基于多目标优化的差速器齿轮修形

为降低差速器齿轮在传动过程中的振动和噪声,采用了行星齿轮齿廓修形和偏心螺旋线修形。通过KISSSoft分析了齿廓修形量、螺旋线修形量、螺旋线修形因子Ⅰ和螺旋线修形因子Ⅱ对传动误差峰值差、齿面最大接触应力、行星齿轮齿根弯曲应力和半轴齿轮齿根弯曲应力的影响,通过Minitab建立4个响应量的回归方程,得到以传动误差峰值差最小、齿面最大接触应力最小以及行星齿轮齿根弯曲应力不大于1 100 MPa为目标的修形方案,修形后传动误差峰值差降低了11.39%,齿面最大接触应力下降了3.89%,行星齿轮和半轴齿轮的齿根弯曲应力分别下降了4.40%和5.62%。最后,采用有限元仿真分析,验证了修形后的差速器齿轮的疲劳寿命满足要求,并通过台架试验进行了验证。     

正交面齿轮副小轮齿面鼓式修形技术研究

齿轮修形可有效改善齿轮的传动性能,使齿轮副之间的传动更加平稳,目前面齿轮传动修形研究多以圆柱小齿轮为主,文章对渐开线圆柱齿轮齿廓修形和齿向修形原理进行了综合论述,针对鼓式修形技术,推导了齿向鼓形修形齿面方程,并得出双鼓修形齿面方程,为改善面齿轮传动性能提供借鉴与参考。     

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。     

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。     

汽车传动齿轮修形优化分析

分析了齿廓误差和齿向误差对齿轮振动噪声的影响,以及齿廓修形和齿向修形的理论方法.以汽车变速箱中一对斜齿轮为研究对象,利用KISSsoft齿轮专业软件,通过设置基本参数,模拟真实工况条件,确定修形优化方案,对齿轮进行传递误差分析》齿面接触力分析》齿面接触温度分析等,研究了鼓形量对齿面法向接触力的影响,不同齿廓修形曲线对传递误差的影响.结果表明,修形可大幅降低最大齿面接触温度,改善胶合;鼓形修形可有效改善偏载现象;齿廓修形可有效降低齿面最大接触应力;修形曲线选择方面长修形曲线优于短修形曲线.为齿轮减振降噪修形研究提供一定的参考借鉴.     

渐开线直齿圆柱齿轮参数化修形与应用软件开发

根据渐开线圆柱齿轮的齿廓方程表达式,在ANSYS中建立齿轮的参数化模型,对齿轮进行接触有限元分析,得到齿轮最大接触应力。依据经验公式确定齿轮直线修形的最大修形量和修形角度,利用APDL的参数化设计语言对齿轮进行修形。对修形后的齿轮进行接触分析,通过比较修形前后齿轮的最大接触应力,确定最佳修形量。基于Visual Basic6.0开发了渐开线直齿圆柱齿轮参数化修形应用软件,对ANSYS后台调用,实现了参数化有限元分析。     

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。     

基于圆柱齿轮齿顶修形的弧线齿面齿轮齿面设计研究

面齿轮是一种由渐开线圆柱齿轮与近似锥齿轮相互啮合的一种新的齿轮传动形式.弧线齿面齿轮是以渐开线弧线齿圆柱齿轮为假想刀具包络展成的面齿轮.推导了面齿轮工作齿面方程,并对圆柱齿轮齿顶进行圆角化修形设计;推导了截面圆角方程、圆角曲面方程以及修形后的弧线齿面齿轮过渡曲面方程,并通过Matlab对两种齿顶形式的圆柱齿轮建立数学模型,得知齿顶圆角包络产生的面齿轮要比齿顶尖角包络产生的面齿轮在内径齿根部的齿厚更大.研究结果表明,对刀具齿顶进行圆角化不仅可以避免面齿轮与圆柱齿轮边缘接触导致面齿轮齿面磨损,还可以增大面齿轮内径齿根处的厚度,该种面齿轮修形方式也为其他齿形面齿轮提供了理论依据.     

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.     

等基圆齿锥齿轮啮合性能分析

为了分析和改善等基圆齿锥齿轮在实际工况下的承载能力、传动性能,对其进行齿面接触分析(TCA)模拟锥齿轮齿面接触印痕和传动误差。在不考虑安装误差的情况下对锥齿轮同时进行齿线和齿廓修形,分析齿线和齿廓修形参数的改变对锥齿轮传动误差以及齿面接触区域变化的影响,通过调整修形参数改善齿轮的啮合特性,实现较好润滑性能和传动平稳性的目的。通过一对修形后的等基圆锥齿轮的加工和滚检,验证了TCA修形程序的正确性,为该型齿轮的啮合性能分析提供了理论依据和实验基础。     

人字齿轮修形敏感性分析

为了提高人字齿轮修形结果的适用性,需要对齿轮齿面修形参数进行敏感性分析。利用Romax软件,采用遗传算法对齿轮进行齿廓最优修形、鼓形最优修形及拓扑最优修形,并将修形变动量叠加到最优修形上;然后,考虑中心距安装误差,分别对小齿轮进行了承载传动误差幅值、接触应力最大值分析;最后,进行了修形参数的变动对传动误差和接触应力的敏感性分析。结果表明,承载传动误差幅值对齿廓修形参数敏感,而对鼓形修形参数不敏感;齿廓最优修形后,承载传动误差对中心距安装误差不敏感,而鼓形修形反之;承载传动误差幅值对拓扑修形参数的敏感性介于齿廓、鼓形修形之间,当齿廓修形量远大于鼓形修形量时,承载传动误差幅值对中心距安装误差不敏感。     

具有可控性二阶传动误差函数的面齿轮设计新方法

为获得连续的齿轮副传动误差,提高齿轮传动的动态性能,提出了一种具有可控性二阶传动误差函数的面齿轮设计新方法,描述了齿轮传动反映输出和输入角度关系的二阶传动误差函数的数学模型,给出了面齿轮数控加工过程中具有二阶传动误差函数的齿面方程。为了降低印痕对安装误差的敏感性,建立了盘形砂轮对渐开线圆柱齿轮齿向修形的模型,发展了圆柱齿轮齿向修形的鼓形齿面,对具有二阶传动误差函数的面齿轮和齿向鼓形的圆柱齿轮的啮合进行了计算机仿真和啮合质量评价。结果表明,齿轮副输出的传动误差与预设的二阶传动误差函数相一致,实现了齿轮副的传动误差由被动输出向主动控制方式的转变。     

修形齿轮成形磨削误差仿真分析

为进一步提高成形磨齿的齿形修形精度,提出了渐开线齿轮修形齿形通用算法模型。在齿轮齿廓法线方向上进行修形,建立了齿廓修形齿形一般数学模型。齿形修形后齿轮齿面变为非标准渐开线螺旋面,根据齿轮啮合原理,推导出针对修形齿轮磨削的成形砂轮截形的一般数学式。针对某型数控成形磨齿机床,以加工右旋斜齿轮为实例进行仿真加工分析。结果表明:所提齿形修形算法正确可行;由机床各轴间联动实现齿轮加工运动,磨削过程中由于存在齿轮磨削主导面,齿轮右侧齿槽误差分布情况优于左侧齿槽;齿轮齿形最大误差位于修形齿廓齿根过度区域。     

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。     

基于齿廓修形的齿轮微点蚀性能试验

对渐开线齿轮的齿顶和齿根进行齿廓修形,并将修形齿轮和未修形齿轮放置在接触疲劳试验台上进行对比试验,通过测量齿廓波动偏差和齿面形貌观察了齿面微点蚀的变化情况.结果表明,相同循环次数下,修形齿轮的微点蚀深度和面积都远小于未修形齿轮;修形齿轮的微点蚀扩展速率也远小于未修形齿轮.当齿轮出现接触疲劳失效时,修形齿轮的循环次数要远高于未修形齿轮的循环次数.由此可以判定,该齿廓修形在很大程度上提升了齿轮的抗微点蚀能力和接触疲劳性能.     

含扭曲误差的鼓形斜齿轮接触分析

基于修形齿面的扭曲误差产生机理,推导出含扭曲误差的鼓形斜齿轮齿面数学方程;建立含扭曲误差的主动轮鼓形齿与未修形从动轮的轮齿接触分析(Tooth contact analysis, TCA)模型;并从计算齿面扭曲量的公式中选取螺旋角和修形量两个主要设计参数,分析其对传动误差和接触椭圆的影响规律。结果表明：齿向修形斜齿轮的修形量和螺旋角越大,齿面扭曲现象越严重;修形量和螺旋角增大使得传动误差幅值增大,影响传动平稳性;修形量对接触椭圆面积的影响小,而螺旋角增大,接触椭圆面积减小,使得接触应力增大,通过有限元分析验证螺旋角和修形量对齿面接触应力的影响;通过调整修形量和螺旋角可以控制扭曲量、传动误差幅值和接触椭圆面积,这对齿向修形斜齿轮的优化设计有较大的参考价值。     

基于Romax的斜齿圆柱齿轮的微观参数优化

随着技术的发展,高精度的传动设备对齿轮的要求越来越高.以齿轮箱的主减速斜齿圆柱齿轮作为研究对象,利用Romax软件建立齿轮箱模型,结合斜齿圆柱齿轮的微观参数优化理论,以传递误差、齿轮齿面上单位长度的载荷分布和接触斑点为优化目标进行微观齿轮修形,提出了一种螺旋线修形结合齿廓修形的全方位修形方法;通过对比修形前后齿轮的优化目标参数,优化后传递误差降低、齿面载荷分布更加均匀、接触斑点良好,改善了齿轮的啮合状况,提高了齿轮的使用寿命.     

渐开线圆柱齿轮齿廓修形量对轮齿应力的影响

通过对渐开线齿轮修形的分析与研究,采用新的修形方法对渐开线齿轮非工作面进行修形,并建立渐开线齿轮非工作面齿廓方程,根据齿廓方程建立不同修形量的有限元模型,运用Ansys Workbench对单个轮齿进行静力有限元分析,得到齿轮齿根应力云图,通过不同修形量之间的对比,得到修形量与齿根应力变化关系。结果表明,对齿轮进行修形可改善轮齿应力分布,随着修形量的增加,齿根应力呈现减小的趋势。     

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。