一种齿轮副模型及其在多体动力学仿真中的应用

为了建立基于优秀的多体动力学仿真软件(ADAMS)的齿轮传动系统虚拟样机模型，对传统的齿轮副扭转振动模型进行动力学等价变换，推导出一种齿轮副传动模型。该齿轮副模型包含传统齿轮副扭转振动模型的全部动力学内容，能在ADAMS中方便定义，应用广泛。利用该齿轮副模型建立的齿轮系统模型能直接进行系统扭转振动固有特性、频域特性、考虑多种激励的动态响应等方面的仿真。     

微车变速器斜齿齿廓优化及分析

对某微车变速器4档齿轮副及常啃合齿轮齿廓进行了修形,并应用有限元动态分析方法来分析齿轮齿廓修形对齿轮系统性能的影响,模拟结果清楚地显示,修形后的齿轮啮合传动的瞬态性能得到了相应的改善.     

一种伺服机构齿轮副最小侧隙保证方法

通过对影响导引头机电伺服机构齿轮副侧隙的因素进行分析,得出最小齿轮副侧隙的计算公式,指出了按照经典的中心距、齿轮侧隙种类来设计减速器不能保证低温下齿轮副传动的最小侧隙要求.基于伺服机构减速器一般具有弹簧消隙装置,提出通过适当增加齿轮副中心距,不仅能保证传动稳定性,同时也能保证最小传动侧隙,合理分配公差,还可以降低生产难度,提高生产效率.     

驱动桥弧齿准双曲面齿轮副间滑移的研究

从空间几何关系上详细阐述了驱动桥弧齿准双曲面齿轮副之间存在滑移的必然性,给出了防止滑移磨损的方法.选用不同合金系Cr-Mn-Ti系合金钢与Cr-Mo-Ni系合金钢作为一对齿轮副,采用低温离子渗硫或硫氮共渗的表面处理工艺,减小齿轮副齿面之间的摩擦系数,克服相对滑移的产生的齿面胶合现象.     

塔式起重机回转支承齿轮副侧隙的计算

塔式起重机回转支承齿轮副侧隙的确定与计算和一般用途齿轮副的有些不同，本文根据该齿轮副的结构安装形式及工作特点，介绍了其侧隙的确定与计算方法。     

多分支非圆齿轮无级变速机构设计与分析

无级变速传动是车辆传动系统的重要组成部分。结合非圆齿轮传动特性,提出一种新型多分支非圆齿轮无级变速机构,采用非圆齿轮副、差速机构与传动选择机构的组合实现无级变速传动,且最终传动比取决于两对非圆齿轮副之间的相位角。分析多分支非圆齿轮无级变速机构的传动原理,针对单对非圆齿轮副,分别进行节曲线、齿廓和平衡特性设计,并基于仿真加工得到非圆齿轮齿廓与三维实体模型。通过ADAMS软件仿真和传动实验,将该机构整体传动比特性理论结果分别与仿真和实验结果进行对比,机构整体传动比仿真和实验结果与理论值的最大误差分别约为4.5%和5.6%;通过非圆齿轮加工与传动实验,对其传动比特性进行理论、仿真和实验对比,齿轮副传动比仿真和实验结果与理论值的最大误差分别约为3.5%和6.3%. 考虑加工误差、装配误差与测量误差等影响,仿真和传动实验的误差均在合理误差范围内,验证了理论分析方法的正确性。     

新型大重合度齿廓齿轮时变啮合刚度研究

针对内啮合齿轮传动的发展需求,提出了一种可广泛应用于内啮合齿轮的大重合度共轭齿廓,基于能量法计算了新型齿廓齿轮的弹性变形量,在此基础上,对新型大重合度齿廓齿轮进行有限元分析,并与能量法的计算结果进行对比,验证了能量法的有效性.建立了齿轮的法向刚度模型及齿轮副扭转刚度模型,研究结果对新型内啮合齿轮传动的齿廓设计具有借鉴意义,同时为新型内啮合齿轮传动的动力学分析提供了理论基础.     

基T-PRO/E与LS-DYNA的齿轮副动态接触分析

利用PRO/E软件构建了精确啮合齿轮副模型,采用动力学有限元软件ANSYS/LS-DYNA分析了齿轮动态接触问题,并使用LS-PREPOST后处理器观察了LS-DYNA的计算结果.结果表明,计算结果清晰地反映了齿轮在不同啮合位置时齿面的接触应力、齿根应力、应变等的变化情况.该方法克服了二维接触与静态接触分析的缺点与不足,可为三维齿轮动力学接触分析提供新的方法.     

基于MASTA有限元软件的变速器齿轮齿面接触区域的研究

变速器是汽车动力传递的重要部件，变速器齿轮更是变速器的关键部件。本文借助有限元分析软件MASTA强大的轮齿接触分析功能，针对汽车变速器传动系齿轮副进行了齿面接触区域的CAE仿真分析，并通过齿轮副滚齿接触实验结果验证了仿真分析结果的正确性。     

直线共轭内啮合齿轮副的啮合效率分析

为进一步提高水下航行器热动力装置整体性能,研究了替代以外啮合齿轮泵作为水下航行器海水泵、燃料泵和滑油泵的内啮合齿轮泵的啮合效率。应用切线极坐标法分析了直线共轭内啮合齿轮副的啮合过程,以瞬时效率为基础完成了其啮合效率函数的推导,通过在啮合区间上积分得到平均啮合效率(简称啮合效率)的计算公式,并简要分析了轮齿变形对啮合质量的影响,以NBX3泵中的齿轮副为例,对其进行了实例仿真计算,做出了摩擦系数和传动比对啮合效率的影响曲线,得出以下结论:用切线极坐标法分析内啮合齿轮副啮合过程可行且较简便;啮合效率随摩擦系数增大而减小,摩擦系数越大,啮合效率下降速率越快;啮合效率随传动比增大而减小,与相同参数的渐开线内啮合齿轮副相比,直线共轭内啮合齿轮副啮合效率更高。     

圆锥滚子轴承的布置方式和轴向游隙的合理确定

圆锥滚子轴承的布置方式和轴向游隙的控制直接影响轴承的载荷分布、使用寿命,以及传动部件的运转性能和可靠性.以某传动装置中的一对圆锥滚子轴承为例,对其不同工况下的选配方案进行了优劣性比较;同时采用仿真计算的分析方法,从系统的角度对这对锥轴承的载荷分布、润滑、损伤率以及对齿轮运转产生的错位量进行了分析,认为主动锥齿轮轴采用圆锥滚子轴承"背对背"布置方式的支撑方案优于"面对面"方式的支撑方案,而且轴承的轴向游隙控制在0.05～0.07 mm范围内,可以确保轴承润滑品质和锥齿轮轴系啮合的稳定性.该传动装置经过跑车试验和台架性能考核试验后,圆锥滚子轴承和锥齿轮运行状态良好,证明了该圆锥滚子轴承的布置方案和轴向游隙控制的合理性.     

考虑轮辐刚度和齿廓修形的渐开线直齿轮动载荷研究

为解决高速重载车辆渐开线直齿轮功率密度低和振动载荷大问题,开展轮辐刚度和齿廓修形对齿轮动载荷影响规律研究。考虑轮辐刚度、齿廓修形和齿轮实际运动状态,结合解析法建立了齿轮啮合刚度模型,将该模型与10自由度横-扭-摆耦合非线性动力学模型进行耦合计算。结果表明：随着转速增加,齿轮动载荷均呈驼峰状变化,多数转速下薄壁轮缘齿轮动载荷较大,其中,动态啮合力第2阶和第6阶啮频对应的幅值明显增加;随着转矩增加,齿轮动载荷总体均呈抛物线减小,但薄壁轮缘齿轮存在局部峰值;随着修形量增加,齿轮动载荷均呈U形变化;存在最优修形量使动载荷达到最小,当修形量超过最优值时薄壁轮缘齿轮动载荷变化平缓;当修形量超过某临界值时修形齿轮动载荷大于无修形齿轮,且薄壁轮缘齿轮临界修形量较大;短修形齿轮动载荷总体均呈U形变化,长修形齿轮动载荷急剧减小,说明长修形可更有效地减弱齿轮振动。     

同轴磁齿轮极数配合规律

为解决同轴磁齿轮的内转子永磁体极对数、外转子永磁体极对数和调制环齿数选取问题,研究其极数配合规律。介绍同轴磁齿轮的基本结构,推导其气隙磁密解析式;基于磁齿轮气隙磁密谐波分析,对磁齿轮内转子永磁体极对数、外转子永磁体极对数和调制环齿数的相互配合关系进行研究,给出极对数配合的选取原则;详细对比分析4种不同极对数配合磁齿轮的转矩特性;设计一台内转子永磁体极对数为5、外转子永磁体极对数为19、调制齿个数为24的同轴磁齿轮,并进行样机制造与试验。结果表明：当磁齿轮内转子永磁体极对数与外转子永磁体极对数之和等于调制环齿数时,磁齿轮可获得较高的传动比和较强的转矩输出能力。     

考虑齿轮轴变形的斜齿轮接触分析

为分析齿轮轴复杂变形（弯曲变形与扭转变形的耦合）对斜齿轮接触状态的影响,利用有限元方法,研究了齿轮轴变形下斜齿轮传动系统的接触特性。通过有限差分法计算齿轮轴变形量,以及ISO 6336-1标准对齿轮啮合刚度的计算,验证了有限元方法和模型的正确性。通过分析齿轮轴特性,建立了刚性和柔性齿轮轴两种有限元模型。计算结果表明,齿轮轴的变形会影响齿轮齿向载荷分布、接触应力分布、齿根弯曲应力分布,从而引起偏载现象,并且增加了齿轮啮合重合度,降低了齿轮的啮合刚度。为分析齿轮轴复杂变形（弯曲变形与扭转变形的耦合）对斜齿轮接触状态的影响,利用有限元方法,研究了齿轮轴变形下斜齿轮传动系统的接触特性。通过有限差分法计算齿轮轴变形量,以及ISO 6336-1标准对齿轮啮合刚度的计算,验证了有限元方法和模型的正确性。通过分析齿轮轴特性,建立了刚性和柔性齿轮轴两种有限元模型。计算结果表明,齿轮轴的变形会影响齿轮齿向载荷分布、接触应力分布、齿根弯曲应力分布,从而引起偏载现象,并且增加了齿轮啮合重合度,降低了齿轮的啮合刚度。     

行星轮安装孔周向位置误差对行星轮系振动特性的影响研究

行星轮安装孔周向位置误差是行星轮系制造加工过程中的一种常见误差,该误差会导致行星轮系轮齿间的啮合线长度和啮合相位发生变化,使行星轮系出现异常振动、噪声和载荷分布不均等问题,加速行星轮系轮齿的失效。针对行星轮安装孔周向位置误差激励机理不明问题,提出一种包含行星轮安装孔周向位置误差的行星轮系动力学建模方法。利用该方法推导行星轮安装孔周向位置误差与行星轮系轮齿啮合线位置、压力角和位置角之间的映射关系,及其对轮齿接触线长度和啮合相位影响特性,获得行星轮安装孔周向位置误差影响下的行星轮系动态响应。仿真结果表明：行星轮安装孔周向位置误差直接导致行星轮系齿轮刚度相位和幅值发生变化,行星轮系均载特性变差,动态传递误差和振动位移变大,且振动位移出现明显的调制线性。通过行星轮安装孔周向位置误差模拟实验验证了所提理论方法和计算结果的正确性。     

飞机起落架的主动控制欲半主动控制研究

起落架缓冲系统对飞机的滑行性能有着决定性的影响。主动和半主动控制技术，可以通过对地面输入的实时反馈，由控制器随时给出不同激励状况下的最优控制率，改变缓冲系统的刚度和阻尼，大大降低起落架传给机身的冲击载荷和振动载荷，提高飞机的疲劳寿命。同时还可以减小飞机重心的垂直位移和飞机的俯仰运动，进一步提高飞机的乘坐舒适性和操纵稳定性。与主动控制相比，半主动控制能够达到与之相近的性能，且结构简单，成本低，因此更具有实用价值。     

在螺旋锥齿轮数控铣齿机上加工斜齿圆柱齿轮

利用螺旋锥齿轮数控铣齿机,取消滚刀不但可以加工圆锥齿轮和准双曲面齿轮,还可以加工圆柱齿轮.该方法是通过刀盘一面旋转,一面平移可形成产形齿条(媒介齿条)的原理来实现的.为此,引入产形齿条固连坐标系和刀盘固连坐标系.当刀盘绕固连坐标系x轴旋转时,形成圆锥面;斜齿圆柱齿轮则是圆锥产形齿条作平移,圆柱齿轮作转动时的包络面.同时,导出了该方法的圆锥的锥面方程,斜齿轮啮合方程和齿面方程.