牙嵌式离合器多目标优化设计及其可靠度分析

以芽嵌式离合器重量最轻和齿根弯曲应力最小为子目标，用理想点法建立了多目标约束最优化计数学模型。对设计实例用惩罚函数法进行求解。对齿根弯曲应力进行了可行度分析，验证了离合器结构参数优化结果的合理性。     

小角度交错轴变厚齿轮齿根应力及影响因素分析

为了准确计算小角度交错轴渐开线变厚齿轮啮合过程中的齿根弯曲应力,采用空间齿轮啮合原理和有限单元法,分别建立了渐开线变厚齿轮齿面模型及空间小角度交错轴渐开线变厚齿轮啮合模型,提出了基于齿根及过渡圆弧精确建模的渐开线小角度交错轴变厚齿轮副齿根弯曲应力数值计算方法,对其齿根弯曲应力进行了分析,研究了关键设计参数顶隙系数、扭矩载荷、中心距误差、轴交角误差、小齿轮轴向误差以及大齿轮轴向误差对齿根弯曲应力的影响。结果表明,顶隙系数的增加使得齿根最大弯曲应力减小;轻载下齿宽方向的齿根应力分布较为平坦,重载下齿宽方向的齿根应力呈明显的抛物线状;轴交角误差和中心距误差的存在使得最大齿根弯曲应力增大,最大弯曲应力的位置随误差的正负而分别向轮齿的两端偏移,大小齿轮轴向位置误差对轮齿弯曲应力影响较小。     

齿宽系数对面齿轮齿根弯曲应力的影响

根据面齿轮传动的啮合原理,给出面齿轮齿根弯曲应力计算的三齿几何模型.采用正交试验法,确定面齿轮的计算参数.通过有限元分析,计算面齿轮齿根弯曲应力;将面齿轮当量成齿条,分析弯曲应力比值与齿宽系数的关系,获得面齿轮齿根弯曲应力的拟合计算公式.研究结果表明:面齿轮最大弯曲应力位于齿根部位;沿齿根最大弯曲应力的齿宽方向,其弯曲应力近似呈抛物线分布;面齿轮弯曲应力的比值与齿宽系数近似呈线性分布,平均相对误差为6.17%;齿根弯曲应力对面齿轮的齿宽系数和齿数较敏感,在使用本文给出的拟合计算公式,且当面齿轮齿数小于90且齿宽系数小于3时,计算结果可适当放大5%,以减小齿宽系数和齿面曲率对齿根弯曲应力的影响.     

变位面齿轮副承载特性分析及变位系数优化

为改善面齿轮副啮合性能,采用变位插齿刀对面齿轮进行变位,建立了包含齿根过渡曲面在内的变位面齿轮全齿面理论三维几何模型,进行了承载接触分析(LTCA)和应力场分析,并以齿根弯曲应力、齿面接触应力为两个优化目标,采用带精英策略的快速非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)优化了变位系数.结果表明:面齿轮副变位对承载传动误差、齿间载荷分配、齿面载荷分布有一定影响,但承载传动误差波动幅值对变位系数并不敏感;负变位可增加重合度,并减小大轮齿根弯曲应力峰值,但齿面接触应力、小轮齿根弯曲应力峰值增大;正变位可减小齿面接触应力、小轮齿根弯曲应力峰值,但大轮齿根弯曲应力峰值增大;优化后的变位系数既提高了齿面接触强度,又使大、小轮弯曲强度趋于接近,有利于提高面齿轮副的承载能力.     

修形齿轮弯曲强度的计算与实验研究

分别用有限元和电阻应变片法对修形齿形和渐开线齿形进行齿根弯曲应力计算与实验应力分析.结果证明在弯曲强度方面修形齿形比标准渐开线齿形更优越.     

对称与非对称齿轮齿根弯曲应力对比分析

非对称渐开线直齿圆柱齿轮作为一种新型的齿轮,无法通过现有的解析法对其齿根弯曲应力强度进行计算.通过分析其轮齿齿廓结构特点,以平截面法为基础,建立了一种新的求解方法,推导出该类齿轮齿根弯曲应力解析法计算公式.以相同模数及齿数的对称、非对称齿轮为研究对象,在相同工作状况下,分别通过解析法和有限元法,对对称、非对称渐开线直齿圆柱齿轮正向、反向旋转过程中轮齿齿根的弯曲强度进行了研究.取啮合齿轮对一个啮合周期内的五个特殊位置点,对两种齿轮轮齿两侧齿根弯曲应力进行了对比分析.最后通过阶梯增载疲劳试验法,对两类齿轮进行了轮齿齿根的弯曲疲劳强度试验,通过试验数据对理论分析结果进行了验证.     

螺旋锥齿轮齿面加载性能多目标优化

针对螺旋锥齿轮齿面设计需进行多次试算的问题,提出了齿面加载性能多目标优化问题数学模型的建立及求解方法。建立了包含最大接触应力、加载传动误差、加载接触区范围和齿根弯曲应力的齿面加载性能多目标优化问题的数学模型;建立了考虑齿根弯曲应力计算的加载接触分析模型,用于计算优化问题中的目标函数和约束函数;采用Kriging代理模型结合多目标遗传算法对该优化问题进行求解;通过对驱动桥螺旋锥齿轮副进行多目标优化,实现了接触区完全位于理想接触区且无边缘接触,最大接触应力降低11.7%,加载传动误差降低27.9%,大小轮最大齿根弯曲应力分别降低2.0%和12.6%。通过对优化后的齿面进行驱动桥加载接触印迹台架试验,对接触区进行了验证,结果显示优化得到的接触区与试验结果吻合良好,验证了优化方法的可行性和正确性。     

修形齿轮弯曲强度的计算与实验研究

分别用有限元和电阻应变片法对修形齿形和渐开线齿形进行齿根弯曲应力计算与实验应力分析．结果证明在弯曲强度方面修形齿形比标准渐开线齿形更优越．     

摆线-渐开线复合齿形轮齿的弯曲强度分析

用边界单元法计算摆线-渐开线复合齿形轮齿根弯曲应力,并与标准渐开线齿轮进行了比较。结果表明,复合齿形齿轮比渐开线齿形齿轮具有更高的弯曲强度。同时具有接触强度高,耐磨损,传动效率高等优点。     

81型双圆弧齿轮的弯曲应力分析

用三维有限元法对五种齿形的81型双圆弧齿轮的齿根弯曲应力进行了计算,分别得到了它们的齿根应力公式。并把这五种齿形的齿根应力公式统一成一个通用公式,从而得出齿形系数(Y_F)随齿数变化的曲线。该公式的计算结果和由电测法得到的结果吻合较好。可以作为81型齿轮弯曲强度计算的基本公式。     

基于Ideas的渐开线-双渐开线齿轮强度对比分析

利用Ideas软件的建模与仿真模块,建立了具有精确齿廓的渐开线齿轮副与分阶式双渐开线齿轮副的有限元分析模型,并对这两种齿轮在相同设计参数和相同加载力矩下的啮合情况进行有限元接触分析,求解出了这两种齿轮传动在不同啮合位置下的接触应力和弯曲应力,并作了对比分析.同时着重分析了分阶式双渐开线齿轮由于齿腰分阶对接触应力和弯曲应力的影响情况,为分阶式双渐开线齿轮这种新型传动应用于生产提供了理论依据.     

渐开线标准直齿圆柱齿轮的等强齿数与设计准则

提出了按等强齿数确定闭式齿轮传动设计准则的新方法，解决了齿轮传动设计的试算问题；在等强齿数附近选取齿数，可获得抗弯曲能力和抗接触能力相近的齿轮传动，利用等强齿数，分析了在传统设计方法中确定设计准则的缺陷。     

货车变速器结构参数优化设计与仿真分析

根据货车变速器设计要求和特点,介绍了一种以货车变速器体积最小为目标函数的优化设计方法,通过建立以齿轮齿面接触疲劳强度、齿根弯曲疲劳强度、中心距等为主要约束条件的数学模型,利用Matlab优化工具箱进行优化,并对实例进行计算和对比.在此基础上,应用Romaxdesigner软件进行建模和仿真,并分析优化后齿轮的仿真结果.研究结果表明:优化后,变速器的总体积减小了15.3%,各对齿轮均满足其强度要求,其优化设计方法有效地减小了变速器的体积.将优化分析、虚拟样机技术用于变速器设计,可以缩短设计周期,提高设计质量,为变速器的轻量化设计提供理论依据.     

齿间滑动摩擦对机床增速齿轮传动中大齿轮齿根弯曲疲劳强度的影响

本文作者在对机床增速齿轮传动中大齿轮受力状况作全面分析及研究基础上推导出一组公式,利用该组公式可计算机机床增速齿轮传动中大齿轮在包括齿间滑动摩擦在内的实际载荷作用下的齿根弯曲疵劳应力。     

地铁列车减速器直齿轮弯曲疲劳有限元分析与试验

为研究地铁列车减速器小齿轮齿根部受力情况及弯曲疲劳裂纹萌生的机理,通过建立齿轮副有限元模型,对齿轮啮合过程进行瞬态动力学分析,得到了齿轮啮合过程中齿根处的应力-时间历程进而对齿根弯曲疲劳行为进行了试验研究。瞬态动力学分析表明,小齿轮齿根处在啮合过程中受到脉动循环载荷的作用,最大拉应力出现在齿轮啮合至分度圆时;且齿根处最大主应力的方向为沿齿根切线方向。齿根弯曲疲劳试验结果表明,裂纹在齿根弧线的中间位置萌生,方向为齿根切线的垂直方向。结合有限元分析结果可发现,齿根处裂纹在最大拉应力幅值位置萌生,其扩展行为受最大拉应力的主导。为进一步优化齿轮的设计、制造工艺及材料的选择提供了依据。     

基于ANSYS的减速机齿轮有限元分析

采用有限元法研究齿轮轮齿在受到不同载荷的情况下,其齿根弯曲应力和应变的变化情况。结果表明,在静载荷的作用下,齿轮齿根处的最大弯曲应力和最大应变都在许可的范围之内;而当齿轮受到冲击,在动载荷作用下,齿根处的应力大于齿轮材料的屈服极限。结合对断齿形貌的分析,可推断出轮齿的断裂是在出现疲劳裂纹后受冲击载荷作用而产生的过载断裂。     

同步带传动的计算机辅助设计

利用计算机辅助设计，设计程序ＳＢＤＡＰ，完成了同步带传动设计及带齿间的载荷分配计算。在传动设计基础上，通过对齿间载荷分配分析，可以调整齿形参数，以达到提高带的传动寿命。     

减速器弧齿锥齿轮动态啮合疲劳强度研究

以某型直升机尾减速器的弧齿锥齿轮副为研究对象,基于其非线性有限元接触分析模型,在一个啮合周期内,对该齿轮副进行了连续动态啮合过程的仿真,研究了该型轮齿的动态啮合齿面接触和齿根弯曲疲劳性能.啮合过程仿真得到的齿面接触和齿根弯曲应力的变化规律符合轮齿实际动态啮合规律.疲劳过程仿真得到了疲劳寿命分布云图并判断出轮齿疲劳破坏主要发生在齿根受压侧的倒角区域,进而得到了经渗碳处理前后齿根疲劳破坏节点位置的疲劳寿命值.     

圆柱齿轮弯曲应力数值模拟与影响因素分析

以直齿圆柱齿轮为研究对象,首先利用ANSYS有限元软件建立模型,对齿轮弯曲应力进行数值模拟。然后采用正交实验设计方法设计实验,通过直观和方差分析方法研究齿宽、齿数、扭矩对弯曲应力的影响。最后利用多元线性回归原理建立齿轮弯曲应力数学模型。结果表明,ANSYS数值模拟所得的齿轮弯曲应力与传统理论公式计算结果接近,说明仿真实验可信。在正交实验设计中,扭矩的极差最大,即对齿轮弯曲应力的影响最大,齿数次之,齿宽对齿轮弯曲应力的影响程度最小,可忽略不计。计算结果验证了回归方程的可靠性。该研究为变速器齿轮传动装置设计提供了有益参考。     

突端刀具的切齿研究及小轮齿根应力分析

为了提高大传动比锥齿轮的弯曲强度,避免小轮的轮齿根部与大轮的轮齿顶部发生干涉,切齿大传动比准双曲面齿轮小轮时,常采用突端刀具切齿。本文讨论突端刀具切制大传动比准双曲面齿轮小轮,得到小轮的轮齿模型,并借助于LTCA及有限元法,研究了突端刀具加工出的准双曲面齿轮的齿根弯曲应力和齿面接触应力。