塑料齿轮传动的性能分析

塑料齿轮已广泛应用于现代工业中。塑料由于本身的特性，如：温度的影响，对塑料齿轮有一些特殊的要求，本文对塑料齿轮传动的性能及其影响因素进行了简要的性能分析。     

基于Marc对塑料-金属斜齿轮副黏弹性的有限元分析

塑料材料受温度影响性能变化较大,对于塑料齿轮,载荷、转矩等等都会影响齿轮啮合温度场。利用非线性有限元软件Marc中针对黏弹性表征的Prony级数来仿真塑料齿轮的黏弹特性,在Marc中采用多场耦合理论对塑料斜齿轮与金属齿轮的啮合进行了有限元仿真分析,并对比不同载荷、不同转矩条件下有限元分析结果,得到黏弹性对于塑料齿轮啮合过程中对啮合温度场的影响。     

基于摩擦热流-滞后热通量多热源的塑料齿轮啮合温度研究

啮合温度影响塑料齿轮服役过程中的疲劳、磨损、噪声等服役行为,在塑料齿轮的力学响应和性能预测时不可忽略.为预测塑料齿轮的啮合温度,考虑聚甲醛(POM)材料的温度-模量效应和摩擦热流-滞后热通量多热源效应,建立了塑料齿轮啮合温度场有限元数值模型.基于POM齿轮副热黏弹接触分析,获取摩擦热流和滞后热通量作为热源;通过啮合温度与材料弹性模量耦合迭代,获取考虑温度-模量效应后的齿轮稳态啮合温度和齿面闪温.稳态啮合温度和闪温分析结果分别与试验和Blok理论结果吻合良好.研究结果表明,干运行条件下滞后生热温升对稳态啮合温度影响较小,摩擦生热温升是塑料齿轮稳态啮合温度的主要组成部分.     

塑料齿轮的设计

塑料齿轮已广泛地应用于精密机械和精密仪器中。塑料由于材料本身的特性,如收缩的影响,对塑料齿轮设计有一些特殊要求。本文将论述塑料齿轮的几何尺寸设计计算和塑料齿轮强度设计等问题。     

塑料斜齿轮与金属蜗杆传动机构疲劳寿命分析

高分子材料领域的快速发展,促进了中低载荷齿轮传动中金属齿轮塑料化的趋势。塑料斜齿轮常被用于代替金属蜗轮与金属蜗杆进行啮合传动,但金属与塑料材料的各方面性能差异较大,塑料斜齿轮损伤形式复杂,其疲劳寿命难以预测。针对这一问题,基于Hertz接触理论和航天领域形成的相对坐标法,运用多体动力学软件RecurDyn建立金属蜗杆与塑料斜齿轮的刚柔耦合动力学模型,获得了塑料斜齿轮在对应加载工况下的瞬态应力值,作为Durability模块中塑料斜齿轮的载荷输入值;引用德国塑料齿轮标准VDI 2736中POM齿轮疲劳寿命与接触应力幅值关系,得到塑料斜齿轮材料的S-N曲线,并基于应力时间历程寿命计算准则,对塑料斜齿轮的疲劳寿命进行了分析。通过疲劳台架实验验证了该分析模型的准确性,为后续塑料齿轮疲劳寿命的研究提供了理论依据。     

塑料齿轮材料的改性研究

用碳纤维和聚四氟乙烯（PTFE）填料对几种常用的塑料齿轮材料进行了改性。经碳纤维填充了的塑料材料的抗拉强度和弯曲弹性模量增大，工作温度提高，热膨胀系数降低，PTFE则显著改善了塑料的摩擦磨损性能，改善后性能可与铸铁、铝合金和铜合金制造的齿轮媲美。对填料在聚合物中的作用机理进行了分析，为塑料齿轮的进一步改性提供依据。     

基于Moldflow的精密塑料斜齿轮填充过程的研究

阐述了在精密塑料斜齿轮参数化建模过程.将模型导入Moldflow 5.0软件,分析并建立塑料斜齿轮注塑成型模型.模拟POM塑料熔料温度为225℃情况下,齿轮填充模流分析过程.针对POM塑料热敏特性,分析了温度变化对塑料斜齿轮注塑过程的影响,对精密件塑料斜齿轮的注塑成型提供了理论和技术支持.     

基于有限元法的塑料齿轮动态啮合接触分析

为研究塑料直齿轮在动态啮合过程中的应力分布规律,运用ANSYS Workbench建立了塑料直齿轮啮合副的有限元模型,基于接触有限元法对塑料直齿轮的接触过程进行了仿真分析,得到了塑料直齿轮的动态接触应力与齿根应力的分布规律,然后利用该方法研究了在不同工作载荷下塑料齿轮的动态啮合规律。计算结果表明:有限元数值仿真结果与采用赫兹应力理论以及刘易斯方程所计算的塑料齿轮应力值相吻合,验证了该方法的正确性;同时还获得了工作载荷对塑料齿轮啮合传动的影响,为塑料齿轮的啮合特性分析提供可行的分析方法。     

设计塑料齿轮时需考虑的几个问题

目前,在齿轮的一些应用领域中,有用塑料齿轮替代金属齿轮的发展趋势。而塑料齿轮的设计者,大都是原来从事金属齿轮设计的技术人员。由于他们缺乏设计和使用塑料齿轮的经验,往往根据已有的设计金属齿轮的经验设计塑料齿轮,事实证明这是行不通的。由于材料特性、制造工艺的差异,以及承载性能的不同,塑料齿轮在设计上也就不同于金属齿轮。 [1]材 料 　　选择塑料齿轮的材料时除了考虑冲击强度、拉伸强度和成本等外,还必须考虑吸湿性。目前常用的两种塑料齿轮材料是尼龙和乙缩醛,两者都抗化学腐蚀,可用油或油脂作润滑剂;使用时通常是…     

塑料齿轮传动误差动态试验机的研制

基于单面啮合测量原理,研制了塑料齿轮传动误差动态试验机,该试验机能够模拟塑料齿轮实际工况,实现不同参数塑料齿轮空载、负载及不同转速情况下传动误差的动态测量。重点介绍了该试验机的工作原理、组成和关键零部件的设计。进行了传动误差的动态测量试验,并简要分析了空载、负载、不同转速时传动误差的变化。试验结果表明,该试验机能实现塑料齿轮传动误差的快速测量,为提高塑料齿轮的传动性能、改进塑料齿轮的设计提供了可靠手段。     

钢/塑料齿轮组合行星传动的固有特性分析

建立了钢/塑料齿轮组合行星传动的纯扭转动力学模型;对8种钢/塑料齿轮组合行星传动的固有特性进行了研究,分析了组合方式对行星传动结构的固有频率、振型及模态动能的影响;研究了温度对组合行星传动一阶固有频率的影响.研究结果表明:组合方式对行星齿轮传动结构的固有特性影响显著;随着温度的升高,钢/塑料齿轮组合行星传动的固有频率下降,可能会出现温共振现象.     

Durability improvement method for plastic spur gears

An experimental investigation of power-transmission plastic spur gears was performed by inspecting both the characteristics of wear and durability, and a durability improvement method is proposed that either drills an internal hole or inserts a steel-pin in the internal hole of the gear tooth, and this proposed method was verified. In the case of acetal gears, the amount of wear was observed to increase with the development of plastic deformation, and an increase in tooth stiffness occurred due to the brittle material property of acetal. On the other hand, in the case of nylon gears, the proposed method was shown to reduce the tooth temperature compared to the original gear, thus reducing the amount of wear and prolonging service life. Hence, the proposed method was proven to be practically applicable to plastic gears made from soft polymers that show visco-elastic properties such as nylon.     

基于Pro／Engineer的齿轮塑件参数化模型库的建立

研究了建立基于Pro／Engineer的齿轮塑件参数化设计系统的基本方法及步骤,以VisualC＋＋6．0、Relations、Parameters以及Pro／TOOLKIT程序作为工具包,开发了可对不同结构和形式的标准渐开线齿轮塑件进行参数化的模型库,该模型库的建立为开发齿轮塑件注塑模CAD系统奠定了基础。通过调用Pro／TOOLKIT自带的User Interface Dialog Boxes（UI）对话框,论述了制作该对话框的步骤及注意事项。点选不同的齿轮塑件时,可以实现相应的功能,设计人员可以方便地调用所需齿轮而不必查阅手册,省时省力。实际应用表明该系统具有友好的用户界面,并且可以提高工作效率。     

钢/塑齿轮组合行星传动的振动特性

为了深入了解钢质行星齿轮传动系统引入塑料齿轮后的振动特性,建立钢/塑齿轮组合行星传动的动力学分析模型和试验模型,对SNS、SSS、SSN和NSS四种钢/塑齿轮组合行星传动的振动特性进行理论分析与试验研究,分析组合方式对行星传动振动特性的影响。数值仿真与试验研究结果表明:塑料齿轮的引入对行星齿轮传动的振动特性影响很大,显著地减小了太阳轮与行星轮和内齿圈与行星轮的啮合动载荷;有效地抑制了行星齿轮传动的齿轮啮合频带振动和高频带振动;组合方式对行星齿轮传动的振动特性影响显著,合理地采用钢/塑齿轮组合行星传动结构可以极大地降低啮合动载荷,从而有效地抑制传动系统的振动和噪声。     

脂润滑条件下塑料齿轮稳态温度场仿真与试验研究

为预测塑料齿轮的脂润滑条件下的稳态温度,建立了考虑温度-模量效应和摩擦热流-滞后热通量多热源效应的塑料齿轮运行温度场有限元数值模型,研究了塑料齿轮稳态温度场的分布规律以及载荷和转速水平对稳态温度的影响.研究结果表明,稳态温度场的温度沿着齿廓内法线方向逐渐降低,在内法线方向0.5 mm深度处的温度约为表面温度的90％,稳...     

Performance improvement method for Nylon 6 spur gears

Plastic gears made of Nylon 6 are especially susceptible to failure due to extreme heat accumulation in the single tooth mesh area, which results in damage that consequently shortens gear teeth life and causes transmission errors. In this experimental study, the teeth width of plastic spur gears made of Nylon 6 were modified and investigated. The values of load sharing, F/b, in single and double tooth meshing areas were leveled by widening the single tooth zone along the meshing area, and the performances of both modified and unmodified gears were studied experimentally under three different loadings. It was observed that modified Nylon 6 gears exhibit lower tooth temperatures, which results in a decrease in wear rate as compared to unmodified gears. Consequently, teeth width modification helps to increase Nylon 6 gear performance.     

基于图像识别的微小塑料齿轮检测研究

采用图像识别技术对微小塑料齿轮进行质量检测，针对缺齿、齿歪、披峰等齿形误差的随机性，从计算机视觉系统的构成、数字图像采集、图像预处理和图像分割理论与技术等方面进行深入研究，提出迭代阈值与最大类间方差区域切割综合法，解决了双联齿轮的图像分割难题，其算法适应在线实时检测的速度要求。提出虚拟圆扫描法，实现双联齿轮齿形的缺陷检测。结果表明，该检测技术的缺陷识别率达95%。     

Stress calculation for plastic helical gears under a real transverse contact ratio

Calculation methods of plastic helical gears with a real transverse contact ratio have never been studied in depth. The methods used in some references assume a uniform load distribution along the line of contact or don’t take into consideration the effect of premature mesh between one or more pair of teeth during engagement, which is not in good agreement with numerical results. This paper is focused on analysis of plastic helical gears. The nonuniform load distribution obtained from the proposed mathematical model is based on the calculation of the real contact ratio representing the real number of pairs of teeth in contact. This model also leads to the distribution of the tooth bending stress and the contact stress along the area of contact.     

蜗轮传动优缺点及研究方向

介绍蜗轮传动优缺点和国内外蜗轮研究现状。探索机械性能、摩擦学性能和热性能更好的工程塑料作为蜗轮材料是我们研究的方向。     

Interpretation of Gear Wear

The paper discusses the concept of using morphological examination of wear debris to assess the condition of gears in a gear box. The debris examined was produced by three sets of gears that were tested in two special-purpose gear rigs. The experimental techniques employed were transmission and scanning electron microscopy, optical microscopy, and ferrography. It is suggested that an understanding of gear tooth wear may be soundly based on the role of plastic deformation in the wear process. It is concluded that the links between wear and tooth fracture have yet to be established.