齿形轮廓和接触斑点进行二维重构,在此基础上对接触斑点的大小、位置和方向进行详细的数学评价.     

准双曲面齿轮几何设计新方法

介绍了准双曲面齿轮几何设计的基本原理。通过准双曲面齿轮副节锥的几何关系，建立了节锥参数的一组基本方程。在这组方程的基础上，提出了一种几何设计的新方法，并给出了一个计算实例说明这种方法。     

驱动桥准双曲面齿轮传动系统振动特性分析

为掌握驱动桥振动响应的影响规律,实现驱动桥动态特性的主动控制。以驱动桥准双曲面齿轮传动系统为研究对象,考虑主从齿时变啮合刚度、阻尼、传动误差和冲击等激励,基于集中质量法构建驱动桥齿轮传动系统的多变参数耦合振动模型,并依据牛顿第二定律推导其振动微分方程组,采用RK算法求解方程组。对比准双曲面齿轮修形优化前后主、从动齿轮的垂直、扭转和轴向的振动数值解,并讨论了输入转速和加载扭矩的改变对系统振动特性的影响规律。结果表明：优化后的齿轮运转振动值减小;主从齿的垂直和轴向振动规律复杂,处于近似混沌运动状态;扭转方向上呈现拟周期运动;输入转速和加载扭矩的改变对主从齿轴向振动影响最大,垂直方向次之,扭转方向最小。进一步对驱动桥总成进行振动测试分析,结果表明：新状态样件的动态性能更优,测试数据的趋势与理论分析结果符合较好。     

准双曲面齿轮刀具CAD图形处理技术

根据准双曲面齿轮的啮合理论建立了切削准双曲面齿轮的几何模型。介绍了准双曲面齿轮刀具ＣＡＤ的图形处理技术。采用几何体素构造法和变差几何法参数化实体造型来实现模型的快速实时生成，从而提高了运算速度，处理功能和应用的灵活性。     

高齿制准双曲面齿轮的优化设计

提出了一种准双曲面齿轮的优化设计方法。这种准双曲面齿轮采用长齿高制设计,可在现有机床上使用标准系列刀具加工。     

基于UG的准双曲面齿轮的加工仿真

阐述了准双曲面齿轮的切齿加工原理,运用该原理绘制了切齿运动坐标图,同时创建了控制切齿加工运动的数学表达公式。基于该原理和公式,具体描述了准双曲面齿轮的仿真加工在UG中的实现过程,通过控制齿坯和刀盘的相对位置和运动,对一对准双曲面齿轮的齿坯进行了仿真切齿,得到了一对齿形良好、齿底无根切的齿轮副,有效地缩短了产品开发周期,提高了准双曲面齿轮的开发效率。     

双圆弧齿轮传动中轮齿的啮合冲击

本文对双圆弧齿轮传动中轮齿的冲击问题进行了探讨．从轮齿啮入冲击起因分析入手，建立了误差与冲击参量间的定量关系．又据弹性体碰撞时的能量转换关系，导出了啮入冲击冲击力的计算公式．本文还以啮合点啮出过程轮齿承载的物理模型为基础，从刚度变化的角度研究了轮齿啮出过程的冲击问题并提供了啮出冲击力的求解方法．     

刀倾全展成准双曲面齿轮的切齿设计

为提高准双曲面齿轮的啮合性能,对刀倾全展成(HGT)准双曲面齿轮进行切齿设计研究.以局部综合法(Local Synthesis)为基础,并依据格里森准双曲面齿轮的加工原理,得到满足一定啮合性能的加工参数,并采用该参数对齿轮副进行轮齿接触分析(TCA).从齿面印痕和传动误差曲线可以看出,齿轮副重合度大,传动平稳,可通过调整局部控制参数来改变齿轮的啮合性能,验证了切齿设计的正确性.该方法可通过对设计参考点及其领域内的啮合条件进行预控,达到对齿面啮合质量的控制.     

高齿制准双曲面齿轮的根切

推导出了一种判断准双曲面齿轮根切与否的方法，为高齿制双曲面齿轮的设计提供了无根切依据。     

基于Ease off的准双曲面齿轮多目标优化

为实现准双曲面齿轮的多目标优化,建立了神经网络代理模型,用以描述Ease off修形参数和传递误差、齿根应力、啮合损失功率的关系。首先,利用动力学软件MASTA建立准双曲面齿轮驱动桥模型,基于敏感度系数矩阵,推导出齿面偏差二阶泰勒展开式对应的机床修形加工参数,建立修形齿轮模型。其次,通过MASTA的加载齿面接触分析功能计算修形齿轮模型的传递误差、齿根应力、啮合损失功率,最终建立神经网络代理模型。最后,采用NSGA-Ⅱ多目标优化算法优化代理模型,进行对比验证。结果表明：采用本多目标优化方法可有效降低准双曲面齿轮的传递误差、齿根应力、啮合损失功率。     

准双曲面齿轮冷摆辗加工新方案及其可行性分析

为了解决准双曲面齿轮冷摆辗技术存在的模具结构复杂、摆辗力相对较大等缺陷, 提出了一种新型冷摆辗方案, 它简化了模具结构, 采用局部线接触连续塑性成形;为了证明这种方案的可行性, 对梯形模具与轮齿的接触线进行了研究, 发现其与成形法磨齿加工中砂轮与齿面的接触线完全重合;在UG6.0中建立三维仿真模型, 并将其分别导入到ADAMS、DEFORM-3D软件中进行运动学、动力学和成形过程的数值模拟仿真.仿真结果证明了此方案的运动精确性.     

一种HFT准双曲面齿轮三维模型建模方法

针对HFT准双曲面齿轮齿面坐标难以获取的问题,本文提出了一种基于MATLAB的齿面数学模型建模方法,并且可以自动计算齿面坐标。本文根据Gleason机床建立从刀具到工件坐标变换矩阵,接着根据齿轮机床加工参数和齿胚参数建立齿面坐标求解方程,然后依据齿轮加工原理得到齿轮啮合中点估计值,以此点作为初始值求解齿面上其它点坐标,最后建立HFT式准双曲面齿轮齿面坐标求解程序SURFACE。为验证所提出方法,以某汽车准双曲面齿轮为例得到齿轮齿面坐标,导入到CATIA软件中得到齿轮组三维模型,对比所建立模型与实际齿轮面之间差异,可以看出所建立齿面与实际齿面差异较小,此方法可应用到此类齿轮的求解。     

汽车驱动桥准双曲面齿轮齿根弯曲应力预测与试验

有限元法是预测汽车驱动桥准双曲面齿轮齿根弯曲应力的重要方法,但单独准双曲面齿轮有限元模型约束条件难以确定,为此本文建立了基于整体驱动模型准双曲面齿轮齿根弯曲应力有限元分析模型,并对齿根应力仿真结果与台架试验进行了对比。选用ABAQUS/Standard建立了驱动桥准双曲面齿轮静态啮合模型,仿真结果表明:本文研究的整体驱动桥准双曲面齿轮在啮合过程中小齿轮齿根弯曲应力在靠近大端出现最大值,齿根部位先受到压应力,再受到拉应力;大齿轮齿根弯曲应力在靠近小端出现最大值,齿根部位先受到拉应力,再受到压应力。最后,搭建了驱动桥静扭试验台,并对驱动桥大齿轮齿根弯曲应力进行测量,将台架试验与仿真结果进行了对比分析,对比结果表明,所建立的有限元模型准确可靠,可将此建模方法应用于类似的齿轮齿根弯曲应力分析。     

双圆弧谐波齿轮传动柔轮齿廓参数的优化设计

“双共轭”啮合区间对提高双圆弧谐波齿轮传动扭转刚度和传动精度有重要作用,提出一种增大“双共轭”啮合区间的方法。综合利用分段函数和啮合不变矩阵建立柔轮齿廓弧长参数方程和理论啮合方程,可有效简化谐波传动理论共轭齿廓的求解过程。基于此,以缩小共轭齿廓间差异为目标建立优化目标函数,对柔轮齿廓分别以公切线倾角、公切线纵向长度和凹圆弧齿廓半径为自变量进行单参数及多参数优化设计。研究结果表明,该优化设计方法可实现柔轮齿廓参数的合理选择,保证谐波传动“双共轭”运动的精度。     

双螺旋法切削准双曲面齿轮的齿面误差修正

本文研究了双重螺旋法同步切削准双曲面齿轮凹凸两面的齿面误差修正问题.首先,建立了双重螺旋法切削准双曲面齿轮的数学模型;其次,通过测量中心得到齿面离散点的坐标,计算离散点的法向误差;第三,建立了齿面误差修正模型,并采用含信赖域策略的Levenberg-Marquard算法和最小二乘法对齿面误差进行修正;最后,利用对齿面误...