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。     

球齿轮传动的齿面接触分析和应力分析

球齿轮是一种新型的二维齿轮传动机构.在建立了球齿轮数学模型的基础上,得到了球齿轮传动的啮合模型,并进行了齿面接触特性分析,通过解非线性方程组,可得到接触点在齿面的位置.分析了球齿轮齿面的结构特征,针对球齿轮传动的接触形式表现为轮齿凸面与马鞍面之间的点接触,对啮合齿面的接触椭圆进行了分析计算,总结出了球齿轮在任一偏摆平面内啮合传动时接触椭圆的变化规律:在轮齿根部和顶部啮合时,接触椭圆较小,因而接触应力较大;而在轮齿中部啮合时,接触椭圆较大,所以接触应力较小.采用有限元的方法对球齿轮轮齿进行了弯曲应力和接触应力分析,分析结果进一步验证了接触椭圆变化规律的正确性.以上结论对进一步研究球齿轮的传动理论与实际应用具有重要的指导意义.     

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。     

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.     

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。     

直线齿廓内齿轮传动设计法

研究了直线齿廓内齿轮与圆弧齿廓外齿轮的啮合传动误差;在保证误差最小的条件下,导出了代替理论齿廓的圆弧齿廓的通用计算式．实例计算表明：理论齿形与圆弧齿形的齿形误差仅为几微米,而圆弧齿轮和直线内齿轮都可以通过磨削加工使加工精度提高几级,从而可以解决硬齿面内齿轮的精度加工问题．     

人字齿轮传动的振动理论分析模型

通过研究分析直齿轮和斜齿轮等的扭转振动分析模型、啮合耦合型振动分析模型 ,结合人字齿轮传动的特点 ,建立了人字齿轮传动的振动理论分析模型 .     

弧齿锥齿轮摩擦功率损失计算

基于齿轮啮合原理和摩擦学理论,将弧齿锥齿轮等效为当量直齿圆柱齿轮,并综合考虑啮合点相对滑动速度、法向载荷、摩擦系数等时变性因素和实际重合度的影响,建立弧齿锥齿轮摩擦功率损失计算模型。基于该模型,以某型直升机尾减速器弧齿锥齿轮为对象,对其进行摩擦功率损失计算分析。结果表明,该计算模型考虑因素全面、分析方法简便、计算结果准确可靠,对弧齿锥齿轮摩擦功率损失计算具有参考价值。     

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 .     

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。     

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。     

基于噪声调相干扰寄生扩频的隐蔽信息传输

在常见的各种信息隐蔽传输方法中,宿主载体大多集中于图像、音频、视频等各类多媒体信源,而通过射频信号作为载体来实施隐蔽信息传输的技术手段十分缺乏。针对这一情况,提出了一种基于噪声调相干扰寄生扩频的隐蔽信息传输方法。在干扰机对雷达、通信等目标对象发射噪声压制干扰信号的同时,将需要传输的信息寄生调制于噪声干扰的相位分量,形成一种类扩频传输信号,并有效隐藏于大功率干扰信号之中实现传输。在接收端通过解扩处理而恢复出隐藏的调制分量,最后解调出其中所隐蔽承载的数字比特流。仿真试验结果显示了该方法的可行性与有效性,这对于电子对抗设备的综合一体化应用和隐蔽通信的实施提供了新的技术途径。     

多级圆柱齿轮减速器等强度优化方法研究

针对工程机械和通用后勤装备中的标准圆柱齿轮减速器互换性极差,各齿轮存在较大的强度差和寿命差的特点,建立了标准直齿圆柱齿轮和标准斜齿圆柱齿轮的几何和强度优化设计的数学模型,结合优化设计的相关理论,提出了按齿轮应力最小的等强度优化方法;并运用Matlab优化工具箱对某后勤装备中使用的三级式标准圆柱齿轮减速器进行了等强度优化设计。结果表明,使用该优化设计方法既可保证齿轮强度有较大的安全裕量,又使所有齿轮寿命尽可能相等,从而具有良好的经济性并充分发挥所有齿轮的性能。