重合度对人字齿轮传动系统振动特性的影响分析

重合度是齿轮传动设计中一个重要的性能指标，直接影响人字齿轮承载能力和传动平稳性，在齿轮设计中必须满足重合度要求。首先说明了人字齿轮系统刚度激励和啮合冲击激励，采用集中质量法建立了一对人字齿轮传动系统弯-扭-轴耦合模型。然后分析了重合度对时变啮合刚度和啮合冲击力的影响。最后研究了重合度对人字齿轮副动态啮合特性的影响。得出结论：重合度由2.72增至3.08时，时变啮合刚度峰峰值由4.653 3×10⁸ N/mm减至3.229 9×10⁸ N/mm,最大啮合冲击力由2.23×10³ N减至1.92×10³ N,齿轮副动态啮合力曲线变得平滑，动载系数也由1.23减至1.18,从而得出重合度增大，能达到系统减振降噪和传动平稳的作用。     

不同重合度下系统参数对人字齿传动非线性动态特性的影响

重合度是反映齿轮副同时参与啮合轮齿对数多少的重要参数。合理选择适当的重合度可以改善传动承载能力并保证传动平稳性,从而提高齿轮传动系统的性能和可靠性。而分析不同重合度下系统参数对系统振动特性的影响,对优化传动系统性能、提高工作效率和降低故障风险具有重要意义。本文将轮齿啮合性能和动态特性相结合,首先,确定人字齿轮系统刚度激励和啮合冲击激励,采用集中参数法建立复杂激励源下的人字齿轮副弯-扭-轴耦合非线性动力学模型;然后,对非线性动力学方程进行消除刚体位移和无量纲化处理;最后,研究了不同重合度下系统参数对系统动态特性的影响。研究表明,当重合度由2.72变为3.08时,齿轮副综合相对振动加速度均方根值均降低达40%左右。可见,增大齿轮副重合度能提高系统的稳定性。此外,随着系统参数变化,增大齿轮重合度能消除系统存在的跳跃现象,并降低跳跃和共振峰的幅值。     

实际重合度对啮合刚度及齿轮动态响应影响研究

为了研究实际重合度对啮合刚度及齿轮动态响应的影响,使用三维建模软件SolidWorks建立齿轮啮合装配模型,将模型导入有限元软件ANSYS Workbench的瞬态动力学模块中,用准静态的方法求出了不同工况下的啮合刚度,分析了实际重合度对啮合刚度的影响。接着使用MATLAB在两组工况下,分别对实际重合度与理论重合度的齿轮副动力学模型进行数值仿真,发现两者的动态响应有所区别,表明在进行齿轮动力学分析时,应根据具体的工况确定实际重合度,使分析更加精确。     

高重合度内啮合复合摆线齿轮传动设计与分析

重合度是衡量齿轮传动性能的重要指标,较高的重合度对于提高齿轮的承载能力和传动的平稳性具有重要意义。考虑到摆线齿形的优越性,提出一种具有高重合度的新型内啮合复合摆线齿轮副;根据内、外摆线无包心形成法与包心形成法之间的等效关系,阐明内、外齿轮齿顶与齿根之间的齿廓配合关系,给出使重合度最大化的圆弧啮合线位置及其数学描述;结合坐标变换和齿轮啮合原理,建立共轭齿廓的数学方程,并由已知的啮合线推出适用于任意齿廓形状的齿轮端面重合度的统一计算式,推算上述内啮合摆线齿轮副的最大重合度,分析影响重合度的相关因素,指出提高重合度的可能途径。据此,运用Solidworks软件实现了高重合度内啮合摆线齿轮副的参数化建模,结合具体实例与标准渐开线内齿轮副进行比较研究,并就同时参与啮合轮齿的对数情况进行有限元仿真分析和光弹试验测试。结果表明,所设计的内啮合摆线齿轮副具有很大的重合度,可以到达十几甚至更大,且仿真及实测结果与理论分析吻合,验证了该齿轮传动理论的正确性。     

高重合度齿轮变速箱动态特性分析

基于机械动力学理论,针对某载重汽车高重合度齿轮变速箱,以MASTA为仿真分析平台,对其动态特性进行了系统研究。首先,建立了高重合度齿轮传动有限元模型,通过仿真计算,得到了较准确的轮齿啮合刚度变化规律,并应用于传递误差计算。其次,利用有限元,提取了箱体刚度矩阵、质量矩阵和节点位置信息,结合传动系耦合数学模型,对系统综合变形叠加引起的齿轮副错位量进行了分析,研究了其对变速箱动态特性参数的影响。最后,根据弹性力学理论,对加载齿面接触情况进行了分析,并通过修形,改善了齿轮啮合质量,达到了降低齿轮动态啮合力的目的。以上分析结果可为改善变速箱动态性能提供借鉴。     

斜齿圆柱齿轮啮合刚度波动的变化规律研究

运用有限元方法计算了不同参数斜齿轮副的啮合刚度及其波动值,总结了啮合刚度波动的变化规律。计算与分析结果表明,当齿轮参数改变时,重合度是影响啮合刚度波动大小的主要因素。当端面重合度或轴向重合度为整数时,接触线长度在啮合过程中保持不变,同时啮合刚度波动会出现极小值。该结论可以用来指导齿轮传动参数的优化选取。     

不同重合度非圆齿轮设计及弯曲应力分析

非圆齿轮传动具有广泛的应用场景。针对非圆齿轮传动,采用齿轮啮合原理和材料力学等原理及方法,提出了大重合度非圆齿轮设计方法。探讨了非圆齿轮传动原理和节曲线构建方法,计算了其节曲线曲率半径和重合度方程。建立了不同重合度非圆齿轮轮齿时变啮合刚度与载荷分配率计算模型,推导了不同重合度非圆齿轮齿根弯曲应力方程。探讨了不同结构参数下非圆齿轮副重合度、时变啮合刚度、时变载荷分配率及齿根弯曲应力变化规律,确定了轮齿所受最大载荷位置。开展了不同重合度非圆齿轮齿根弯曲应力仿真分析和实验测量,与理论计算结果进行了对比分析,最大误差分别约为4.8%和5.9%,验证了理论方法的合理性与正确性,为大重合度非圆齿轮传动的工程应用奠定了基础。     

高重合度摆线内齿轮副时变啮合刚度计算与齿间载荷分配研究

高重合度摆线内齿轮副时变啮合刚度计算和齿间载荷分配是其动力学分析和强度设计的基础,由于是多齿啮合,齿间载荷分配非常复杂,属于静不定问题。结合现有文献,考虑了真实的过渡曲线和精确的轮齿建模,采用更为准确的齿面赫兹接触刚度计算方法,基于势能法建立了与摆线齿形相适应的单轮齿对啮合综合刚度模型,针对该齿轮副的传动特点,构建了其变形协调方程,提出了多齿啮合齿间载荷分配模型。为验证所建模型的正确性并提高仿真分析效率,在ABAQUS中利用Python脚本编程进行二次开发,实现了精确化建模、参数化分析和自动化操作,根据齿轮加载接触分析结果和基于有限元法的轮齿对受载啮合刚度计算方法,得到了不同负载转矩作用下单轮齿对、多轮齿对的啮合综合刚度和轮齿啮合力。对比表明,计算结果趋势吻合、数值接近,验证了建模分析的正确性,可为动力学分析和强度计算提供基础。     

大功率人字齿轮齿间载荷分配与发热量计算

齿轮温度场分析成为高速重载齿轮设计的必要环节.根据大功率人字齿轮的传动特点,计算人字齿轮的重合度,叠加出同时啮合轮齿上的接触线长度,根据接触线长度进行人字齿轮齿间载荷分配,同时在部分弹流润滑条件下计算人字齿轮的发热量,为进行齿轮温度场分析提供理论数据.     

综合啮合刚度归一化的齿轮副动力学修正模型

综合啮合刚度是影响齿轮副动态特性的一个重要参数,常规的啮合刚度的获得方式主要依赖于工程软件的仿真结果,与实际状态存在较大的差距。为解决在单齿啮合与双齿啮合区段时,因综合啮合刚度的时序不同而造成的动力学模型离散及计算结果误差问题,将综合啮合刚度以傅立叶级数型式进行归一化处理,并建立齿轮副的动力学修正模型。算例结果表明,齿轮副的结构参数和运动参数均对综合啮合刚度值有影响,齿轮副在工作时的谐振峰值不惟一,所得的动力学修正模型高效且适用。     

考虑轮齿修形的变厚齿轮啮合刚度数值计算

针对有限元法求解变厚齿轮时变啮合刚度的求解效率低、计算结果易不收敛等问题,基于切片法建立了一种考虑齿向修形的变厚齿轮时变啮合刚度求解模型,在综合考虑齿轮基圆与齿根圆之间关系的基础上,对现有的Weber能量法进行改进,并采用该方法计算了变厚齿轮的时变啮合刚度.通过建立变厚齿轮有限元分析模型,对其进行加载接触分析,计算其啮...     

RV减速器传动系统动力学特性分析

为深入研究工业机器人用RV减速器动力学特性,采用集中参数法,综合考虑啮合阻尼、时变啮合刚度以及综合啮合误差,建立了RV传动耦合扭转动力学模型,通过数值解法对建立的动力学方程进行求解,得到其振动位移、振动角速度响应及各齿轮副动态啮合力。基于UG与ADAMS建立RV减速器动力学模型,进行仿真分析实验,验证动力学模型的正确性。通过改变啮合刚度分析了啮合力的变化,随着啮合刚度的增加,在一定范围内,传动过程中的啮合力更加稳定,为RV减速器的故障诊断和优化设计奠定基础。     

纯电动汽车高速斜齿轮传动振动特性分析

为研究高转速情况下时变啮合刚度和啮合冲击对斜齿轮传动振动特性的影响,以某纯电动汽车高速斜齿轮传动为研究对象,建立了弯-扭-轴动力学模型；采用改进的基于承载接触分析的计算方法获得时变啮合刚度曲线，并计算了啮合冲击时间及啮合冲击力幅值；分析了时变啮合刚度、啮合冲击以及两者综合3种激励条件下高速斜齿轮传动系统的振动特性。结果表明：时变啮合刚度激励下,在过共振区，转速变化对系统振动的影响不显著；啮合冲击激励以及综合激励条件下,系统振动随转速的升高而增大,与啮合冲击激励相比，综合激励下振动加速度增幅较缓。研究结果可为纯电动汽车高速斜齿轮传动的设计和工程应用提供参考依据。     

一种面齿轮传动时变啮合刚度数值计算方法

准确计算时变啮合刚度是齿轮动力学研究的基础。提出了一种面齿轮传动时变啮合刚度数值计算新方法。以直齿圆柱齿轮为例,建立合理的有限元模型,得到直齿圆柱齿轮的时变啮合刚度曲线,并将其与ISO6336方法计算结果进行对比,验证了该啮合刚度计算方法的正确性及有限元模型的精确性。应用该数值计算方法,研究面齿轮传动时变啮合刚度变化规律,得到了精确的面齿轮传动时变啮合刚度曲线。研究结果为面齿轮传动的动力学分析及设计提供参考。     

Contact finite element method for dynamic meshing characteristics analysis of continuous engaged gear drives

The dynamic meshing characteristics of gear drives have been a major concern in the design of power transmission systems as they affect vibration, acoustic noise, durability and efficiency. Gaining a more comprehensive understanding of the dynamic meshing characteristics of continuous engaged gear drives is a key to the development of power transmission systems. In this paper, a dynamic contact finite element analysis method, considering the variation of the engaged teeth pairs, the loaded elastic and contact deformations, and the sliding friction, is presented for the dynamic meshing characteristics analysis of continuous and elastic engaged gear drives. Various kinds of continuous engaged gear models under low and high speed condition are simulated and compared using the presented method. The tooth profile modification was designed based on the simulation results. Moreover, the effects of the tooth profile modification, the sliding friction and the time-varying meshing stiffness upon the dynamic meshing characteristics of continuous engaged gear drives are discussed in detail. The results show that the method is not only effective in designing and evaluating the tooth profile modification, but also in studying the dynamic meshing characteristics of continuous engaged gear drives with realistic time-varying meshing stiffness and tooth sliding friction. The present method could provide an effective tool for vibration mechanism study and dynamic design of the continuous engaged gear drives considering more influence factors.     

基于键合图的行星变速器动力学研究

在考虑系统的弹性特性、支撑的刚度和阻尼、齿间啮合刚度和阻尼的情况下。建立行星变速器一个档位的键合图模型。用MATLAB／Simulink进行动力学仿真并对其输出结果进行分析。从而为该系统的动力学研究提供一种正确建立模型和仿真分析方法。并为该系统的设计提供参考。     

双螺杆压缩机转子啮合线与型线关系研究

从双螺杆压缩机转子啮合线出发,详细介绍了啮合线法,利用啮合关系与型线坐标转换关系推导出阴阳转子型线的方法。给出了啮合线法中的连续性要求并提供了相应的求解步骤,解决了啮合线法设计转子型线过程中的连续性问题。研究了啮合线的3个关键控制点,并总结了其位置变化对转子型线（阴阳转子的齿心角、齿厚以及齿间面积）的影响。最后利用啮合线法设计了一条新型线,并演示了通过改变关键控制点位置的方法提高了新型线排量的方法,提高了设计效率。     

ESTIMATING SIZE OF GEAR TOOTH ROOT CRACK USING EMBEDDED MODELLING

This paper describes an embedded modelling approach for identifying gear meshing stiffness from measured gear angular displacement or transmission error. An embedded model integrating a physical based model of the gearbox and a parametric representation, in the form of truncated Fourier series, of meshing stiffness is established. A solution method is then used to find the meshing stiffness that minimises the discrepancy between model output and measured output. Furthermore, an algorithm is also developed to estimate the size of tooth crack from identified meshing stiffness. Both simulation and experimental studies were conducted to evaluate if identified tooth meshing stiffness can reveal a tooth crack more effectively, and if the crack size can be estimated with an adequate level of accuracy.     

变齿厚渐开线齿轮包络环面蜗杆传动啮合性能分析

为准确掌握变齿厚渐开线齿轮包络环面蜗杆传动的宏微观啮合性能及各设计参数对啮合性能的影响,建立了传动副数学模型,推导出啮合几何学方程,研究了螺旋角、传动比、法向模数及压力角等主要设计参数对啮合性能的影响规律;综合考虑选取优化设计参数并进行传动副样件加工,通过传动副对检试验考察了接触斑点的分布情况。分析结果表明：在满足环面蜗杆喉部中径强度和刚度要求的情况下,适当螺旋角、较大传动比、较大法向模数和较大压力角会获得优异的接触线分布、接触区域和较优的微观啮合质量;右侧的微观啮合质量优于左侧的微观啮合质量;传动副样件接触斑点与理论分析结果一致,右侧齿面接触斑点分布更好,验证了分析方法的正确性。