少齿数齿轮传动动力学的研究

目的为探讨少齿数齿轮参与传动过程中的运动情况,特别是啮合力对其影响情况,基于ADAMS和Pro/E对少齿数齿轮传动情况进行了建模仿真研究,这也有助于减少少齿数齿轮的设计成本和缩短其设计周期。方法首先通过Pro/E软件,实现了基于精确齿廓方程的齿轮参数化建模,并将其导入到ADAMS软件中;然后结合齿轮传动的实际情况修改机构属性和添加约束,特别是添加碰撞力和负载;最后对仿真得到的数据进行分析得出结论。结果与结论少齿数齿轮传动时处于变载状态,传动效率高,啮合力对其有一定的影响。     

少齿数齿轮机构相对滑动的研究

建立了少齿数(齿数可少到2)渐开线齿轮副滑动系数的计算公式;通过一个算例,比较了标准齿轮传动、普通变位齿轮传动和少齿数齿轮传动三种情况下对应啮合点滑动系数的大小;为其接触疲劳强度计算时计入相对滑动的影响提供了定量依据。     

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.     

少齿数齿轮副的有限元分析

结合渐开线斜齿轮和少齿数齿轮设计理论,对少齿数齿轮副各参数进行选取,建立少齿数齿轮副的三维模型,进行少齿数齿轮副的接触有限元分析,得到了少齿数齿轮副传动过程中接触区域和轮齿接触应力。通过对比两种齿面接触强度计算方法,初步验证了以下界点作为齿面接触强度计算点的合理性,为少齿数齿轮副的优化设计和齿面接触强度公式的建立提供参考依据。     

直齿-面齿轮传动啮合效率的计算与分析

研究面齿轮传动啮合效率的理论计算方法,分析面齿轮设计参数对其传动啮合效率的影响。应用面齿轮传动啮合理论,建立含安装误差的啮合分析模型;根据面齿轮轮齿接触分析(TCA),数值计算啮合点的坐标和法向量。结合传动效率的定义,计算得到啮合点的瞬时啮合效率以及传动平均啮合效率;分析小齿轮齿数、传动比和安装误差对面齿轮传动啮合效率的影响规律。研究结果表明:面齿轮传动瞬时啮合效率随面齿轮滚动角的增大而先增大后减小,啮合至节点处达最大值;当齿间摩擦因数为0.1,面齿轮传动啮合效率达98.79%;面齿轮传动啮合效率随着小齿轮齿数的增加而增加,随着传动比的增加而减小;安装误差对面齿轮传动啮合效率有显著影响。通过控制安装误差范围,可减小面齿轮传动啮合效率损失,这对高性能面齿轮传动设计有参考价值。     

高阶椭圆锥齿轮的传动模型与干涉检查的运动仿真

高阶椭圆锥齿轮是一种典型的非圆锥齿轮传动形式。以空间传动的啮合原理为基础,建立了该锥齿轮传动的空间球面啮合坐标系。分析了节曲线、齿廓及啮合线之间的变化关系;运用空间坐标变换的矩阵法创建了该齿轮的齿面方程。对该非圆锥齿轮的传动比、模数及齿数等基本参数进行了设计,详细分析了偏心率对相关参数的影响变化关系及其规律。应用离散数值法及三维软件,建立了该非圆锥齿轮齿廓的数学模型及虚拟实体模型,并进行了运动仿真及干涉检查。获得了该非圆锥齿轮齿形的设计计算及生成方法,通过实验验证了该方法的正确性。     

NGW型行星齿轮传动设计中的几个计算问题

行星齿轮传动与普通定轴轮系齿轮传动相比较,具有多方面的优越性。然而行星齿轮传动一般均为变位齿轮传动,设计计算工作量十分浩繁,其中尤以几何参数的计算为最,这也是行星齿轮传动不易推广应用的一个原因。本文对NGW型行星齿轮传动进行了分析,就以下三个计算问题列出了它们的简捷计算方法和计算公式: 一、太阳轮、行星轮和内齿圈的配齿数方法; 二、用查曲线圈方法计算角度变位齿轮传动的几何参数; 三、在内啮合角度变位齿轮传动的几何参数和几何尺寸计算中,引入了“齿顶延长系数”的概念,并在分析插齿加工的特点的基础上,引出了包括内、外啮合、滚切、插切齿轮的统一的设计用几何尺寸计算公式。最后还附有设计计算实例。     

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。     

少齿数渐开线齿轮副啮合区域的研究

本文讨论了渐开线齿轮传动的啮合区域,提出了少齿数渐开线齿轮副节点外啮合时,齿面接触强度应以实际啮合线的中点作为计算点,并提出了节点外啮合的判定条件;推出了在实际啮合线中点啮合时综合曲率半径的计算公式;最后通过一个实例,说明以节点和实际啮合线中点为计算点时二者之间的误差.     

S型齿廓少齿数齿轮的几何建模与强度分析

针对渐开线少齿数齿轮副因齿面接触应力大导致承载能力低而难以广泛应用的问题,提出了一种能够实现凹凸弧齿廓啮合的基于正弦曲线齿条刀具加工的S型齿廓.给出了齿条刀具正弦函数的曲线方程,推导了S型齿廓数学模型,建立了S型齿廓少齿数齿轮的几何模型,分析了S型齿廓的诱导法曲率的计算方法,开展了齿轮副接触应力的有限元仿真分析,并与渐开线少齿数齿轮作了对比分析.结果表明,相互共轭啮合的S型齿廓齿轮副具有相同的齿廓方程形式,能够用一把齿条刀具或滚刀加工,且能较大幅度地提高少齿数齿轮副的承载能力.     

椭圆锥齿轮的强度计算与分析

由于目前对椭圆锥齿轮的研究主要是进行传动原理及特性、齿形设计、加工制造分析以及传动实验等研究,而对其轮齿承载能力的研究相对较少.结合微分几何理论和齿轮啮合原理,在椭圆锥齿轮平面当量节曲线的基础上,获得传动过程中的压力角变化关系.对啮合过程进行受力分析,并推导轮齿所受切向力及法向力的计算公式.建立椭圆锥齿轮强度的连续计算方法,讨论齿面接触应力和齿根弯曲应力随主动轮转角的变化规律.判断啮合过程中最薄弱轮齿的位置,分析了模数、齿数和偏心率3个基本参数对接触应力及弯曲应力的影响,并通过与传统直齿锥齿轮强度计算法的对比分析,验证了椭圆锥齿轮强度连续计算法的正确性.     

面齿轮副扭转振动建模与分析

面齿轮副在航空领域和汽车领域具有重要的应用前景。扭转振动问题是面齿轮副的核心问题之一。该文研究了面齿轮副扭转振动的建模与分析方法。建立了单输入单输出面齿轮副扭转振动模型,该模型包含非对称时变啮合刚度、间隙非线性、静态传动误差等因素。基于加载接触分析,提出面齿轮副扭转啮合刚度的计算方法,并对某型面齿轮副的非对称时变啮合刚度进行了计算。通过与Abaqus有限元动力学计算结果进行对比,验证了扭转振动模型的有效性。基于所建立的模型,分析了面齿轮副设计状态时的动态特性,研究了啮合刚度、啮合间隙、静态传动误差、扭矩波动等因素对面齿轮副动态特性的影响,以及面齿轮副蕴含的非线性动力学响应。结果表明:所提出的面齿轮副扭转振动建模方法是有效的,所建立的模型能够用于研究面齿轮副的啮合特性、动态特性,指导以及校核面齿轮副的设计。     

风电齿轮箱传动误差分析及振动噪声预估

针对一级行星两级平行轴风电齿轮传动系统,综合考虑齿轮时变啮合刚度、啮合阻尼、传递误差等因素,建立31个自由度的弯扭轴耦合集中参数动力学模型,采用变步长Runge-Kutta法对系统动力学微分方程进行求解,得出齿轮传动系统各级传动误差;借助软件建立风电齿轮箱刚柔耦合动力学模型,并导入传动误差,采用模态叠加法求得齿轮箱轴承支反力,并将其作为声振耦合模型的边界条件,采用声学有限元法对风电齿轮箱进行振动噪声预估,并与试验结果对比分析,两者吻合良好。     

同轴双输出行星齿轮减速器运动学及动力学分析

为了设计高性能同轴双输出行星齿轮减速器,建立了减速器装配模型及运动学、动力学分析模型,应用齿轮三维动力接触有限元分析程序计算了齿轮啮合时变刚度激励、误差激励和啮合冲击激励,对减速器进行了运动仿真分析、模态分析和动态响应分析,得出各构件的转速曲线、减速器的固有频率以及箱体表面的振动位移、振动速度和振动加速度曲线;仿真结果表明了减速器满足传动要求,在正常工作情况下不会出现减速器固有频率与传动轴转频或齿轮啮合频率合拍的现象。     

复合摆线少齿差行星传动的啮合性能分析

采用几何特性可调性强的复合摆线作为内齿廓,根据微分几何和齿轮啮合原理,按照少齿差运动规律,建立啮合方程以及共轭齿廓方程,并推导了齿轮副的啮合线、重合度、啮合界限、根切条件.分析了齿轮副诱导法曲率、压力角以及齿形调节系数对齿轮压力角的影响,设计并建立了齿轮副三维实体模型,进行了动力学仿真,模拟一定工况下齿轮副运动关系及传递效率.结果表明,复合摆线少齿差行星传动具有多齿啮合、传动压力角小、齿轮副诱导法曲率小、传动效率高等优良的啮合性能.     

三公用齿轮变速机构的优化设计

本文分析研究了混合公比和转速重迭的三公用齿轮机构的各种传动方案,并提出一套优化方法与设计程序,以最小结构尺寸为目标函数,同时满足传动比的限制和啮合条件的要求。如果对优化设计的计算结果认为不够理想,还可以改变基准齿轮齿数,或者再附加约束条件,重新进行优化。设计程序中备有各种传动方案以供选择,并可根据计算结果绘制相应的优化转速图和传动图。     

定轴齿轮与微型行星齿轮串联设计分析

为拓宽微型行星齿轮传动装置的多样性,在微型行星齿轮传动原理的基础上,设计了定轴齿轮传动与2Z-X(A)型微型行星齿轮传动串联结构方案与正确啮合齿轮参数,计算出理论传动比与输出转速。利用三维软件绘制了机构装配模型,基于ADAMS建立了虚拟样机模型,并进行了运动学仿真,得到输出行星架的转速和机构传动比。仿真结果与理论值对比,符合实际齿轮传动的动力学特性,验证了设计参数的正确性与样机模型的可信性。针对三维装配模型,使用3D打印技术打印了模型实物,组装后能够无干涉运行,为后续机构设计、加工提供了参考依据。     

交错轴渐开线变厚齿轮传动节圆锥设计

基于空间齿轮啮合原理,建立交错轴渐开线变厚齿轮传动节圆锥设计模型,推导空间点接触到线接触的转变计算条件,提出小轴交角交错轴变厚齿轮传动直接设计法和间接设计法,分析设计参数对啮合主方向角的影响;采用有限单元法分析计算齿轮副的啮合特性,表明节锥角对啮合主方向角影响较大,齿线倾斜角对其影响较小;啮合主方向角的增加使得接触面积减小,角度传动误差增大,啮合刚度减小等结论;最后通过试验验证研究方法和理论计算结果的正确性,对交错轴渐开线变厚齿轮副几何参数的匹配设计及优化具有重要的指导意义。     

KHV行星齿轮传动优化程序设计

渐开线KHV传动只需一对内啮合齿轮,具有体积小重量轻,加工零件少等优点。但由于内外齿轮的齿数相差很少,容易发生干涉,需采用较大啮合角,而对受力和效率均为不利。故一般文献认为KHV传动效率较低,并且速比大时更低,因此只能用于小功率传动。作者使用合理的内啮合几何尺寸计算方法、较精确的啮合效率公式、和优化技术,设计了通用程序,计算过400余题,取得了较好的参数。所需的啮合角比一般文献要小10°,啮合效率大于92％,并且速比大时效率并不降低。由此得出结论:KHV传动能够获得较高效率,可以用于中等功率和大适比传动。为KHV传动的进一步发展提供了方向。     

面接触齿轮传动原理及几何设计方法

为增大齿轮齿面间接触区域,减小接触应力,提出一种基于面接触的齿轮传动形式。根据平面连杆机构中高副低代原理,在齿面之间添加滑动块、改变齿廓形状,使齿面间点、线接触转变为面接触;利用复数矢量法建立内外啮合传动的运动学模型,得到传动比、角速度、角加速度方程;研究滑动块几何参数和理想条件下的尺寸约束方程,分析齿廓与滑动块之间的相对位置,得出主动齿轮、从动齿轮齿数选择的临界条件,讨论不通过情况下的齿数选择范围。利用三维造型工具对面接触齿轮传动进行结构设计并仿真分析。研究结果表明:面接触齿轮传动仿真结果与理论预测结果一致,为其进一步推广和应用提供了依据。