高重合度人字齿轮轮齿最佳修形优化设计

基于斜齿轮轮齿接触分析技术,建立了考虑人字齿轮典型安装误差的抛物线人字齿轮轮齿接触分析方法。综合考虑人字齿轮的传动误差与啮合特性,采用带精英策略的快速非支配排序遗传算法对高重合度人字齿轮的传动性能进行了多目标优化设计,该算法克服了优化结果的局部收敛,获得了人字齿轮最佳的齿廓、齿向抛物线修形参数。通过实例表明,修形优化后的齿面啮合印痕与传动误差较优化之前得到了明显的改善,有效地改善了高重合度人字齿轮的齿面偏载现象,降低了齿轮传动过程中的啮合冲击。对加工的人字齿轮在减振降噪试验台上进行带载试验,对比优化前后的噪音分贝值,进一步验证了该优化方法对人字齿轮副减振降噪具有一定作用。     

渐开线环形齿球齿轮传动时变刚度系数

为研究渐开线环形齿球齿轮传动过程中齿轮副间的接触力,基于Hertz弹性接触理论定义了齿面接触点的刚度系数;利用微分几何相关知识,分析了球齿轮的齿面特征,得到了实时啮合点主曲率半径计算公式;研究了重合度系数对啮合刚度的影响,结合球齿轮机构传动特点,推导出任意位置反向啮合点位置计算公式;最后通过一个实例说明球齿轮机构接触点刚度系数具有典型的时变特征.     

螺旋齿轮齿面接触应力理论计算

应用赫兹理论和齿轮啮合理论给出了螺旋齿轮齿面接触应力的计算方法和相关公式 .算例的计算结果表明螺旋齿轮齿面接触应力明显大于相近参数的圆柱斜齿轮 ,这是此类齿轮用于主传动时普遍出现齿面磨损的一个重要原因 ,因此在设计确定齿轮参数时必须校核接触应力 .     

齿轮啮合温升模型建立及仿真研究

借助动力学仿真软件ADAMS,建立了齿轮啮合传动仿真模型。提出了一种计算高速齿轮传动轮齿瞬现温升的方法,基于齿轮啮合原理和M atlab计算软件平台,建立了轮齿瞬现温升计算模型。实现了完整齿面各啮合点切向速度、摩擦系数、接触带半宽和法向载荷等参数的计算。运用B lock接触温度准则,得出齿轮各啮合点瞬现温升及接触温度变化的仿真分析结果,为齿轮传动结构的合理优化设计提供科学依据。     

摆线齿准双曲面齿轮齿面主动设计

为预控双面法加工的摆线齿准双曲面齿轮的啮合性能,用大轮理论齿面展成与之共轭的小轮共轭齿面,将小轮共轭齿面沿啮合线方向和接触迹线方向分别进行修形,得到满足预置传动误差曲线以及接触印痕的目标齿面,计算出目标齿面与小轮理论齿面的法向偏差。建立以小轮加工参数调整量为变量,小轮两侧齿面与目标齿面法向偏差平方和最小为目标的优化模型,并采用序列二次规划算法求解该模型。以某高速车桥齿轮副为例进行验证,结果表明:加工参数调整后小轮两侧齿面与各自目标齿面的最大法向偏差分别为-4.7μm和-4.67μm,两侧啮合转换点传动误差与预置值分别相差6.67%和4%,两侧接触迹线最大偏差分别为0.275mm和0.177mm,基本符合预置条件。     

渐开线球齿轮齿廓曲面方程的推导

介绍了一种新发明的球齿轮机构,建立了新型球齿轮齿廓曲面的参数方程。推导了渐开线齿廓曲线的通用表达式,对其进行旋转变换得到了球齿轮机构中齿轮的环形齿面方程。利用双自由度啮合理论,进一步推导出新型球齿轮的啮合方程,最后推导出渐开线球齿轮共轭齿廓曲面方程。理论结果证明了渐开线环面齿廓的共轭齿廓曲面仍然是渐开线环形曲面。     

大功率船用减速器斜齿圆柱齿轮啮合仿真模型

利用大型有限元分析软件MSC.Marc的直接约束法,建立了某大功率船用减速器斜齿圆柱齿轮副多齿啮合的三维有限元非线性接触分析模型。基于该模型,对齿轮副进行了一个啮合周期内的准静态啮合仿真分析。计算表明,本文得到的结果非常符合实际啮合规律,也验证了模型的正确性。由于模型的特点,有望进一步应用于齿轮的动态啮合分析。     

设计参数对一包TI蜗杆传动啮合性能的影响

从齿面接触分析的角度，分析了设计参数中心距、模数和蜗轮齿宽对一包TI蜗杆传动啮合性能的影响。结果表明：相对于理想啮合情况，在蜗轮分度圆直径一定的情况下，较大的中心距及较小的模数可以获得较理想的接触线的形状及分布；蜗轮齿宽的变化对接触线和啮合界限线的分布规律没有影响，但会影响接触线的长度。这些结论为合理选择设计参数提供了理论指导。     

基于RecurDyn的两种不同接触对齿轮传动的影响分析

针对在建模仿真时选择接触困难以及不同接触对于仿真分析结果存在差异的问题。以RecurDyn的接触算法理论及RecurDyn软件的高级建模技术为基础,以自行火炮综合传动装置上的齿轮传动为背景。通过对一对齿数、模数相等的两种锥齿轮的面接触、体接触建模以及两对啮合锥齿轮之间的转速、接触力、加速度等的计算求解及仿真对比分析,得出了与理论分析一致的结果,判断出在两种接触情况下齿轮传动的具体情况。分析结果为齿轮传动的精度计算以及接触建模仿真研究提供了一定的参考依据。     

含轴间距误差的消隙齿轮刚柔耦合动力学仿真

轴间距误差对消隙齿轮精度和性能有重要影响,但其机理和规律并不清楚。基于接触碰撞力约束关系建立齿轮接触动力学模型,进一步利用ADAMS/Flex建立单级消隙齿轮传动系统的刚柔耦合模型,通过刚柔耦合动力学仿真研究消隙齿轮传动在不同轴间距制造误差条件下的振动及频率特性。研究发现:随着轴间距的减小,扭簧的平均力矩增大,齿轮齿面间的啮合力矩以及摩擦力矩也将增大,从而阻碍扭矩的正常传递,并导致固定齿轮转速幅值降低;随着轴间距的增大,固定齿轮主谐振频率整体上降低,而且在轴间距稍大于标准中心距时降低很快。这一发现可指导消隙齿轮传动的设计和装配。     

高重合度人字齿轮传动动态性能优化设计

对人字齿轮传动进行高重合度设计的分析,基于人字齿轮副承载接触分析技术,针对人字齿轮传动中主动小齿轮轴向浮动安装的特点,综合考虑齿轮时变啮合刚度、啮合冲击激励及误差激励等因素的影响,采用集中质量法建立了考虑修形的人字齿轮副弯-扭-轴耦合非线性振动模型,推导了系统无量纲运动微分方程,求解得到齿轮传动系统的振动加速度。以齿轮的振动加速度均方根值为优化的目标函数,针对该类复杂实际工程优化设计中适应值计算费时的缺点,提出了一种改进的具有适应值预测机制的遗传算法,优化得到了人字齿轮的基本设计参数及修形参数,提高了计算效率,通过实例分析验证了该优化方法的有效性。对加工的人字齿轮在减振降噪试验台上进行带载试验,对比优化前后的噪音分贝值,进一步验证了该优化方法对齿轮副减振降噪具有一定作用。     

渐开线球齿轮及范成法加工方案研究

在球冠面上分布着一道道环形齿廓而形成的球齿轮是一种新型齿轮。球齿轮机构可用来传递空间球面运动。为推广应用,有必要对球齿轮的加工进行研究。本文在分析球形齿轮的形状特性的基础上,将常规齿轮的范成法加工原理推广应用到球齿轮的加工上,从而形成球齿轮的范成加工方法。在应用范成法的前提下,设计了车削加工与铣削加工方案,并具体设计了一套球齿轮车削加工装置,为球齿轮加工的进一步研究提供了最基本的实验手段     

喷丸强化对18Cr2Ni4WA渗碳钢性能的影响

采用强力喷丸工艺对渗碳18Cr2Ni4WA钢试样进行了表面喷丸强化处理。利用Nano Test 600纳米测试仪、2903X射线应力仪和TR200表面粗糙度仪，分别测试分析了试样处理前后的显微硬度、残余应力和表面粗糙度，并在JP-52接触疲劳试验机上考察了喷丸强化处理对渗碳18Cr2Ni4WA钢接触疲劳性能的影响。试验结果表明：渗碳试样经强力喷丸后，在0～0．50mm深的表层内形成一个喷丸硬化层，显微硬度提高了约1．1GPa；最大残余压应力由-478 MPa提高到-760 MPa；表面粗糙度由1．255μm降为0．979μm。接触疲劳特征寿命以与中值寿命L50均提高了2倍多，额定寿命L10提高了1倍多。