齿轮啮合冲击过程分析及评价方法

基于我国首创的齿轮整体误差测量技术,以笔者提出的齿轮副整体误差为手段,从微观上解释了齿轮啮合冲击产生的具体过程,归纳了轮齿交替特性,提出了一种以轮齿交替特性为评价准则的齿轮啮合冲击的评价方法：总结了6种基本的交替形式,给出了各自的判别准则,统一了齿面交替和顶刃交替的判别方法,讨论了各交替形式与啮合冲击的关系;最后,以上述理论为基础,开发了齿轮啮合冲击测评系统并给出了分析实例．研究结果表明。齿轮副整体误差是研究齿轮啮合冲击问题的一种有效工具,以轮齿交替特性为基础的统计学评价方法为批量齿轮啮合冲击的测评和预报提供了一种新的方法和途径．     

齿轮啮合传动强度分析

通过对标准渐开线齿轮进行精确建模，采用有限元方法计算了齿轮轮齿应力，得出其分布规律以及危险截面应力最大值．与传统计算方法结果比较，其结果更为精确，为轮齿的强度计算提供了一种更加精确的方法．     

内外啮合齿轮马达的理论分析

从双定子思想出发,力图打破原有齿轮马达的结构,实现在不改变输入流量的情况下,对齿轮马达的转速调节,从而探讨出一种新型结构的内外啮合齿轮马达. 该新型结构的齿轮马达与传统的齿轮马达的区别是:该齿轮马达在一个壳体中,有内啮合齿轮马达和外啮合齿轮马达两个马达. 该马达仅通过切换不同的连接方式就可以实现多级转速和多级转矩的输出,省去了节流阀、减压阀等耗能元件,减少了能源的浪费,提高了效率.      

弯曲齿条啮合传动的重合度

齿轮齿条在工程应用中具有广泛的应用,通常使用重合度作为衡量齿轮齿条承载能力和传动平稳性的指标。但由于制造工艺或载荷等原因,齿条可能会发生弯曲变形,弯曲后齿轮齿条的重合度难以计算。基于齿条不同方向弯曲模型,分别得出齿条在沿齿向弯曲、沿齿背方向弯曲和沿齿侧方向弯曲的重合度计算公式,并进一步推导出复合弯曲条件下的齿条重合度计算公式。针对一种型号的齿轮齿条钻机进行实例分析,研究齿条在各方向上弯曲不同角度后的齿轮齿条重合度曲线,结果表明:齿条不同方向的弯曲角度对齿轮齿条啮合的影响程度各不相同,可得齿背方向弯曲对啮合的影响最为显著。     

试论啮合轴

本文导出了普遍情况下齿轮传动的啮合轴存在判定定理;得出了确定啮合轴位置的方法;指出了啮合轴在齿轮加工中的应用.     

渐开线齿轮啮合碰撞力仿真

为获得渐开线齿轮啮合传动时轮齿碰撞力的变化规律,提出基于动力学仿真的渐开线轮齿碰撞力计算方法.建立一对渐开线齿轮啮合传动的动力学模型,给出基于Hertz接触理论的齿轮啮合传动时轮齿碰撞力的计算方法.对齿轮啮合传动时的轮齿碰撞力、x 向碰撞力和y向碰撞力的变化规律及其频谱特征进行仿真研究.仿真结果表明:齿轮啮合传动时碰撞力的幅值波动显著,轮齿从啮入到啮出,碰撞力从0kN增加到最大碰撞力后又减小至0kN,具有明显的周期性;碰撞力频谱中会出现齿轮啮合频率的1倍频和2倍频;x向碰撞力和y向碰撞力幅值波动显著,具有相同的频谱特征,相位相差约90°;频谱中出现齿轮的旋转频率和啮合频率,存在明显的调制现象,其中载波为齿轮的啮合频率,调制波为齿轮的旋转频率.     

基于啮合线积分的直齿轮副啮合效率计算方法

在沿啮合线积分法的应用中得到的均是一对轮齿从啮入到啮出的啮合效率,而非一对齿轮传动的啮合效率,不符合齿轮连续传动的实际情况。基于上述问题,从一对齿轮副连续传动的过程入手,首先给出了单对齿轮副瞬时接触点啮合效率的计算公式,然后计算了齿轮连续传动过程中各段啮合线的长度,推导出了每段的啮合效率。在此基础上,根据齿轮连续传动的实际情况,计算得到齿轮副的平均啮合效率。最后,分析了齿轮设计参数与齿轮啮合效率之间的关系,提出了提高齿轮啮合效率下齿轮参数的设计原则。     

齿轮啮合动态接触过程仿真分析

以圆柱体接触力学相关原理为基础,基于Ansys/Ls-dyna操作平台,对齿轮啮合过程动态接触应力进行有限元仿真分析.将啮合齿轮等效为两圆柱体接触,以等效圆柱体的接触应力作为齿轮接触应力,将有限元计算结果与Hertz理论进行对比分析发现,齿轮接触过程最大接触应力与Hertz理论较为接近,说明该等效模型的正确性.在单齿啮合区,其接触应力较双齿啮合处有所增加;在双齿啮合区,其最大接触应力较为平稳.轮齿两端处的接触应力远大于齿面中间处的接触应力,在轮齿中间区域,其接触应力分布比较均匀.     

渐开线锥形非圆齿轮的啮合原理与仿真模型

根据渐开线锥形齿轮传动理论结合非圆齿轮齿廓包络原理,以齿条作为齿廓形成的媒介,提出一种基于齿条加工渐开线锥形非圆齿轮的方法,并建立了相应的加工数学模型. 基于该模型,证明了齿条与非圆齿轮纯滚动的运动关系,推导出啮合方程和瞬时接触线方程,以及经过坐标变换后得到渐开线锥形非圆齿轮的参数方程,对比了各种形式的渐开线齿轮齿廓形成特点. 借助数值计算软件对上述方程进行了验证,通过三维造型工具给出了渐开线锥形非圆齿轮的直观图形,从而验证了该方法的正确性和有效性.      

齿轮传动的动态啮合刚度

本文提出齿轮传动的静态啮合刚度和动态啮合刚度概念.导出了这两种啮合刚度的计算式,讨论了齿轮误差和转速对动态啮合刚度的影响.用模拟计算,分析了各种刚度模型对动态性能的影响.结果证明,本文提出的动态啮合刚度模型比其它刚度模型较合理.     

再论啮合轴

本文导出并论证了普遍情况下齿轮传动的啮合轴存在判定定理;得出了确定啮合轴位置的具体公式.在螺旋参数P_r=0时的齿轮传动,其瞬时轴必为啮合轴;仅当接触点处的公法线构成一固定平面时,才存在无数根啮合轴.在螺旋参数P_r≠0时的齿轮传动,仅当某一齿面为螺旋面时,才可能存在啮合轴.     

2K—H[C]型中内啮合齿轮的啮合效率计算

研究了行星机构2K-H[C]型的啮合效率问题.分析了行星齿轮在工作过程中的动态情况,用能量的观点解决了行星轮在工作过程中的复杂受力关系.推导出其啮合效率表达式.文中推导的公式,其啮合效率的计算与传统计算不同.     

如何保证齿轮副正确啮合

齿轮传动由于优点较多得到广泛应用,但在使用中常常会出现不正确的啮合,影响齿轮的使用寿命。本文从齿轮装配和调整轴承两个方面介绍了保证齿轮副正确啮合的措施,减小了啮合时的噪声和冲击,使齿轮副可靠地工作。     

非对称齿廓渐开线斜齿圆柱齿轮的齿形设计及啮合分析

为了提高齿轮的传动性能和承载能力,提出一种新型的非对称渐开线斜齿圆柱齿轮.设计了用于加工非对称渐开线斜齿轮的齿条型刀具,分析了齿条型刀具与齿轮之间的参数关系.建立了非对称斜齿轮端面、法面、轴面的齿廓方程以及沿齿轮轴向的螺旋曲面方程,研究了非对称斜齿轮对的啮合关系,并推导了进行内、外啮合非对称渐开线斜齿轮的共轭齿轮的坐标变换矩阵.以文中分析的斜齿轮参数关系为基础,通过三维软件建立了参数化的非对称渐开线斜齿圆柱齿轮三维模型,验证了本文所创建的数学模型和理论分析的正确性.     

裂纹齿轮时变啮合刚度与传动系统振动机理

研究齿轮裂纹对时变啮合刚度和振动特性的影响机理。首先,将齿轮齿廓分为过渡曲线、渐开线非啮合区和渐开线啮合区3个部分建立精确的齿廓模型,再结合势能法改进时变啮合刚度计算方法。其次,建立齿轮裂纹分析模型,将裂纹扩展路径和有效厚度的限制线分别假设为直线和抛物线,根据几何法和裂纹终止点的位置,改进有效截面积和截面惯性矩的计算方法,求解不同裂纹状态下的时变啮合刚度曲线。最后,建立六自由度裂纹齿轮故障动力学模型,采用龙格-库塔法求解不同裂纹下齿轮传动系统的振动特性和幅频特性,通过小波变换对振动特征进行时频分析。同时,采用统计指标的方法,研究齿轮裂纹对传动系统振动响应的敏感度。研究结果表明：裂纹齿轮在啮合过程中会产生冲击特征,随着裂纹情况的加剧,冲击加剧;峭度对振动响应最为敏感。     

外啮合齿轮泵的间隙泄漏与最优间隙研究

为减小端面泄漏，可对端面间隙严加控制，因为泄漏量与间隙S的三次方成正比，所以最好能保证齿轮两侧的端面间隙相等，否则泄漏量将大大增加。若间隙较大，通过增加齿数或增大变位系数使凡和Rz之差变大，对降低端面泄漏量起到作用。     

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。     

变速箱齿轮啮合动力学的数字仿真

变速箱中齿轮传动过程通常分为单齿为啮合区和双齿对啮合区,为了详细研究这一齿轮传动力学过程,在给出双齿对啮合动力学方程的同时,引入了时间系数并制定了算法使其离散化,建立了双齿对啮合的动力学仿真模型。     

齿轮啮合效率的理论研究进展

针对齿轮啮合效率模型精度低、啮合效率影响机理有待深入研究的问题,系统地综述齿轮啮合效率的理论研究进展。从建立齿轮啮合效率模型的主要要素入手,着重阐述齿面法向载荷、齿面相对滑动/滚动速度、齿面滑动摩擦因数、齿轮啮合效率建模以及齿轮设计参数等要素对啮合效率影响机理的国内外研究现状,提出以啮合效率精确建模为基础,探索啮合效率影响机理,进而实现高啮合效率齿轮设计的思想。