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.     

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．     

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。     

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。     

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.     

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。     

正常润滑条件下弧齿锥齿轮传动系统热变形对齿轮侧隙的影响

以某型直升机尾减速器弧齿锥齿轮传动系统为对象,建立该齿轮传动系统温度场仿真计算模型,计算获得在正常润滑条件下该齿轮传动系统的稳态温度场。基于当量齿轮原理,将弧齿锥齿轮副等效为法面当量直齿圆柱齿轮副,其啮合侧隙将直接反映在法面当量直齿圆柱齿轮副的端面上。利用热弹性力学原理,计算分析了正常润滑条件下传动系统的热变形对弧齿锥齿轮副啮合侧隙的影响,并得到了相关结论。为考虑热变形时正确确定弧齿锥齿轮副侧隙、保证工作精度,提供了理论依据。     

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。     

基于空间采样法的齿轮调相振动信号解调

在对机械设备的齿轮部件进行振动监测时,由于载荷以及转速波动等因素的影响,会引起振动信号的相位调制,使得频谱严重失真.通过对调相现象的理论分析和数值仿真计算,提出了基于空间采样的齿轮振动调相信号的解调方法,结果表明,该方法可以获得有价值的振动信号,从而进行有效的齿轮故障诊断.     

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。     

基于Matlab的齿轮传动可靠性优化设计

在油料装备齿轮传动设计中,大多采用传统设计方法,存在人为误差大,计算精度低,难于找到符合需求的最优解等问题。提出了以齿轮传动可靠性为基础,将齿轮体积最小分解为中心距最小和齿宽最小双目标函数建立数学模型,利用Matlab程序实现齿轮传动的优化设计。实例证明,该方法在保证齿轮可靠度前提下可有效减小齿轮体积,并能更好适应产品要求。此方法简单、实用,易于设计人员掌握,并可应用于其它机械的优化设计。     

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。     

人字齿轮振动模型的解算方法

对人字齿轮传动装置振动模型的解算方法进行了分析讨论 .从中得出在齿轮传动系统振动模型中 ,从参数的确定到模型定量的求解 ,经常不得不采用有限元计算方法 .对于齿轮箱体的分析模型 ,只能采用有限元法建立 ,而对于齿轮的固有振动特性的确定更是离不开有限元方法 ,因此齿轮箱的振动特性的求解除了试验方法之外 ,有限元法应作为基本方法 .     

螺旋混沌场数据显示

在对螺旋混沌场产生的机理、规律进行研究的基础上,探讨了螺旋混沌场数据显示的原理和模型,实现了对称螺杆转子实际挤压产生的螺旋混沌场的不规则数据显示.从螺旋混沌数据场可以得出以下结论: 齿面流线沿着流出腔朝外,流出方向符合设计要求;流体在转子的挤压下,主要作用力为主动转子的推力,设计时,对啮合推力的计算要十分慎重,稍有变化,就会影响流线的方向,对设备的噪声等造成影响;齿面的附着力也影响着流体的流动,也就是流线的形状;多个剖面沿着轴向螺旋上升即可实现所谓的螺旋混沌场.该研究为设计对称螺旋转子机械提供了一种直观概念和依据.     

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。     

多体动力学仿真车辆传动齿轮疲劳寿命灵敏度分析

齿轮是机械传动中重要的传力构件,由于测试手段和试验方法的限制,齿轮设计的时候多采用静强度设计理论,无法准确地反应实际情况下的动态特性,导致齿轮的实际寿命和设计寿命有较大的差距。基于多体动力学仿真分析方法建立履带式车辆传动系统虚拟行驶试验平台,获得齿轮在不同工况下的动载荷谱。基于疲劳分析软件MSC.Fatigue获得了齿轮的疲劳寿命,进而改变齿轮的结构参数分析不同结构齿轮的疲劳寿命,得到其疲劳寿命随不同结构参数变化的规律,进行齿轮疲劳寿命的灵敏度分析,为齿轮的结构优化作了一定的探索。     

基于光纤环声发射的装甲车侧传动故障诊断

装甲车侧传动部件应用环境十分恶劣,传统的电传感器使用比较困难。利用光纤环声发射传感器检测某型装甲车侧传动齿轮在运行过程中的声发射信号,使用共振解调算法,找出运转过程中因异常的啮合冲击而产生的异常故障频率。实验设置了完好齿圈、齿圈齿面磨损2个齿圈作为对照,故障齿圈共振解调后的频谱图上能够检出故障频率,与完好齿圈形成区分。基于光纤环的装甲车侧传动故障频率检测,能够抗电磁干扰,附加质量小,能够适应齿轮箱复杂和恶劣的测量环境,具有一定的应用价值。     

小模数齿轮传动机构齿隙的简便计算法及等间隙原理

一、齿轮传动机构齿隙的简便计算法目前,各种仪器、机器及军事装置的传动机构中,齿轮传动是最常用的一种。在设计一个齿轮传动机构时,首先所关心的问题就是传动精度。而齿隙就是直接反映传动精度的一个极其重要的因素。因而一个结构设计师在确定了设计方案后,首先必须进行各传动付齿隙及各传动链空回的计算。而齿隙的计算又是一项极其烦琐的工作,如何能使