计入结构柔性和边界条件的内齿圈面内振动分析

采用弹性力学方法推导内齿圈的运动微分方程,用摄动法求解无约束条件下内齿圈的固有频率和振型函数,并通过消除永年项获得了含约束条件下的内齿圈面内振动频率的解析表达式.以某汽车变速箱中的内齿圈为例,运用所获的解析式计算了该齿圈的面内振动频率,其结果与前人研究中的有限元仿真及模态实测数据吻合较好.表明所提理论模型具有较高的计算精度,能准确揭示内齿圈的振动特性.最后,依托所建理论模型,分析内齿圈结构柔性和内、外约束条件对其面内振动特性的影响.计算结果表明,内齿圈面内振动频率随外约束刚度的增大而增大,且当内齿圈所有外约束的刚度之和不变时,降低单个外约束的刚度也即增大外约束的数目可小幅度地降低齿圈的面内振动频率;相比于外约束,内约束数目和刚度对内齿圈面内振动频率影响较小,随着内约束数目和刚度的增加,同一节径数下的内齿圈面内振动频率呈缓慢增大趋势.啮合相位变化时,面内振动模式的固有频率变化较大.     

风电变桨行星减速机的动力学性能仿真

利用虚拟样机技术对1.5 MW风电变桨行星减速机进行运动学、动力学仿分析,并在此基础上对箱体进行有限元模态分析。用接触力模拟齿轮啮合力的方法得出了行星减速机3级内齿圈的动载荷时域、频域变化规律,并对第3级内齿圈进行动载荷齿面接触强度校核。研究结果表明:减速机传动比仿真结果与理论计算结果相差仅为0.01,验证了建模方法的正确性;该行星传动属于具有较高可靠度的行星传动;在额定工况下,箱体固有频率与各内齿圈内齿啮合频率相差较大,不会发生共振现象。     

行星齿轮传动柔性齿圈齿根动应力计算及光纤光栅检测方法

为有效提取行星齿轮传动系统柔性齿圈齿根动应力,综合考虑系统动力学特性,提出了一种内齿圈动应力的计算方法。在计算中,计入行星齿轮传动系统各部件的耦合关系,建立了行星齿轮传动系统平移-扭转耦合动力学模型,提取系统动载荷时域历程。采用有限元方法建立齿圈结构动力学分析模型,将内齿圈各轮齿啮合区划分出n条接触线,并用轮齿承载接触分析(LTCA)方法确定齿间载荷分配关系。运用模态叠加法对内齿圈动力学方程解耦,采用Newmark-β法逐次积分,计算了不同载荷下内齿圈齿根动应力。与Kahraman等仿真算法以及实验结果对比,结果表明:齿根应变在一个啮合周期中,经历了单齿受压、双齿拉压以及单齿受拉3个波动过程,与光纤光栅检测结果一致,并且在不同负载下,测量误差均小于10%;行星轮与内齿圈啮合至支撑位附近时,在支撑位置两侧形成反向对称变形趋势,应力呈现出对称分布,行星轮啮合位置远离内齿圈支撑位时,啮合位置应力明显增大,齿槽结构对齿圈齿根应力影响显著。     

考虑齿圈柔性的行星传动系统固有特性与灵敏度研究

为有效地模拟行星齿轮传动系统齿圈结构柔性,采用有限元方法建立了齿圈结构模型,依据啮合力与内齿圈的变形协调关系建立了传动系统刚-柔耦合动力学模型,求解了系统固有频率与振型,阐述了耦合系统固有频率的分布规律,依据系统振动特征,将系统振型划分为6种振动模式。计算了系统刚度对各阶固有频率的灵敏度,可作为行星传动系统振动抑制的依据,分析了系统扭转振动随太阳轮扭转刚度和太阳轮与行星轮啮合刚度的变化规律,讨论了齿圈厚度对系统固有频率分布、子系统耦合阶次与振动模式的影响,发现系统固有频率均会在齿轮子系统扭转振动频率位置出现,但随着齿圈厚度的增加,与之耦合的齿圈振动模式则逐渐由高阶节径振动逐渐降低,系统一阶振型也会由齿圈节径振动模式转变为齿圈刚体振动模式。     

内齿圈结构类型柔性及均载与动载特性对比分析

随着工业的发展,对于行星传动系统均载和动载亦提出了更高的要求,在传统的内齿圈结构的基础上薄壁柔性内齿圈及采用弹性支撑等类型的柔性内齿圈得以设计与应用。各类型内齿圈的结构特点与柔性差异及对系统均载和动载的影响甚少有文献报道,造成了系统传动构件在设计选用时的盲点。通过搭建各内齿圈结构有限元模型,对比分析了各内齿圈的结构特点与柔性差异,结合行星传动系统动力学模型,获得了考虑系统误差时不同内齿圈结构下系统均载系数和动载系数的差异。分析表明传统内齿圈的柔性最差,系统的均载系数和动载系数较采用柔性内齿圈结构明显偏大。薄壁柔性内齿圈结构的均载效果最好且波动平滑,但系统的各支路的动载系数波动增大。弹性销内齿圈结构综合时变啮合刚度波动剧烈,处于销钉位置时刚度明显增大,系统的均载系数降低且杂乱无章,动载系数增大。     

内时钟采集时域缸压信号转角度域的方法

提出一种缸内压力信号测试新方法.该方法无需在发动机自由端安装角标器,仅需在飞轮端安装传感器获得飞轮齿圈信号即可,且易于安装.利用高速内时钟数据采集卡同时测试缸内压力信号及齿圈信号,通过Newton插值算法得到齿圈信号过零点的精确时刻;基于发动机在飞轮齿圈转过1个齿的时间内转速恒定的假设,在每个齿内通过插值运算,将时间域的缸内压力信号转化为角度域信号.实验结果表明,提出的方法工作可靠,数据处理的结果满足燃烧过程分析的需要.     

精密冲裁有限元模拟研究

文中分析研究了V形齿圈齿距、间隙嗅能够对精冲件质量的影响,针对各个工艺参数用DEFORM-2D对精冲过程进行了模拟,获得了变形体在精冲过程中的静水应力场的分布情况,得到了这些因素对精冲质量的基本影响规律。     

一种鼓形齿联轴器的侧隙设计方法

为了使鼓形齿联轴器在倾角下正常工作,提出了一种快速、精确的侧隙设计方法。首先,采用沿齿宽方向对齿廓形状连续变位的方法形成鼓形齿,建立了鼓形齿齿面模型;模拟插齿刀加工内齿圈,建立了内齿圈轮齿齿面模型。其次,基于空间坐标变换方法,建立了鼓形齿联轴器在倾角下工作时的装配关系,并在此基础上建立了三维有限元分析模型。再次,运用轮齿齿面接触理论,计算出无侧隙下鼓形齿和内齿圈相邻齿间的最小间隙,并给出了最小侧隙的计算公式。最后,以某鼓形齿联轴器参数为算例,对相邻齿面之间最小间隙点轨迹、最小间隙分布与Alfares方法和有限元结果进行了对比,研究结果表明:无侧隙、有倾角时相邻齿面之间均处于干涉状态;最小侧隙设计量随着倾角的增大而增大;最小侧隙设计位置在纯翻转区;文中方法比Alfares方法更精确。     

高精度立车工作台齿圈的辗扩加工过程

<正>齿圈的加工过程是非常重要的。齿圈的毛坯加工工艺及过程方法---辗扩,是关键的第一步。1根据设计的零件图确定材质为45#,外圆为φ1 718.64 mm,内孔为φ1 440 mm,长度为125 mm,净重为475 kg,属于大型环类锻件。根据以上信息开始对锻件毛坯的质量及下料定额进行理论计算。A=A1+A2+A3+A4,其中A表示为齿圈的毛坯质量,A1表示为齿圈的净质量,A2表示为齿圈的加工余量质量,A3表示为齿圈的火损质量,A4表示为齿圈的芯料质量。     

含有浮动组合内齿圈的人字齿行星齿轮系统静态均载特性

基于集中参数法,建立含有浮动组合内齿圈的人字齿行星齿轮传动系统静态均载计算模型,并针对其进行静态均载特性行为的理论研究。考虑时变啮合刚度、各构件偏心误差激励、中心构件浮动等影响因素,并利用傅立叶级数法求解系统载荷平衡方程,定性地分析各构件偏心误差、中心构件浮动方式及浮动量、柔性内齿圈扭转刚度等参数对系统静态均载特性行为的影响。研究结果表明:系统均载系数随着偏心误差的增大而增大,构件偏心误差共同作用对均载系数的影响比构件偏心误差单独作用时的影响大;柔性内齿圈扭转刚度的改变对太阳轮、内齿圈的浮动量及系统的均载系数均有影响;含有浮动组合内齿圈的人字齿行星齿轮系统较一般人字齿行星齿轮系统有更好的均载效果。     

电动汽车无同步器变速器换挡过程主动对齿控制

无同步器电机-变速器直连系统在电动汽车应用中具有传动效率高、结构紧凑、制造成本低的优点,但是在变速器换挡过程中,接合套和接合齿圈的同步过程缓慢,甚至存在打齿或无法换挡的情况。该文通过对驱动电机转矩的主动控制,实现接合套与接合齿圈之间相对转速和相对转角的"零转速差"和"零转角差"双目标跟踪控制。为了避免驱动电机主动同步控制过程中由于频繁在驱动与制动象限内切换造成的齿间敲击,提出了以驱动电机工作象限切换次数最少为目标的最优转矩主动对齿控制算法。实车测试表明:主动对齿控制算法能够实现快速、平稳换挡,并将换挡过程的动力中断时间缩短到300 ms内。     

基于圆弧啮合线内啮合齿轮设计与特性分析

针对内啮合齿轮传动,提出1种基于圆弧啮合线的大重合度内啮合齿轮构造方法。选取连接外齿轮和内齿圈节圆交点和齿顶圆交点的圆弧为啮合线,构造在该啮合线上共轭的外齿轮和内齿圈齿顶齿廓;根据共轭原理设计与齿顶齿廓共轭的齿根齿廓,完成内齿圈齿根齿廓修形;对新齿形进行根切检验,分析新齿形啮合几何特性及加载接触;利用数控加工方法完成内啮合齿轮样件的加工并进行啮合试验。研究结果表明:新齿形不产生根切和齿顶干涉;与渐开线内啮合齿轮相比,新齿形重合度大大提高,相对滑动率减小,相对法曲率增大;齿面接触和齿根弯曲应力显著降低,承载能力大大提高;齿数比为38/53的新齿形存在7对齿接触,验证了新齿形的大重合度啮合。     

机械变速器换档的接合过程建模及特性分析

接合套和接合齿圈的接合过程是影响机械变速器换档品质的关键阶段。针对在接合过程中,当接合套和接合齿圈在齿端倒角处接触时碰撞发生,其相对速度会发生突变,相应的耦合关系及动力学方程也会发生改变的现象,为了得到机械变速器整个接合过程的精确数学模型和特性,运用多体动力学理论和混杂系统方法建立了描述接合过程的混杂自动机模型。在该模型中,用3个微分方程组描述接合过程中接合套和接合齿圈在不同耦合关系下的动力学特性;引入泊松恢复系数,建立了4个差分方程组描述碰撞过程接合齿圈转速、接合套轴向运动速度和转速产生的突变。基于该混杂自动机模型,在MATLAB环境下进行了仿真分析,得到了接合过程中接合套和接合齿圈的轨迹、接合时间和最大冲击,分析了换档力、接合套相对接合齿圈的初始转速和位置对接合性能(时间和最大冲击)的影响。研究结果表明:接合套和接合齿圈的相对位置对接合时间和冲击有显著影响;当接合套和接合齿圈的转速差在一定范围内时,接合时间较短,过大的转速差则会使接合时间呈指数上升;接合套和接合齿圈的转速差越大,冲击越大;增大换档力可缩短接合时间,但会增大冲击。在设计机械式自动变速器的控制系统时,应根据机械变速器换档过程的特性,选取最佳的换档力、相对转速、相对位置作为控制参数,进而缩短动力中断时间,减小换档冲击。     

齿圈试验设计及轻量化研究

在核电厂检查管道焊缝过程中,因管道焊缝检查装置质量较大,在狭窄空间内搬运和装配工作难以进行.为解决此问题,以管道焊缝检查装置上齿圈及与其啮合的主动齿轮为研究对象,利用Inventor三维建模软件进行建模,通过有限元分析软件ANSYS Workbench对其进行接触分析.在软件分析结果与理论计算结果对比后,验证了有限元分析软件分析数据的可靠性,发现了原有模型有较大设计余量.在保证机械性能的条件下,通过实验设计法对齿圈进行优化设计,减小了齿圈的厚度,有效地减轻了齿圈的质量.     

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。     

齿轮激光淬火技术替代常规渗碳工艺

齿轮表面质量的好坏直接影响传动部件的质量和寿命 ,为此需对齿轮表面进行强化处理 ,传统的处理方法如渗碳等存在着诸如变形较大 ,硬化层沿齿廓分布不均等缺陷 ,从而影响齿轮的使用寿命 通过分析可替代常规齿轮渗碳淬火的激光齿面淬火新技术研究的意义及经济价值 ,着重讨论了齿面激光淬火的关键技术———表面预处理涂层与方法、激光扫描方式 比较了激光淬火与渗碳工艺的硬度、硬化层深度及抗点蚀疲劳性能等重要指标 结果表明 :采用激光淬火齿面技术不仅能提高生产率 ,降低成本 ,而且对于某些材料的齿轮完全能代替渗碳淬火工艺     

盘式钻头齿圈强化工艺技术试验研究

在对盘式钻头齿圈失效机理分析的基础上,提出了齿圈表面堆焊耐磨合金强化方法和镶嵌硬质合金齿圈强化方法,通过试验研究和对比分析,确定了冶金混合烧结固齿法镶嵌硬质合金齿圈强化盘式钻头。进一步的试验研究表明:采用冶金混合烧结固齿法镶嵌硬质合金齿圈来强化盘式钻头齿圈,其结合情况非常好;硬质合金齿圈的硬度、耐磨料磨损的能力和耐冲击磨料磨损的能力在烧结后都有进一步的提高,说明采用冶金混合烧结固齿法镶嵌硬质合金齿圈来强化盘式钻头齿圈是可行的。     

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.     

渗碳工艺CAD软件的研究开发

本文作者研究开发的渗碳工艺ＣＡＤ软件，采用模块结构，菜单式操作．可对不同钢种进行不同渗碳工艺的工艺参数设计和渗碳过程模拟．     

渗碳工艺CAD软件研制

研制渗碳工艺ＣＡＤ软件，采用模块结构，菜单式操作，可对不同钢种材质进行不同渗碳工艺的参数设计和模拟各种钢材的渗碳过程