基于应力释放提高齿轮弯曲强度方法的研究

齿轮齿根圆角部位的应力集中是影响齿轮弯曲疲劳的重要因素,为了提高齿轮的弯曲疲劳强度,在齿面开应力释放圆孔使齿根应力重新分布来减小齿根最大弯曲拉应力。采用二维有限元计算圆孔的半径及最佳位置,通过三维有限元模型进行验证及接触应力计算,并进行弯曲疲劳极限分析。结果表明:对于选定参数的齿轮,齿面开圆孔可以使齿根应力重新分布来减小齿根最大弯曲拉应力,大大提高齿轮的弯曲疲劳寿命并减小齿轮质量;但应力的减小与开孔的位置及圆孔的大小有很大关系,存在最佳的圆孔大小和圆孔位置;齿轮参数不同也会引起最佳圆孔位置和大小的改变,并且齿根应力的微量减少都会使弯曲疲劳寿命大幅度提高。     

基于层次分析法的行星齿轮传动多目标优化设计

传统的行星齿轮优化一般仅从最小体积出发,其最优解并未考虑对机构其他参数的影响.通过分析行星齿轮机构的多种性能指标,包括外形尺寸、体积、齿面接触强度和齿根弯曲强度,从机构总体最优出发建立模型,采用层次分析法进行多目标优化.结果表明该模型能有效的满足设计要求.     

采煤机摇臂齿轮传动系统的可靠性优化设计

针对采煤机摇臂齿轮传动系统的设计,以可靠性设计理论为基础,推导出在齿轮强度、应力都服从正态分布时的齿面接触疲劳强度和齿根弯曲疲劳强度为约束条件,齿轮系体积最小为目标函数的优化数学模型,通过Matlab的遗传算法优化工具箱对其进行优化求解。实例结果表明,方法得到的设计参数能有效地提高摇臂齿轮传动系统的可靠度,减小齿轮传动系统的体积、重量,有利于实现产品轻量化,节约成本。     

基于残余应力的轮齿齿根强化对弯曲疲劳强度影响研究综述

随着工程技术的不断发展,弯曲疲劳强度成为齿轮进一步发展的重要限制因素,且弯曲疲劳失效相较于齿面失效更具危险性。结合齿轮弯曲疲劳折断机理及裂纹扩展过程,系统阐述了齿根裂纹萌生重要影响因素(包括齿根过渡圆角、磨削台阶及残余应力场等)对齿根弯曲疲劳性能的影响;基于残余应力和表面及亚表面组织可控的齿面强化机理,进一步分析了改善齿轮弯曲疲劳性能的表面强化工艺(包括喷丸强化、齿根磨削工艺等)及其研究进展;着重探讨了齿根磨削对齿轮弯曲疲劳性能的影响。为工程实际中优化齿轮设计及制造、改善齿轮弯曲疲劳性能提供理论依据和技术参考。     

全自动铆接/卷绕联体机导针上料机构齿轮的优化设计

导针上料机构中的齿轮是影响铝电解电容器生产质量的关键零件。以齿轮的模数、齿数、齿宽等基本参数为设计变量,根据齿面接触疲劳强度、齿根弯曲疲劳强度、模数、中心矩等约束条件,按照齿轮体积最小和齿轮重合度最大为优化目标,利用多目标优化设计数学模型对其优化设计。齿轮优化后,机构工作平稳性得到提高,加工出的铝电解电容质量得到明显改善。     

重载传动齿轮失效模式分析

通过对履带式车辆重载传动齿轮在服役过程中常见的失效模式进行讨论,从齿轮弯曲疲劳、齿面接触疲劳和齿面磨损3种主要失效模式的失效机理进行了分析,明确了齿根和齿面更易出现损伤,裂纹扩展导致齿轮失效,导致传动装置失效,造成车辆出现故障无法行驶。阐述了喷丸和超声滚压等表面残余应力控制技术作用于齿轮的强化机理,残余压应力能够有效降低促使裂纹扩展的拉应力,明确了成熟稳定的喷丸和超声滚压设备及体系化的工艺设计,能够保证重载传动齿轮表面强化的工业化批量生产。     

基于疲劳失效的行星齿轮减速器时变可靠性分析

随着科技革新与社会发展,对行星齿轮减速器的可靠性要求越来越高。行星齿轮减速器运行过程中存在疲劳因素,会导致可靠度发生变化。针对这一问题,首先,根据应力-强度干涉理论,构建行星齿轮减速器在疲劳失效（主要是齿面接触疲劳失效和齿根弯曲疲劳失效）下的时变可靠性模型;其次,结合单调性定理,将时变可靠性模型简化,利用Matlab编程,求解了行星齿轮减速器的可靠度;对时变可靠性模型的各变量进行了灵敏度分析;最后,以PM90精密行星齿轮减速器为例,分别得到基于疲劳失效下的可靠度和各变量的灵敏度,阐述了在接触疲劳失效和弯曲疲劳失效下的可靠性时变规律,为行星齿轮减速器的时变可靠性分析奠定了基础。     

硬齿面齿轮齿根裂纹扩展特性与剩余寿命研究

为了研究齿根裂纹对硬齿面齿轮疲劳寿命的影响,以某渐开线硬齿面齿轮为研究对象,基于断裂力学方法和疲劳裂纹扩展理论,分析研究了齿轮齿根疲劳裂纹扩展机制;建立了考虑载荷大小、初始裂纹大小以及初始裂纹位置等因素影响的硬齿面齿轮齿根裂纹扩展剩余寿命分析模型,研究了齿根裂纹不同扩展阶段的应力强度因子演变规律与裂纹扩展机制;根据某渐开线硬齿面齿轮副弯曲疲劳试验数据,对所建计算模型进行了分析与验证,证明了模型的准确性。结果表明,与Ⅱ型裂纹、Ⅲ型裂纹相比,Ⅰ型裂纹应力强度因子最大,从齿面到裂纹深度方向,其值逐渐减小;随载荷、裂纹长度、裂纹宽度以及初始裂纹距齿宽中心位置的距离等因素的增大,裂纹扩展剩余寿命都随之减小。     

基于KISSsoft的采煤机齿轮箱参数优化设计

以某采煤机齿轮箱第四级行星齿轮传动系统为研究对象,通过KISSsoft软件建立齿轮组参数化模型,分析了在传动过程中主要参数对齿轮系统的影响。以最小齿根弯曲疲劳强度安全系数和最小齿面接触疲劳强度安全系数为目标函数,以螺旋角、模数、传动比、齿数、齿宽比和内孔径及轮缘厚度为约束条件,构建数学模型对齿轮设计参数进行优化,改善了采煤机齿轮箱传动中存在的问题。通过对比分析优化前后的齿轮传动性能,优化后的传动模型表现出了更高的可靠性和使用寿命。研究了优化后的齿轮箱传动模型各参数指标,确保最佳优化方案。所进行的研究工作对其他齿轮传动装备的优化与设计具有重要的参考价值。     

基于PXI轮边减速器结构参数优化设计

行星轮边减速器传动比大、结构紧凑且具备较强的承载能力。基于二级行星轮边减速器结构特点,保持总传动比不变,将齿数、模数及齿宽作为变量,在相同输入功率、转速下,当齿面接触强度和齿根弯曲强度达到一定安全系数时,寻求最优变量,使整体功率损失最小,进行优化设计;基于Simulink建立了最优解轮边减速器模型,并导入Labview,在Labview+PXI环境下实现模型实时仿真,对动态特性进行分析。结果表明,优化后,功率损失率由3. 87%降低至3. 31%;优化后轮边减速器各级齿轮传动啮合变形是混沌的,齿轮副啮合变形大小由其传递的力矩决定,受齿轮啮合时变刚度影响在稳定值周围波动,表明了优化设计的可靠性。