考虑齿顶修缘的斜齿轮传动振动响应分析

渐开线斜齿轮进行适当修形后,可以有效地改善其啮合性能,降低噪音和延长齿轮的使用寿命。利用建立未修缘以及含不同齿廓修缘量的斜齿轮有限元模型,通过轮齿承载接触分析得到不同修缘量斜齿轮的静态传递误差和啮合刚度;在考虑齿顶修缘影响的基础上,建立了具有12个自由度的平行轴系斜齿轮转子系统动力学模型,将得到的时变啮合刚度应用于系统动力学模型中,研究不同修缘量对斜齿轮传动振动响应的影响规律。研究结果表明:在一定范围内,随着修缘量的增加,斜齿轮系统的径向振动和啮合力幅值明显降低,但当修缘量达到21μm后其幅值有增大趋势。研究结果对确定斜齿轮的最优修形量和分析修形斜齿轮的振动特性具有重要意义。     

降低齿轮噪声的工艺措施

齿面的制造质量,将直接影响齿轮的工作状况及传动的平稳性与工作噪声,通过对齿轮加工工艺措施的改进,取得了明显的降噪效果. 1 改变齿面形状 1.1 齿顶啮合修缘 齿顶啮合修缘工艺方法,是将齿轮齿顶修成一个过渡线,这样就可以控制齿轮副在传动过程中的平稳性.修缘部分可以是一条直线或一条均匀上凸曲线.通常,修形尺寸为高度尺寸修整量0.45×m,宽度尺寸修整量(0.001～0.008)×m.     

渐开线外齿修缘插齿刀的设计

目前,越来越多的渐开线齿轮齿顶要求修缘,这样有利于提高啮合质量。因此,用修缘插齿刀来加工需要修缘的齿轮是一种很有效的加工方法。分析了渐开线外齿修缘插齿刀的设计,给出了具体的计算方法。     

高速重载渐开线圆柱直齿轮适宜修缘量的研究

本文分析了高速、重载齿轮啮合刚度的变化和弹性变形的影响,以及由此产生的啮人、啮出冲击,传动过程中瞬时角速度发生变化而引起的附加动载荷、振动和噪声,给出了修缘起始点的计算公式以及修缘渐开线压力角与齿廓法向修缘量和齿顶圆切向修缘量的关系式。     

基于加工模型的大重合度齿轮时变啮合刚度计算

针对大重合度齿轮实际加工齿廓的过渡曲线、齿顶修缘、齿厚均与理想齿廓有所不同,对其啮合时变刚度计算方法进行了研究,建立了凸角修缘类型滚刀参数方程,依据齿轮啮合原理,推导剃(磨)齿前滚刀参数方程以及剃(磨)齿后齿轮齿廓的参数方程,结合现有计算大重合度齿轮时变啮合刚度的能量法,设计了改进势能法模型.根据齿廓参数方程编制了大重合度齿轮模拟软件,基于有限元软件计算出齿轮时变啮合刚度.将改进势能法模型与有限元法模型求解出来的结果进行对比,得出改进势能法模型的计算结果与有限元分析结果有较好的一致性,证明了所提出的改进势能法模型具有有效性.利用改进势能法模型研究了齿厚、过渡曲线、齿顶修缘对单齿啮合刚度最大值以及时变啮合刚度均值的影响.结果表明:齿厚对单齿啮合刚度最大值以及时变啮合刚度均值影响较大;过渡曲线部分主要的影响参数——凸角凸出部分径向高度、凸角径向高度、滚刀齿顶圆弧的半径对单齿啮合刚度最大值以及时变啮合刚度均值影响较小;齿顶修缘参数中的加工滚刀的修缘高和修缘角对单齿啮合刚度最大值的影响较小,但是对齿轮啮合刚度均值影响较大.     

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.     

直齿轮弹性变形、热变形及齿廓修形

本文采用边界元法估算齿轮的弹性变形和热变形.导出考虑变形和误差时,载荷分配系数和从动轮滞后角的分段解析式.提出齿廓修形曲线应满足的条件.指出:为满足合适的载荷分配系数和从动轮滞后角要求,修形曲线不是唯一的,可以结合工艺实际情况加以确定.当两轮变形量大目差较大时,不仅齿顶或齿根等及义齿啮合区应进行齿廓修形,而且单齿啮合区也应适当修整.     

直齿轮齿廓修形研究

为了深入研究齿轮修缘对齿轮系统动力学特性的影响,以直齿圆柱齿轮系统为研究对象,考虑修形量、修缘长度、修缘曲线等三方面因素,推导出齿轮动态修缘公式。     

直线共轭内啮合齿轮副的重合度研究

根据齿轮啮合原理,参照渐开线齿轮定义了直线齿廓外齿轮的基本参数,得出了齿形半角、压力角和最小齿数的关系,得到直线齿形齿轮的齿廓方程,在此基础上对啮合极限点进行了研究。为满足连续传动的要求,推导出直线共轭内啮合齿轮副啮合曲线,并分析了直线共轭内啮合齿轮传动的啮合特性。根据重合度计算理论推导出直线共轭内啮合齿轮副重合度的计算公式,保证在齿形参数设计时满足连续传动的要求。根据齿轮的基本参数和重合度的计算公式,研究外齿轮齿顶高系数、内齿圈齿顶高系数、压力角与重合度的关系。     

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.     

一种CBN径向珩齿刀的理论廓形及其渐开线拟合研究

提出了用于外啮合齿轮珩齿加工的一种CBN径向珩齿刀,其基体的设计理论及其渐开线拟合是关键技术。通过应用空间啮合原理,推导出了斜齿珩齿刀与直齿齿轮的啮合方程,得到了这种珩齿刀的端面理论廓形,分析表明,此类刀具的端面理论廓形并不是渐开线;对其廓形进行了渐开线拟合,采用最优化方法计算了不同轴交角的渐开线参数,计算表明,把砂轮轴向廓形整修成具有一定压力角的直边,就可以磨出所拟合的全部渐开线刀齿面。加工珩齿刀基体时,根据修正后的压力角调整机床安装角,即可磨出符合要求的珩齿刀的基体。本研究为珩齿加工刀具提供了新的设计制造方法,对实际生产具有指导意义。     

剃前滚刀设计方法的研究

为了改善齿轮在啮合运动过程中产生噪音的问题，人们通常将齿轮的齿顶加工出修缘、齿根加工出沉割．本文针对加工该类齿轮的刀具——剃前滚刀的触角长度计算，留剃余量及齿顶修缘量等问题从理论上进行了深入的分析、研究，为设计该类齿轮刀具提供了理论依据和方法．     

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.     

摆线轮工作齿廓的二次分段修形方法

针对常规修形方法存在计算复杂、齿廓曲线形状控制不够灵活等问题,提出了一种摆线轮工作齿廓的二次分段修形方法。通过摆线轮齿廓压力角变化规律的分析,将工作齿廓最小压力角的位置作为二次分段修形的基准点,建立二次分段修形模型。利用直线法简单函数,推导出二次分段修形方法下各齿段修形量的计算公式及齿廓方程。采用轮齿接触分析的方法,研究了二次分段修形齿廓的传动误差和回差,并进行对比实验验证摆线轮工作齿廓二次分段修形方法的正确性和可行性。结果表明：二次分段修形的摆线轮工作齿廓与理论齿廓曲线更加吻合,传动误差和回程误差分别减少约14%和19%。     

基于少齿数的非对称渐开线齿轮主动设计

为了提高齿轮的传动能力,研究少齿非对称渐开线直齿轮的设计方法.采用齿条刀具的切向变位,设计非对称双圆角齿条刀具,推导包括变位的非对称齿轮全齿廓直角坐标方程和无侧隙啮合条件.分析非对称渐开线少齿数齿轮的根切现象,求解不同齿数的齿轮根切点压力角.采用基于少齿数的非对称渐开线直齿轮主动设计方法计算不同齿数齿轮副啮合的参数以及所能达到的最大传动重合度.研究结果表明:采用主动设计方法,齿轮能达到最大的传动重合度;当小齿轮齿数为4时,大齿轮的最小齿数为7.     

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。     

直齿渐开线轮齿齿廓的参数化曲线方程

以渐开线标准直齿齿轮的齿廓曲线为研究对象,讨论了齿廓各部分的参数化曲线方程,实现了渐开线齿轮的参数化设计。利用这些参数方程可以精确绘制渐开线齿轮齿廓,使齿轮设计更为直观、精确,为齿轮传动系统的机械设计和仿真分析奠定了基础。     

一种新型齿廓曲线的探讨

基于渐开线齿轮的插齿原理,以不同形式的齿廓曲线代替插刀齿廓曲线,包络出与给定齿廓曲线的插齿刀对应的被加工齿轮的齿形,以纯滚动弧长s为参数,利用坐标变换和齿廓共轭原理,根据插刀齿廓,推导出被加工齿轮的齿廓方程,并根据得出的齿廓方程进行了仿真.由仿真结果可以对具有不同齿廓的插齿刀所加工的齿轮进行可行性分析,避免实际加工所造成的浪费.     

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.     

新型复合摆线外啮合圆柱齿轮副的传动特性分析

基于传统摆线成形原理,提出了摆线成形的二连杆等效机构转化方法,得到了n+1连杆机构生成广义n阶摆线轨迹的运动规律,推导并建立了可用于齿轮传动的新型四阶复合摆线齿廓方程;基于微分几何及共轭啮合理论,推导了复合摆线齿廓的共轭齿廓方程,分析了该新型齿轮副的压力角、曲率、重合度、滑动率等啮合特性;进行了齿轮副三维实体模型的精确构建,并利用有限元法分析了该齿轮副的强度特性。研究表明:当齿高确定时,分度圆压力角由齿形调控系数f1控制;齿廓曲线是由凹凸弧组成的光滑曲线,且传动过程始终为凹凸齿面线接触啮合传动,理论上具有较高的接触疲劳强度;相对于渐开线齿轮,复合摆线齿轮副具有较高的重合度、极小的滑动率以及较高的弯曲强度和接触强度。最后,加工了齿轮副试验样件,并在FZG齿轮试验机上测试了不同工况下的传动效率,结果表明:复合摆线齿轮副的传动效率随加载扭矩在97.30%~99.00%范围内呈正相关变化,且高于同工况下的渐开线齿轮副,具有工程应用价值。