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.     

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。     

基于ANSYS的滚齿直齿圆锥齿轮弯曲应力有限元分析

在软件Catia中建立了滚齿直齿圆锥齿轮的精确模型,利用Catia与ANSYS之间的数据交换接口,将该模型导入ANSYS。采用有限元法对轮齿弯曲应力进行分析,其结果为滚齿直齿圆锥齿轮的设计提供了一定的理论依据。     

斜齿轮传动过程的力学性能及疲劳寿命预测

根据齿轮传动中轮齿折断和齿面点烛疲劳破坏现象,基于齿轮啮合原理,对斜齿轮啮合过程的力学性能及疲劳寿命预测进行研究,结合实例分析计算齿轮传动过程中齿面接触应力变化规律和齿根弯曲应力变化规律;利用ANSYS建立斜齿轮副有限元模型,分析齿面接触应力和齿根弯曲应力,将其与理论计算结果比较,验证有限元分析方法的正确性;利用FE-SAFE中的名义应力分析法对斜齿轮副的危险部位进行疲劳寿命预测.     

基于包络法的正交面齿轮齿廓几何设计和根切研究

正交面齿轮传动具有诸多优点,为了实现正交面齿轮的加工,通过包络法对正交面齿轮齿廓几何设计方法和根切条件进行研究。建立了正交面齿轮的包络坐标系,给出了产形面和其齿角方程,推导了面齿轮齿廓和过渡曲面方程,利用MATLAB程序对面齿轮齿廓几何设计进行仿真;分析了面齿轮根切现象,得出根切条件,通过对根切条件的数值计算获得根切参数表并且利用最小二乘法对参数表进行统计分析,得到面齿轮根切几何条件的工程近似方程;最后通过面齿轮加工实验,验证了上述理论计算和工程近似方程的可行性。     

正交面齿轮齿廓的几何设计和根切研究

为了实现正交面齿轮的加工,采用包络法对正交面齿轮齿廓的几何设计方法和根切条件进行了研究.建立了正交面齿轮的包络过程坐标系,给出了产形面及其齿角方程,推导了面齿轮齿廓和过渡曲面方程,并利用Matlab软件对面齿轮齿廓的几何设计进行了仿真.文中还分析了面齿轮的根切现象,得出了相应的根切条件,通过对根切条件的数值计算获得了根切参数表,并利用最小二乘法对参数表进行统计分析,得到了面齿轮根切几何条件的工程近似方程.最后通过面齿轮加工实验,验证了上述理论计算和工程近似方程的可行性.     

齿轮传动的三维建模及有限元静力学分析

以某减速器的齿轮传动为例,利用Pro/E创建齿轮传动的三维实体模型。通过Pro/E与ANSYS软件的连接,将模型导入ANSYS中,形成相应的有限元模型,对一定载荷作用下齿根弯曲应力进行有限元分析,得出了齿轮变形及应力分布情况。提出了精确、迅速计算齿根弯曲应力的方法,较常规的计算方法得到的结果更为可靠,为齿轮传动的可靠性设计提供理论依据和方法。     

斜齿轮齿向修形对承载能力的影响

以某钢厂1580热连轧机减速机斜齿轮为研究对象,建立减速机斜齿轮的Pro/E参数化三维模型,根据斜齿轮啮合原理,对三维模型实现了无干涉装配。利用有限元分析软件,得到啮合齿接触带中心位于不同位置时齿轮的齿根最大弯曲应力和齿面最大接触应力。通过对比不同齿向修形参数下斜齿轮的应力值,确定了最佳齿向修形长度,为硬齿面斜齿轮的设计加工提供有价值的参考。     

双压力角非对称齿形直齿面齿轮副有限元应力分析

根据齿轮啮合原理,推导了双压力角非对称齿形面齿轮的齿面方程.在有限元软件ANSYS中建立了面齿轮副轮齿接触有限元分析模型.通过有限元接触压力计算结果与基于点接触Hertz理论接触压力计算结果的对比分析,确定了有限元模型的网格密度.由若干组算例的计算结果表明,适当增大工作侧齿面压力角可以明显降低面齿轮副接触压力和齿根弯曲应力,因此,非对称齿形设计可以获得更高的轮齿强度.     

大型船用鼓形齿联轴器位移圆半径设计

针对传统的位移圆半径设计公式无法应用于具有大尺寸、重负载、变倾角等特点的大型船用鼓形齿联轴器的问题,采用有限元分析和响应面设计的方法,建立了最优位移圆半径和结构参数、工况参数之间的关系式。基于啮合原理及坐标变换,建立了鼓形齿联轴器的高精度有限元网格模型以及高精度装配模型。考虑0°和最大倾角两种边界工作条件,结合某船用鼓形齿联轴器轮齿的接触应力、弯曲应力及接触印痕的位置,确定了最优位移圆半径的设计准则。基于拉丁超立方采样方法和响应面方法,拟合出了最优位移圆半径和扭矩、齿数、模数、齿宽及最大倾角之间的关系式。通过有限元方法计算出一组大倾角和一组小倾角算例下的最优位移圆半径,与响应面方法的结果进行了对比。研究结果表明:印痕距离为0.2倍齿宽时的位移圆半径为最优值;大型船用鼓形齿联轴器的最优位移圆半径主要受最大极限倾角影响,其次是结构尺寸、负载扭矩的影响;该响应面模型是有效的,可以用于大型船用鼓形齿联轴器位移圆半径的设计。     

双压力角非对称齿轮传动接触分析

推导出双压力角非对称齿轮在单、双齿啮合上、下界点和节点的综合曲率半径和齿面接触应力的计算公式,并用解析法对给定参数进行计算. 用Autolisp语言开发了非对称与对称齿轮全齿模型的参数化设计程序,将生成的全齿模型导入ANSYS进行有限元分析. 两种方法均得出非对称齿轮能有效提高轮齿齿面接触强度的结论. 揭示了由于时变啮合刚度以及啮合点曲率半径的影响,齿面接触应力在一个啮合周期的变化规律,同时对两种方法的结果进行比较.     

斜齿轮三维有限元网格和接触单元的自动生成

提出了一种斜齿圆柱齿轮三维有限元网格自动生成的算法,研究了啮合齿廓面接触单元的自动生成。通过对轮齿端面的合理分割,该算法有效地避免了端面网格中出现大的钝角,改善了单元质量。可方便地调整轮齿不同部位网格密度,以适应弯曲应力和接触应力等不同的分析需要。全部算法和生成过程实现了程序化和参数化,在输入齿轮基本参数后即可生成三维有限元模型数据文件,可直接用于通用有限元软件完成斜齿轮弯曲强度或接触强度的计算。     

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。     

基于正弦齿条的齿轮及其齿廓曲线

提出一种以正弦曲线为生成齿条的齿廓曲线生成的新型齿轮.与渐开线齿轮的生成齿条不同,正弦齿条的设计压力角与轮齿高度、厚度之间具有一定的关系.设计压力角增大,则轮齿高度减小、厚度增大.通过齿廓图形仿真发现,正弦齿条生成的齿轮发生根切的倾向明显小于渐开线齿轮.所生成齿轮的齿廓与双圆弧齿轮相似,因而接触强度和弯曲强度要高于渐开线齿轮.文中给出了正弦齿廓在椭圆传动中的应用,并附加相同设计参数的渐开线齿轮传动情形以作对照.     

基于RV减速器有限元装配模型的摆线轮受力分析

以工业机器人普遍采用的RV减速器为研究对象,通过考虑RV减速器第一级传动中太阳轮和行星轮变形,第二级传动中针齿壳、针齿、摆线轮、曲柄轴承滚子和曲柄轴变形,针齿和针齿孔加工误差,曲柄轴承间隙及摆线轮与针齿间啮合侧隙,基于有限元法,利用ANSYS APDL建立RV减速器参数化有限元装配模型。通过有限元仿真分析得出各因素综合作用下摆线轮齿受力分布及各齿受力大小,总结出摆线轮轮辐结构变形对摆线轮受力的影响规律,为RV减速器摆线轮结构参数优化提供依据。     

渐开线直齿圆柱齿轮侧隙的探讨

本文是在总结分析国内外侧隙和齿厚偏差标准的基础上,以寻求一种新的选择齿轮副侧隙和齿厚偏差的方法。文中最小极限侧隙的计算不仅考虑了啮合轮齿间油膜厚度和齿轮、箱体热膨胀对侧隙的影响,而且考虑了轮齿受载弹性变形对侧隙的影响。并利用弹流理论来研究啮合轮齿间油膜厚度,用有限元法来研究轮齿受载弹性变形。最后,提出了一种新的侧隙和齿厚偏差选择规范。     

新型双环减速器的设计与实验验证

设计了一种新型双环减速器,并对其进行相关实验验证。采用封闭图法确定减速器内啮合齿轮副的变位系数,进而完成了该型减速器的结构设计与运动学仿真。利用ANSYS的APDL编程语言建立了新型双环减速器样机的三维有限元模型,对其进行了模态仿真与接触分析。结果表明,系统低阶固有频率远高于输入转频,其低阶振型依次表现为高速轴和输出轴在垂直和水平方向的弯曲;在额定载荷下共有3对轮齿发生接触,且最大应力远低于齿轮副的许用应力。样机负载运行和振动测试结果表明,新型双环减速器能在单、双轴驱动2种工况下运行;单轴驱动时,可利用非180°相位差克服机构的运动不确定性实现正常运转,而双轴驱动方式下的动力学性能较单轴驱动为好;减速器的传动效率随负载的增大而增加,且具有良好的短期过载能力。实验结果验证了所提方法能用于指导该型减速器的设计。     

双压力角非对称齿廓齿轮齿根弯曲应力的有限元分析

推导出双压力角非对称渐开线齿轮系统全齿廓方程,以及在单、双齿啮合上、下界点处坐标和载荷角的计算公式,编制了相应的参数化程序.对实例的有限元分析表明非对称渐开线齿轮的齿根弯曲强度比对称齿轮有较大提高.计算结果揭示了由于时变啮合刚度的影响齿根弯曲应力在一个啮合周期的变化规律.     

低碳合金钢18CrNiMo7-6齿轮弯曲疲劳试验研究与误差分析

齿轮弯曲疲劳试验是评价齿轮弯曲疲劳性能的重要手段,为保证试验结果的准确性,探究试验过程误差对试验结果的影响。根据GB/T 14230—1993《齿轮弯曲疲劳强度试验方法》中的B试验法以跨五齿对称加载方式制定弯曲疲劳试验方案,进行有限元仿真与电阻应变片测试验证试验方案的正确性,采用升降法开展18CrNiMo7-6喷丸齿轮弯曲疲劳试验,分析齿轮几何精度、装夹误差以及设备加载精度对弯曲疲劳试验结果的影响。结果表明：试验方案计算齿根弯曲应力与有限元仿真以及电阻应变测试的结果最大误差为8.7%,满足工程需求;99%可靠度下18CrNiMo7-6喷丸齿轮弯曲疲劳极限为642 MPa,相比国标中MQ级的500 MPa提高28%,标准设计偏保守。齿轮的几何精度以及试验设备精度对弯曲疲劳试验结果影响较大,考虑误差综合作用对试验结果的影响为2.43%。