基于解析法和有限元法融合的准双曲面齿轮接触分析研究

以汽车驱动桥准双曲面齿轮为研究对象,研究解析法与有限元法融合的齿面接触分析方法。基于HFT法建立准双曲面齿轮加工数学模型,推导出齿面方程。通过构建齿面啮合数学模型,采用解析法计算出传动误差。通过数值算法求解出数值齿面,并构建出齿轮三维模型。将齿轮模型导入ABAQUS软件,通过提取每一帧的齿面瞬时接触椭圆,将其全部显现在最后一帧,从而获得齿面三维接触区。对一对准双曲面齿轮进行齿面接触有限元仿真,并进行磨齿加工实验。结果表明：有限元齿面接触区仿真结果与MASTA软件结果一致,与实际滚检接触区吻合,验证了所提出的齿面接触分析方法的正确性。     

准双曲面齿轮HFT磨齿齿面接触区预测方法研究

为了便于预测汽车驱动桥准双曲面齿轮齿面接触形态,提出了一种齿面失配分析方法。通过构建准双曲面齿轮HFT磨齿数学模型和共轭啮合数学模型,推导出了与大轮齿面完全共轭的小轮基准齿面方程。采用数值方法计算出了小轮实测齿面与小轮基准齿面之间的偏差,通过图形化表达构建出了齿面失配拓扑图。以一对HFT磨齿的准双曲面齿轮为例,进行了齿面接触区仿真预测,滚检试验结果与仿真预测结果相一致,表明所提出的齿面失配分析方法可以对齿面的接触情况作出预测。该方法为齿面接触区的修正提供了理论指导。     

基于齿面拓扑修形的驱动桥主减齿轮啸叫分析与优化

针对某轻型客车在减速滑行阶段出现的驱动桥齿轮啸叫问题,提出一种齿面拓扑修形方法来优化驱动桥齿轮啸叫噪声。利用LMS Test.Lab设备进行路试测试,识别出噪声源来自驱动后桥主减齿轮的啮合振动。对主减齿轮当前齿面接触性能进行分析,在此基础上,提出采用齿面拓扑修形方法对当前齿面接触区和传动误差进行修正。对修形前后的齿面加载啮合性能和NVH仿真曲线进行对比分析,仿真结果表明:修形后齿轮啮合性能和NVH性能都得到了提升。对修形前后的主减齿轮进行了路试测试实验,实验结果表明:齿面修形后齿轮啸叫问题得到了明显改善。     

成形法大轮准双曲面齿轮传动点啮合齿面主动设计与理论检验

建立了准双曲面齿轮传动成形法大轮齿面的数学模型,该数学模型不包含机床调整参数,仅与齿轮和加工刀盘的几何结构参数有关.在大轮轴截面内描述空间齿面啮合的接触点迹线,根据点啮合齿面主动设计原理和方法,得到了成形法大轮准双曲面齿轮传动点啮合齿面主动设计的计算公式.提出了一种检验点啮合齿面主动设计过程和结果正确性的理论方法,并提供了用于检验的计算公式.最后,给出了一个成形法大轮准双曲面齿轮传动点啮合齿面主动设计与理论检验的算例.     

考虑啮合错位的斜齿轮复合修形优化研究

为了减少斜齿轮传动因啮合错位导致的齿面偏载、传递误差增大、啮合冲击增大,研究考虑啮合错位的斜齿轮复合修形方法,讨论修形前后不同错位量下齿面啮合性能的变化规律。该方法考虑了啮合错位对齿轮啮合性能的影响,基于斜齿轮啮合接触计算模型,以齿面载荷分布、传递误差、啮合冲击等性能指标为评价依据,进行了“螺旋角修形+齿廓鼓形修形”的复合修形。结果表明：基于多目标的“螺旋角修形+齿廓鼓形修形”复合修形能有效改善因啮合错位造成的齿向偏载,且在降低传动误差峰峰值和改善啮合冲击方面显著优于单一的螺旋角修形,能较全面地改善斜齿轮的啮合质量。     

大速比准双曲面齿轮的设计与分析

利用准双曲面齿轮虚节锥设计方法,设计出两种可采用HFT切齿法加工的大速比准双曲面齿轮副(齿数比分别为3/37和4/37);并借助于局部综合法,研究了以上两种大速比准双曲面齿轮副的齿面接触印痕、传动误差等啮合性态.     

格里森制摆线齿锥齿轮齿面失配分析与轮齿接触仿真

为了能够对格里森制摆线齿锥齿轮啮合性能进行综合评判,提出集齿面失配分析、齿面接触仿真和齿面加载接触仿真于一体的系统性评价方法。构建刀盘数学模型和刀倾法切齿加工数学模型,获得理论齿面。研究与大轮齿面完全共轭的小轮基准齿面及齿面Ease off拓扑计算方法。在此基础上,基于齿轮啮合数学模型,研究齿面接触分析解析计算方法,构建齿面加载接触分析有限元仿真流程。最后以一对格里森制摆线齿锥齿轮为例进行了齿面失配分析和轮齿接触仿真,算例仿真结果与格里森软件一致,验证了齿面接触仿真算法的正确性,同时也表明采用有限元方法进行齿面加载接触分析在啮合性能评价方面具有较大的直观性。     

盾构机主轴承内啮合齿轮修形优化设计

齿轮修形是降低轮齿啮入、啮出时冲击,降低齿轮副齿面应力峰值,缓解应力沿齿宽分布不均现象,使得传动平稳性提高的重要手段。结合盾构机实际工作载荷,基于KISSsoft对盾构机主轴承齿轮进行齿廓、齿向修形优化研究,针对单因素齿廓修形、单因素齿向修形、综合修形方案进行横向对比,通过对齿轮进行接触性能分析,对比修形前、后的传动误差幅值、赫兹接触应力在齿宽方向分布情况以及最大齿根弯曲应力。通过Ansys Workbench软件对未修形和确定的最优修形方案进行有限元仿真,验证其振动加速度和动态啮合应力优化程度。结果证明,采用适当的修形方案可以减小齿轮传动误差幅值,避免了轮齿啮入时出现载荷突变的情况,并且优化了齿面偏载的情况,进而使得齿轮啮合传动性能得到了提高,传动更加稳定。     

螺旋齿圆柱齿轮齿面结构的数字化模型研究

螺旋齿圆柱齿轮与螺旋齿面齿轮进行啮合传动时,其传动性能优于直齿面齿轮和斜齿面齿轮传动副.提出基于啮合原理构建螺旋齿圆柱齿轮齿面结构的方法,研究了螺旋齿圆柱齿轮的切削成形理论,建立了螺旋齿圆柱齿轮的切削模型,并构建了螺旋齿圆柱齿轮齿面结构的数字化模型.     

小波变换在齿面重构上的应用

齿轮在现代传动领域非常重要,如何提高齿面的性能成为研究热点。从齿面渐开线理论出发,结合三次B样条小波多分辨率分析理论,以渐开线齿轮齿面的构造为载体,运用MATLAB软件得到齿面离散数据,结合其齿面的三次B样条小波矩阵对其进行高频滤波处理;对处理前、后的数据利用三维建模软件分别进行精确建模。为了对比分析齿面的性能,分别对两组啮合齿轮运用ABAQUS软件与ADAMS软件进行齿面接触受力与振动分析。结果表明:三次B样条小波可以提高齿面的光顺性,减少齿面接触应力与振动,改善齿轮的传动性能。     

高接触比螺旋锥齿面修形方法及动态特性研究

为抑制高接触比螺旋锥齿轮传动的振动,提出一种新的高阶齿面修形方法。根据高接触比螺旋锥齿轮的啮合特点,提出一种新的修形曲线,采用辅助齿面修形方法生成高阶修形螺旋锥齿轮。在考虑齿变形的情况下,计算了高阶修正弧齿锥齿轮传动的载荷传递误差和啮合冲击,在此基础上建立了降低高接触比螺旋锥齿轮传动的载荷传递误差和啮合冲击的优化模型。仿真结果表明：与二阶修形弧齿锥齿轮相比,高阶齿面修形方法不仅可以有效降低高接触比螺旋锥齿的载荷传递误差、啮合冲击和动态负载系数,而且可以提高其在全速范围内的动态性能。     

载荷时变对齿轮齿条弹流润滑的影响

目的通过对传动过程中压力和膜厚的计算,提高齿轮齿条机构润滑性能,降低齿轮齿条传动过程中的磨损。方法简化齿轮齿条传动过程载荷图谱,运用简化的实际载荷曲线,建立齿轮齿条啮合过程的弹流润滑计算模型,对齿轮齿条啮合过程中的瞬态弹流润滑问题进行研究。考虑啮合过程中单、双齿啮合时不同的载荷,计算一个啮合周期沿啮合线上的中心压力、中心膜厚、最大压力、最小膜厚以及啮入点、节点、啮出点压力和膜厚,还有双齿啮合区转换为单齿啮合区、单齿啮合区转换为双齿啮合区前后瞬时的压力和膜厚。压力求解采用多重网格法,弹性变形采用多重网格积分法,得到了齿轮齿条传动机构的瞬态弹流润滑完全数值解。结果载荷突然升高引起中心压力突然升高,中心膜厚最大值出现在双齿啮合区与单齿啮合的临界点。啮合线上最小膜厚和最大压力出现了波动。计算得出啮入瞬时膜厚最薄,润滑状况较差。结论沿啮合线各瞬时压力与膜厚不断变化,载荷突变引起的压力突变应通过提高轮齿强度等方式防止表面疲劳破坏的产生。整个啮合过程中,啮入点为危险点。     

Manufacturing process for a cylindrical crown gear drive with a controllable fourth order polynomial function of transmission error

A manufacturing process for fabricating a cylindrical crown gear drive that is provided with a controllable fourth order polynomial function of transmission error is proposed in this paper, and the procedures for creating the mathematical models of the tooth surfaces are described. In order to reduce the level of gear running noise, a pre-designed fourth order polynomial function of transmission error is assigned to the gear drive. To avoid edge contact, the tooth face of the output gear is longitudinally crowned by employing a form grinding wheel that is driven by a parabolic motion. Based on the theory of gearing, mathematical models of tooth contact analysis (TCA) are created, and mathematical models of principal curvatures and directions and contact ellipses are developed. A numerical simulation of meshing is performed, and the proposed gear drive is proved numerically to be able to reproduce the pre-designed fourth order polynomial function of transmission error. The influence of varying the parameter of parabolic motion of the grinding wheel on the dimensions of contact ellipses is also analyzed.     

负压力角弧齿离合器铣齿机关键结构设计与加工仿真

负压力角弧齿离合器因承载能力强、啮合性能好、传动可靠性高等优势,被广泛应用于重型卡车驱动桥主减速器总成中。对负压力角弧齿离合器加工用的专用铣齿机的关键部件设计技术进行研究,构建铣齿加工数学模型,根据加工特点开展刀具箱、工件箱的结构功能分析,基于仿真软件建立等效机床模型,编制加工程序完成凸面齿与凹面齿的加工仿真与分析,验证了铣齿机设计方案的正确性。     

新能源汽车齿轮箱齿轮修形设计及效率分析

齿轮箱作为新能源汽车驱动系统的关键部件之一,如何提高其均载特性、改善NVH性能,成为新能源汽车关注的焦点问题之一。综合考虑齿轮、轴系的弹性变形以及齿轮制造、安装误差等因素,计算齿轮修形参数。建立齿轮箱仿真模型,分析修形前后齿轮接触应力、传递误差以及传动效率的变化规律;制作齿轮箱样机,进行传动效率测试,并与仿真结果进行对比,验证齿轮修形的可靠性。结果表明：修形后的齿轮齿面接触应力显著减小,齿面载荷分布均匀,传递误差峰峰值大幅降低;效率测试结果与仿真结果基本吻合。