SS8-Ⅱ型机车牵引齿轮的修形降噪设计

介绍了低噪声齿轮的设计方法和准则。在分析齿轮修形原理、基本参数的确定及修形方案设计的基础上,以SS8-Ⅱ型准高速客运电力机车齿轮传动为研究实例,对其进行了齿廓修形和齿向修形设计;并通过噪声检测,发现在同样条件下,修形后的驱动装置噪声的A声级可降低6~10 dB,实现较好的降噪效果。研究将对建立修形要素与振动噪声之间的直接映射关联,探寻齿轮振动噪声的最优控制策略具有重要意义。     

齿廓修形对渐开线直齿轮设计传递误差的影响

基于齿廓修形原理,建立了齿廓修形数学模型,以弹性变形理论和渐开线形成原理为基础,将轮齿简化为变截面悬臂梁,并且考虑齿轮传动过程中单双齿交替啮合区间随齿形变化的规律,建立了齿廓修形前后齿轮设计传递误差数学模型.为改善齿轮系统刚度激励,以减小齿轮传递误差波动和峰值为目标,修形量、修形起始点和修形曲线为设计变量,建立了齿廓修形优化模型,并采用多目标遗传算法NSGA-Ⅱ进行优化求解.对采煤机摇臂齿轮进行齿廓修形优化设计,并采用定量分析法从时域角度分析了修形量、修形起始点和修形曲线对齿轮设计传递误差的影响.结果表明:适当的修形量可减小设计传递误差波动幅值,当修形量为9μm时齿轮传递误差波动幅值最小;修形起始点可影响设计传递误差峰值,当修形起始点位于单齿啮合最高点时齿轮传递误差峰值最小;抛物线修形齿轮较直线修形齿轮设计传递误差波动更为平缓.     

摆线齿轮误差的测量及修形量计算

摆线齿轮的齿形误差和修形量是影响摆线减速机及油泵性能的重要参数.针对摆线齿轮齿廓曲线的特点,提出以极坐标径向跟踪方式测量全齿廓误差.为了满足被测齿轮的旋转与测头同步运动的实时跟踪测量要求,采用带有圆光栅的精密转台和直线电机构建测量装置并设计了基于数字信号处理器(DSP)和现场可编程门阵列(FPGA)器件的数据采集、控制系统.使用该测量装置对摆线齿轮进行了测量,并采用傅里叶变换的方法对摆线齿轮的修形量进行求解,利用与等距修形和移距修形有关的谐波幅值进行计算,减小其他误差对求解摆线齿轮修形量的影响,具有一定的精确度.     

混合润滑状态下滤波减速器的啮合冲击分析与修形方法

针对滤波减速器的啮合冲击问题,综合考虑转速、负载和真实齿面粗糙度等因素的影响,建立了反映减速器实际工况的混合润滑数学模型,给出了混合润滑状态下摩擦因数的计算方法,并对不同转速下齿轮啮入点的润滑状态进行了数值计算。在此基础上,提出了针对减速器实际工况的齿廓修形方法,建立了减速器有限元模型,并分析了齿面摩擦、齿廓修形及润滑状态对减速器啮合冲击的影响。结果表明:在混合润滑状态下,齿面摩擦因数随转速增大而减小;相比无摩擦接触,齿面有摩擦接触可明显降低齿轮的啮合冲击,改善齿轮的接触状态,因此在滤波减速器的啮合冲击研究中,齿面摩擦因素不可或缺。有限元分析结果显示:输出齿轮修形量为46μm、双联齿轮修形量为30μm是改善减速器动力学性能的最佳修形量,而过小或过大的修形量都不能有效降低齿轮的啮合冲击;齿面润滑状态对减速器修形后的啮合冲击有较大影响,与转速相比,齿面摩擦的影响不明显,较高的转速可导致滤波减速器产生较大的啮合冲击。     

减小齿轮传动误差波动的渐开线直齿轮廓修形研究

以理论渐开线直齿轮修形减振为目的,分析减小齿轮传动误差波动,啮合齿对齿廓综合修形参数应满足的几何条件;给出恒定设计载荷条件下,保持齿轮传动误差为定值齿廓修形参数的计算方法;动态计算结果表明,用该方法所获得的修形齿轮具有较好的减振效果。     

活齿齿轮副转角等距移距齿廓修形法

本文阐明了活齿齿轮副齿廓修形的概念,论述了齿廓修形的目的、方法及合理修形量的选择,提出了“转角等距移距齿廓修形法”,并介绍了应用一次修形原理在齿形展成加工装置上完成内齿轮齿廓修形的方法,旨在提高活齿齿轮副的承载能力。     

直齿行星传动齿轮修形优化设计方法

针对多个行星轮均布的大功率直齿行星传动系统,提出了优化齿轮修形参数的设计方法.取其中一路子系统建模,应用位移约束方程建立局部太阳轮边界位移协调关系,简化了有限元分析模型.为提高齿轮有限元模型的齿廓几何逼近精度,降低齿轮有限元规模,提高非线性接触分析的求解精度和效率,建立了齿轮接触区细化单元节点位移耦合模型.提出直齿轮修形齿面快速精确有限元建模方法,采用修形函数控制渐开线发生线长度修改齿面上的节点坐标,实现修形齿面快速精确重构,以齿面应力分布均匀为主要目标,迭代求解修形齿轮应力分布优化了齿轮修形参数.     

基于精密铸造技术的螺旋齿面齿轮拓扑齿面计算机辅助设计

为了获得高啮合稳定性的面齿轮传动机构,提出了一种螺旋齿面齿轮计算机辅助三维拓扑修形设计,获得点接触面齿轮啮合副以避免发生边缘接触的方法。首先建立接触路径修形设计的数学模型,采用虚拟插齿面齿轮原理,通过预先设计的传动误差函数实现了沿期望接触路径的齿面齿廓修形;然后利用计算机辅助设计技术构建沿接触线修形的数学模型,进行了沿接触线方向修形设计;通过修形量的叠加,重构了三维拓扑修形齿面,最终获得点接触双凸型面齿轮传动。最后以两种不同修形参数的螺旋齿面齿轮为例进行了轮齿接触分析(tooth contact analysis, TCA)。结果表明：设计参数与仿真结果高度一致,验证了计算机辅助修形设计方法的合理性。     

等基圆锥齿轮的齿面几何与修形分析

以数控加工理论为基础,阐述了等基圆锥齿轮的基本原理,提出了指状铣刀仿形加工等基圆曲线齿锥齿轮的齿线和齿廓修形方法;确定了加工等基圆锥齿轮的指状铣刀的设计原则和设计参数;导出了计入齿线和齿廓修形的齿面方程和齿根过渡曲面方程·等基圆锥齿轮的齿线是一条特殊曲线,其凹凸方向与传统曲线齿锥齿轮齿线的凹凸方向相反,必须采用数控方法加工;通过铣刀廓线修形可实现齿轮齿廓修形,沿理论齿线的法向移动刀具可实现齿线修形;通过齿线和齿廓组合修形实现齿面修形·为齿面曲率分析、啮合分析及强度计算奠定了基础·     

汽车变速器传动齿轮对角修形量计算方法

针对汽车变速器齿轮传动中的振动及噪声问题,从齿轮几何学角度出发,提出了斜齿轮副对角修形量的计算方法.根据齿轮啮合原理,建立了斜齿轮副两啮合工作齿面满足任意瞬时连续相切接触条件的啮合方程,并将方程求解转化为两啮合齿面法向间距最小以及法向量偏差最小的优化问题,从而确定了对角修形量.同时,基于Masta仿真平台建立目标变速器的三维模型,并根据对角修形的参数对目标齿轮副的啮合性能进行仿真试验验证.仿真试验表明,变速箱主减速齿轮副对角修形后常用工况下的传动误差明显降低,齿面载荷分布更加合理.     

航空发动机齿轮接触分析与修形研究

基于齿轮啮合原理,在有限元分析软件ANSYS中采用APDL语言建立了齿轮传动三维参数化有限元模型.依据传热学和摩擦学理论,建立了单个轮齿的本体温度有限元分析模型,利用ANSYS软件求解出单个轮齿的本体温度场.将温度分布作为轮齿的温度载荷,计算轮齿的热变形,求出基于热变形的齿廓最大修形量.此外,依据经验公式,根据轮齿的受载情况计算齿廓的最大修形量.结合修形理论,得出了热弹耦合修正的渐开线齿廓修形曲线方程.通过ANSYS接触分析验证修形效果,得到修正后的修形曲线方程.     

渐开线齿形的修形及测定

本文讨论了渐开线齿轮齿形修形的主要作用，并介绍了对引进设备中齿轮齿形的修形参量进行测定的方法。     

基于Romax的高速动车牵引齿轮综合修形设计

牵引齿轮修形是减小振动噪声、改善传动性能、提高乘客舒适度的常见方法。论文以CRH380A高速动车组G301牵引齿轮为研究对象,利用Romax软件构建齿轮副动力学仿真模型,在高速运行工况下对齿轮传动系统进行动态接触分析,基于接触斑点、啮合错位量等分析结果,提出全齿廓结合齿向的综合修形方法,并以传动误差和单位长度法向载荷变化量作为修形效果的评价指标。仿真表明,采用论文提出的综合修形方法,齿轮副的传动误差幅值和最大单位长度载荷分别降低了16.75%、9.80%,有效改善了齿轮的传动性能,减小了传动的啮合冲击,从而降低振动噪声,提升了乘客的舒适度。     

小轮双鼓修形的面齿轮传动啮合特性分析

研究了一种新的面齿轮传动修形方法,即小轮双鼓修形,大轮不修且小轮和大轮产形轮无齿数差。推导了小轮的双鼓修形齿面方程、面齿轮齿面方程;在涉及齿轮副安装误差的条件下,建立了轮齿接触分析模型。啮合性能分析表明:小轮双鼓修形能实现面齿轮副抛物线型的几何传动误差,能控制面齿轮接触路径的分布和走向,降低接触路径对安装误差的敏感性。     

内齿轮电化学修形中的电场数值模拟

基于数值模拟方法,运用极坐标形式的扇形网格将电化学反应区域离散化,根据内齿轮齿廓和阴极表面方程确定出边界条件,对计算区域的电位分布和齿面电流密度分布进行了数值计算,得出了齿轮结构参数、工艺参数对齿面电流密度分布的影响规律,这对于内齿轮电化学修形中阴极结构及工艺参数的确定具有很好的指导作用。     

基于啮合要求的面齿轮拓扑修形齿面主动设计

提出了基于啮合性能要求的面齿轮拓扑齿面主动设计方法,研究了齿廓和齿向拓扑修形构建包含啮合性能信息拓扑齿面的过程.通过沿接触路径预置传动误差函数,改变虚拟加工的滚比,构造沿齿廓拓扑修形齿面;以面齿轮理论齿面为基准,建立沿接触线拓扑修形的数学模型,通过预置接触椭圆长轴,构造沿齿向的拓扑修形曲面;将齿向拓扑修形曲面沿法线叠加到齿廓拓扑修形齿面上,最终得到包含啮合性能参数的面齿轮双向修形拓扑齿面.应用两实例的仿真设计,验证了面齿轮拓扑齿面主动设计过程和拓扑齿面几何形状构造的正确性.     

多因素综合作用下减速机构修形优化设计

建立了某减速机构的参数化模型,对其基本参数进行参数优化设计,降低齿轮滑动率,以期从理论上降低齿面磨损.在此基础上,充分考虑轴变形、制造误差和装配误差等因素,构建面向真实运行环境的减速机构,并对其啮合特性进行数值仿真.结果表明,齿面载荷分布不均匀和存在传动噪声.有鉴于此,提出齿轮修形策略.研究结果表明,齿廓修形和齿向修形的综合修形可有效改善齿面载荷分布和降低噪声.     

一种新的直齿轮复合修形设计方法

以直齿轮齿廓修形量、齿廓修形高度、齿廓修形幂指数、齿向修形量这4个基本参数为变量,取动态传递误差峰峰值、最大接触应力加权最小为优化目标,使用有限元方法计算接触应力;考虑轴承、轴、陀螺力等因素的影响,使用有限元节点法计算动态传递误差,以Kriging方法为优化方法,构建一种新的直齿轮复合修形设计方法,并通过一对实际齿轮传动来验证计算模型。研究结果表明:用所提出的方法优化后得到齿轮动态传递误差峰峰值相对于优化前降低75.98%,最大接触应力降低21.48%,这表明所提出的复合修形优化方法对齿轮修形设计具有参考与应用价值。     

在Y54插齿机上加工活齿内齿轮

本文提出活齿内齿轮的插削原理和方法,并在Y54插齿机上实现了活齿内齿轮的齿形加工和齿廓修形。     

推杆减速器内齿圈齿廓修形的研究

讨论了在数控插齿机上加工推杆减速器内齿圈齿廓的原理和方法；并根据齿廓修形应达到的理想状态，提出了一种易于在数控加工过程中实现的“齿廓分段修形法”，以使内齿圈的齿廓修形能够达达到较理想的效果。