非圆齿轮加工及使用误差分析

为了减小非圆齿轮在加工及使用时的误差,通过对圆柱齿轮误差理论的研究,结合圆柱齿轮和非圆齿轮的异同点,从非圆齿轮的偏心、传动链误差和由于插补不当产生的节曲线误差3个方面分析非圆齿轮的误差.研究结果表明:偏心引起的非圆齿轮啮合线变化量是正弦函数,可用几何偏心补偿运动偏心;非圆齿轮节曲线上的曲率中心和旋转中心不相重合导致它在分析时更加复杂;开发一个具有多种样条插补的系统成为未来一个新的趋势,这样就可以根据不同的曲线寻求最合适的插补方法.     

齿轮的运动误差及其偏心补偿

齿轮传动的运动精度即齿轮啮合的传动比在一转内的一致性,运动的不精确性以运动误差来表示.本文分析了齿形范成时由于传动比变动造成的基圆距变动,提出了齿轮上左、右齿形基圆分离的概念.分析了对基圆双偏心可能实现的补偿。齿轮传动的主要用途是按给定角速比由主动轴向从动轴传递回转运动,其基本啮合定理为:     

斜齿圆柱齿轮齿侧面形位误差的研究

斜齿轮齿侧面的形位误差,传统的方法是用渐开线误差和螺旋线误差来评定。接触线和法向啮合齿形为渐开螺旋面上的另两条特性线,前者是在齿轮精度标准JB179-81中被取消而在JB179-83中重新增加的一项齿轮精度指标;后者是在JB179-83中允许代替端面渐开线而予以测量的一条线。本文首先推出了法向啮合齿形的方程式,并应用法向啮合齿形的概念,来阐明斜齿轮齿侧面的形成原理,从而说明新机标允许测量法向啮合齿形的合理性;然后分析了齿侧面各个位置误差之间的关系,并通过试验,证实了接触线误差是评定斜齿轮齿面接触质量的一个较佳指标,为在新机标JB179-83中保留这个指标提供了论据。     

齿顶圆误差对上置式齿形仪测量精度的影响

在采用以齿顶圆定位的直角座标法测量原理测量渐开线齿形时,被测齿轮的齿顶圆误差将会产生较大的测量误差。本文阐述了仪器测量时座标系的建立方法以及被测齿轮齿顶圆误差对测量精度影响的分析。     

摆线齿轮滚刀的齿形设计

摆线齿轮齿形是变幅外摆线的等距线,加工摆线齿轮的滚刀齿形更为复杂,提出用齿轮啮合原理的向量矩阵法求加工摆线齿轮的滚刀的齿形,并分析滚刀加工齿轮时的啮合界限点.     

偏心误差对微线段齿轮的传动性能影响研究

微线段齿轮作为一种新型齿轮,具有承载能力强、耐磨性好、传动效率高等特点。为了进一步提高微线段齿轮的应用性,文章重点研究了偏心误差对微线段齿轮传动性能的影响。根据微线段齿轮齿廓的成形原理,建立了其齿廓的数学模型;基于该数学模型,结合微线段齿轮离散型齿廓的特点,将离散化齿面接触分析(tooth contact analysis,TCA)方法引入到微线段齿轮啮合分析中,对考虑偏心误差的微线段齿轮传动误差计算方法进行了研究,并编制了相应的程序;基于该程序,对比分析了偏心误差对渐开线和微线段齿轮传动误差的影响。结果表明,偏心误差会导致微线段齿轮在每个啮合周期产生不断波动的传动误差,其基频幅值比渐开线齿轮的要小,但是随着偏心误差增加,传动误差中高频部分的影响越来越明显。为了设计高性能的微线段齿轮,可以通过提高微线段齿轮孔和轴的加工及安装精度来减小偏心误差带来的传动性能影响。     

滚轮法大直径测量精度研究

为了提高滚轮法大直径测量的精度,对影响其测量精度的打滑问题、测量力大小的选取、安装误差和滚轮偏心等进行了理论分析和实验研究．改变测量力大小进行实验,找出了在该实验装置上产生误差最小的测量力;对安装误差产生的影响进行分析,找出仪器调整的方法,使安装误差引起的测量误差达到最小．最后经过数据处理和误差补偿可以使滚轮法大直径测量精度达到±6．26μm．     

基于坐标测量的准双曲面齿轮齿形精度控制

建立了表达准双面齿轮齿形精度的几何模型,计算分析了各加工误差独立存在时对准以面齿轮齿形精度影响的主次及相关性,利用齿面坐标测量值诊断齿轮加工参数误差,并确定误差补偿参数及其修正量。齿轮的补偿加工表明本方法可提高齿形加工精度。     

外啮合非圆齿轮加工模型及根切特性研究

根据范成法加工外啮合非圆齿轮时刀具和齿轮节曲线间的位置关系,提出了插齿加工的数学模型.在分析范成加工外啮合非圆齿轮不根切的模数、偏心率取值范围的基础上,根据所建模型将加工外啮合非圆齿轮的范成过程用计算机进行了动态图形仿真.根据仿真图形结果可以分析和判断所加工的非圆齿轮的齿形特征,从而为设计和制造节曲线封闭型外啮合非圆齿轮提供了一种直观的判断方法.     

切线座标法及其在齿轮啮合原理中的应用

本文用切线座标法研究齿形曲线及啮合理论。阐明了用切线座标表示的各种齿形曲线以及在齿轮啮合原理中的应用。尤其讨论了当给啮合线方程为二次曲线时,求解共轭齿形以及给定某一齿轮的齿形如何求其共轭齿形的问题。     

振动条件下齿轮副的运动特征

根据齿轮系统的振动运动,建立了在振动条件下齿轮副实际中心线方程和理论啮合线方程,分析论证了实际中心线和理论啮合线的运动及实际啮合线的形态.结果表明,由于系统振动的原因,齿轮副的实际中心线和理论啮合线是以平面运动方式变化的,实际啮合线(即啮合点的轨迹)是一条曲线.同时,系统振动还使啮合齿对提前或迟后进入啮合、提前或迟后退出啮合.     

齿轮副整体误差及其获取方法

针对传动误差在研究和评价齿轮传动质量中的一些局限性,从我国首创的齿轮整体误差测量技术入手,提出了齿轮副整体误差的概念．依据空间解析几何和齿轮啮合原理建立了齿轮副整体误差的数学模型,应用误差作用原理从微观角度推导了齿轮副整体误差与主、从动轮的齿轮整体误差的关系,定义了齿轮副整体误差曲线的基本组成单元,给出了理论单元齿轮副整体误差曲线的解析方程,在建立的接触面坐标系中推导了单元齿轮副整体误差曲线的基本算法;然后详细介绍了齿轮副整体误差的获得方法和具体计算过程,并在齿轮整体误差测量仪CZ450的硬件基础上开发了齿轮副整体误差测量系统,给出了测量实例;最后在与传动误差比较的基础上,分析了齿轮副整体误差的优点．     

基于谐波平衡法的非圆面齿轮多参变振动特性研究

考虑齿轮的时变瞬心、刚度和误差等激励问题,基于弹性转角分离原理,构建了非圆面齿轮的量纲一动力学模型.针对时变刚度和瞬心组成的复合参数激励,采用多阶谐波平衡法得到齿轮动力学方程的近似解析解,着重分析了系统的关键参数对振动响应的影响规律以及各参数对振动的灵敏度的影响.研究结果表明:齿轮在复合参数激励下存在复杂的多频响应,响应幅值随转速、偏心率、误差幅值、啮合刚度幅值比以及负载扭矩的增大而呈现不同特点的增大趋势,齿轮系统的各参数取值对自身及其它参数的灵敏度值都将产生较大的影响.      

风电齿轮箱传动系统的动力学建模

由于风速的随机性特点,使得风电齿轮箱长期处于较为复杂的变载荷作用下而产生振动,这些振动将会引起齿轮箱内部结构的损坏.为了更好地对齿轮箱进行动力学分析,将风电齿轮箱传动系统分解为三级齿轮传动,采用集中质量法,在直齿轮、斜齿轮和行星齿轮动力学模型的基础上,建立了整个齿轮箱传动系统的动力学模型;并在考虑齿轮啮合刚度、啮合阻尼、啮合误差、偏心量、弯扭耦合、自身重力以及支撑轴承等因素的共同作用下,利用拉格朗日方程推导了整个传动系统的动力学方程.为今后分析兆瓦级风电齿轮箱传动系统的固有特性、动态响应等动力学特性奠定了一定的基础.     

捷联惯性测量系统的误差补偿研究

首先简单介绍捷联惯性导航系统的原理及其组成，然后重点介绍了捷联惯性导航系统中的惯性测量系统。在分析了惯性测量系统一些误差源的基础上，介绍了一般惯性测量系统的误差数学模型。在考虑了温度的因素和实际情况的前提下，提出了一种简化的误差补偿数学模型。在仔细分析了标定误差系数的特点和验证了大量实际数据的基础上，提出了一种特有的定点DSP运算的定标方法来实现该模型。该算法充分考虑到系统应用中环境的变化及实时性的要求，准确、快速地将敏感元件敏感的角增量和速度增量送到下一级算法中进行运算。实践证明该算法精度可以与浮点数的算法精度相媲美，且运算的速度满足系统实时性的要求。     

两级星型五分支传动静态均载分析

为分析两级星型五分支传动系统的均载问题,根据该系统构成功率流动闭环的特点,推导扭转角变形协调条件,结合力矩平衡条件,运用当量啮合误差理论,建立静态条件下的均载力学分析模型,求解得到均载系数,分析制造误差、安装误差、构件浮动对均载特性的影响。结果表明：太阳轮、内齿圈、星轮的误差单独影响均载特性时,内齿圈的误差影响最大,各构件制造误差影响的均载系数随时间做周期变化;太阳轮基于花键间隙浮动和内齿圈径向浮动,改善了均载特性,通过试验验证了理论分析的正确性。     

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。     

宽斜齿轮副啮合刚度计算及扭振特性的研究

该文以宽斜齿轮副接触线的长度变化代替齿轮瞬时啮合刚度的变化，建立了宽斜齿轮副单自由度扭振动力学模型；运用傅立叶级数的形式，计算了一对宽斜齿轮副的瞬时啮合刚度及一对啮合轮齿的啮合刚度；采用四阶变步长Runge-Kutta法，求解出在给定时间范围内系统的动态响应，分析了齿轮副在误差及刚度激励作用下系统的扭振特性，并根据位移动态响应求出齿轮副的动载系数。     

考虑变位系数的直齿轮啮合特性分析

使用有限元方法研究直齿轮传动的啮合特性.基于APDL建立变位直齿轮副参数化有限元模型,采用显式动力学分析软件LS-DYNA对齿轮副啮合过程进行数值仿真,得到齿轮啮合产生的动态接触力以及动态传递误差,研究了齿轮变位系数对于齿轮啮合特性的影响,将动态传递误差与静态传递误差进行对比,分析了二者产生差异的原因.研究表明不同变位系数下,啮合频率都是主要的频率成分,其他频率成分的幅值受到变位系数的影响,接近固有频率的倍频幅值较大.静态传递误差与动态传递误差在时域和频域上都存在较大区别.     

内啮合双圆弧摆线锥齿轮齿面建模与啮合特性仿真

针对斜航线式双圆弧内啮合锥齿轮副齿面难以高效加工的问题,提出一种端面滚切加工外锥齿轮,进而基于外锥齿轮的平面产形轮产成内锥齿轮的齿面设计方法.首先,以双圆弧齿形作为切削刀刃的基本齿廓,基于端面滚切方法建立双圆弧锥齿轮的平面产形轮.其次,根据平面产形轮与双圆弧内、外锥齿轮的展成运动关系,建立内、外锥齿轮的齿面方程.再次,通过精确求解齿面数据生成齿面"点云",建立双圆弧锥齿轮副三维实体模型.最后,运用ANSYS仿真内啮合双圆弧锥齿轮副的啮合特性.实验结果表明:基于本方法生成的内啮合双圆弧锥齿轮工作齿面接触良好,可以实现正确啮合传动.当前研究可为内啮合双圆弧锥齿轮的高效加工提供理论依据.