二氧化碳制冷系统内啮合转子压缩机齿间受力特性

齿间受力特性直接影响到内啮合转子压缩机的可靠性和寿命,但目前还缺乏相关研究报道。在忽略齿间间隙和摩擦力后,建立合适的内外转子受力模型,引入线弹性理论,通过采用变形量的大小来关联各啮合点之间接触力的相对大小,从而可简化接触力的计算。模型着重对齿间接触力、接触力矩以及它们与气体力、支撑力和驱动力矩之间的关系进行分析。并以一1匹二氧化碳超临界制冷循环压缩机为例,对模型进行求解。计算结果表明,与气体力相比,该压缩机齿间接触力比较小,外转子受到的气体力矩完全由接触力矩平衡,而且该压缩机驱动力矩平稳,周期呈2/Z2变化。研究的结果对内啮合压缩机的设计有一定指导意义。     

基于离散像素法的双螺杆压缩机螺杆转子间隙布置方法

为了保证双螺杆压缩机转子在工作运行时的平稳性，提出了一种基于离散像素法的啮合间隙布置方法，根据像素筛选原则及间隙判定原则，结合齿轮啮合及磨损原理, 基于双螺杆压缩机转子的齿廓型线特征以及转子在加工工况下的热膨胀仿真结果，对双螺杆压缩机阴阳转子的齿间间隙布置方法进行了研究，利用所提方法可在一对无啮合间隙的阴阳转子的端面型线上合理布置齿间间隙，调整转子啮合位置，减小双螺杆压缩机运行过程中的振动和磨损，降低运行功耗。     

三环传动的弹性啮合、载荷分配和强度计算

在考虑内啮合齿轮副齿廓理论间隙、轮齿弹性变形的基础上，建立了三环传动弹性啮合实际接触齿对数及各齿间载荷分配的理论分析模型，提出了在齿轮强度计算中计入弹性啮合效应系数的方法，并按照静强度校棱的方法考虑了制造误差的影响。通过实验间接验证了弹性啮合效应的存在。弹性多齿啮合可显著提高三环传动的承载能力。     

一种确定内啮合和外啮合斜齿圆柱齿轮载荷分布的有效方法

为了能精确地进行斜齿圆柱齿轮的强度计算和振动分析,必须准确地确定斜齿圆柱齿轮接触线上的载荷分布。本文根据齿面坐标系及相应的坐标转换阵,提出了一种有效地计算内啮合和外啮合斜齿圆柱齿轮载荷分布的方法。通过总体坐标系可同时求出斜齿圆柱齿轮在整个啮合过程中诸接触线上的载荷分布和齿间载荷分配,这将极大地节省计算时间。文末给出了计算实例。     

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。     

少齿差内啮合齿轮轮齿接触问题研究

本文以有限元弹性接触分析理论为基础,提出了一种对少齿差内齿轮副啮合过程中齿间载荷分配、齿面载荷分布的分析计算方法;建立了少齿差内啮合齿轮多齿接触时的有限元模型,具体分析了一齿差内齿轮在运转中,形成多齿接触时齿间载荷、齿面载荷及位移场、应力场的分布规律。     

螺杆式压缩机接触线长度的计算

螺杆式压缩机因“泄漏三角形”、啮合间隙、齿顶间隙和端面间隙等造成气体泄漏,其他啮合间隙引起压缩过程中的横向泄漏,即齿间容积内压缩气体直接向吸气侧的泄漏。啮合间隙的泄漏面积由接触线长度和相应间隙值确定。     

基于联接磨损的蜗杆副齿间载荷分配的计算

以空间啮合原理和联接磨损理论为基础,推导出蜗杆传动齿面的磨损平衡方程,得出了分析圆柱蜗杆跑合后齿间载荷分配的方法,实例计算了JB2318-79轴向圆弧圆柱蜗杆在一个360°内齿间载荷的分配及变化规律.为分析圆柱蜗杆的强度、润滑性能及齿面温度计算提供了理论依据.     

圆柱齿轮齿面接触线载荷分布的研究

通过分析轮齿刚度和齿面接触线载荷分布的新方法──齿面接触线法向刚阵法，建立了齿面接触线上节点力与法向变形的关系。加入相应的变形协调条件和静力平衡条件，对多对齿同时啮合状态下载荷沿击面接触线分布、齿间载荷分配及轮齿瞬时啮合刚度（另文发表）作了分析计算。并用有限元法编制了计算载荷分布的专用软件，给出了分析计算实例，绘制出考虑多齿对啮合，刚度差异以及边界效应时，载荷沿齿面接触线的分布曲线。     

变齿厚内齿轮包络鼓形蜗杆强度分析

利用微分几何与啮合理论建立变齿厚内齿轮包络鼓形蜗杆齿面数学模型。基于有限元法分析了齿面接触应力在不同工况下的载荷分布情况,探讨了内齿轮沿齿宽方向齿面倾角δ对鼓形蜗杆副的影响。通过齿面应力分布与齿间载荷分配的分析,比较了有限元法与经验强度公式法的结果,验证了有限元法的可行性。结果表明:变齿厚内齿轮齿面应力主要分布于内齿轮中间平面一侧,最大应力出现在内齿轮齿顶处;第一、二个啮合齿载荷分配较高,另外两个啮合齿载荷分配较小;在额定载荷工况下,齿间载荷分配相对均匀。     

A Contact Force Model Considering Meshing and Collision States for Dynamic Analysisin Helical Gear System

The current research on gear system dynamics mainly utilizes linear spring damping model to calculate the contact force between gears. However, this linear model cannot correctly describe the energy transfer process of collision that often occurs in gear system. Focus on the contact-impact events, this paper proposes an improved gear contact force model for dynamic analysis in helical gear transmission system. In this model, a new factor associated with hysteresis damping is developed for contact-impact state, whereas the traditional linear damping factor is utilized for normal meshing state. For determining the selection strategy of these two damping factors, the fundamental contact mechanics of contact-impact event a ected by supporting forces are analyzed. During this analysis, an e ect factor is proposed for evaluating the influence of supporting forces on collision. Meanwhile, a new restitution of coe cient is deduced for calculating hysteresis damping factor, which suitable for both separation and non-separation states at the end of collision. In addition, the time-varying meshing sti ness(TVMS) is obtained based on the potential energy approach and the slice theory. Finally, a dynamic analysis of a helical gear system is carried out to better understand the contact force model proposed in this paper. The analysis results show that the contribution of supporting forces to the dynamic response of contact-impact event within gear pair is important. The supporting forces and dissipative energy are the main reasons for gear system to enter a steady contact state from repeated contact-impact state. This research proposes an improved contact force model which distinguishes meshing and collision states in gear system.     

NGW行星轮系虚拟样机研究

在GearTrax中生成轮齿齿廓,在Solid—Works中实现行星轮系三维实体建模装配,通过HyperMesh与ANSYS划分网格、建立单元体信息,在RecurDyn中实现仿真,最后得到NGW行星轮系传动误差,并用实验加以验证其正确性。     

摆线传动接触载荷与效率的关联模式及试验验证

为揭示摆线针轮传动的接触载荷与效率的关联模式,基于牛顿法和弹性接触理论提出了一种可实现摆线针轮多齿啮合点精确定位、接触载荷分布确定和传动效率计算的理论分析方法。该方法建立了摆线轮刚体动力学方程,并将传动效率表达为摆线轮所受合外力的函数;通过摆线轮齿廓离散点与针齿圆、输出销/孔的相对几何关系与接触条件来确定摆线轮接触载荷;将摆线轮接触载荷转化为广义力,形成由摆线轮合外力/力矩表达的传动效率函数。以某单级摆线减速器为例,分析设计参数与运行工况对传动效率的影响。通过专用试验台进行对比试验,结果表明：理论计算传动效率不随负载变化;低负载时,传动效率偏低,且随负载增大而快速上升;高负载时,传动效率变化不大,趋于稳定值,且与理论值接近。该方法仅可作为高负载时摆线针轮传动效率评估的简明方法。     

齿轮弯曲强度有限元精确分析方法研究

通过计算轮齿弹性共轭接触迹,确定齿轮在啮合过程中各个位置的压力角、齿廓接触长度以及接触位置等参数。并对ANSYS进行二次开发,制作了一个精确计算齿轮弯曲强度有限元分析的软件。运用此软件对相同参数的渐开线齿轮与点线啮合齿轮进行弯曲强度的有限元精确计算,得出点线啮合齿轮比渐开线齿轮弯曲强度提高11.7%的结论。     

气动肌腱与杠杆-铰杆增力机构的组合装置

介绍了一种以气动肌腱为驱动力，与铰杆一杠杆式增力相组合的传动装置的工作原理，给出了其力学计算公式。该装置结构紧凑，增力效果好，符合传动技术绿色化的潮流。     

基于非线性接触理论的行星传动系数

基于非线性接触理论和多体动力学理论,建立了某行星齿轮传动系统的多体动力学模型 ,对实际运行工况下的动态性能进行仿真研究,获取了轮齿的实时动态接触力和关键部件 的 动态等效应力,仿真结果与理论分析吻合较好。研究表明,采用刚柔耦合多体动力学模型 研究行星齿轮传动系统的动态性能更加符合实际,分析结果合理、可靠。     

ANSYS在齿轮设计和计算中的应用

本文利用ANSYS对齿轮变形和齿根应力进行了有限元计算,并利用ANSYS的面面接触单元进行齿轮接触仿真分析,计算了齿轮啮合中的接触应力和变形分布,说明了ANSYS在齿轮计算尤其在接触分析上的有效性,为齿轮CAE提供了又一途径。     

The meshing angular velocity and tangential contact force simulation for logarithmic spiral bevel gear based on Hertz elastic contact theory

To obtain the change tendency of output angular velocity and tangential contact force of a gear when the pinion under the step input during meshing of a new type of spiral bevel gear, which is a logarithmic spiral bevel gear, the tooth flank equation of logarithmic spiral bevel gear is deduced based on the formation mechanism of the tooth flank formation. A three-dimensional model of a pair of logarithmic spiral bevel gears whose number of teeth was 37:9, with modules being 4.5 mm, normal pressure angle being 20 degrees and spiral angle being 35 degrees were built and assembled. Based on Hertz elastic contact theory, the calculation formulas and parameters sets of contact force for conventional spiral bevel gear meshing simulation and logarithmic spiral bevel gear meshing simulation were done. Consider the dynamic simulation about meshing angular velocity and tangential contact force for conventional spiral bevel gear meshing and logarithmic spiral bevel gear meshing, respectively. Finally, by analyzing and comparing the simulation data, the results show that under the same input conditions, the fluctuation of the gear angular velocity and tangential contact force of logarithmic spiral bevel gear meshing are smaller than the conventional spiral bevel gear. That is, the transmission stationary of logarithmic spiral bevel gear meshing is superior to conventional spiral bevel gear.     

复合行星齿轮传动系统虚拟样机仿真研究

根据Ravigneaux式复合行星齿轮传动系统的典型结构,分析了系统的传动比与啮合频率。为获得Ravigneaux式复合行星齿轮传动系统轮齿接触力的变化规律,运用三维CAD软件SolidWorks建立了系统的三维实体模型,以ADAMS软件为平台建立了系统的虚拟样机模型。给出基于Hertz接触理论的齿轮啮合传动时轮齿接触力的计算方法,验证了系统传动比,对小太阳轮与短行星轮啮合的综合接触力、x方向接触力和y方向接触力的变化规律及其频谱特性进行仿真研究。仿真结果表明,接触力的幅值波动显著,具有明显的周期性。x方向接触力和y方向接触力具有相同的频谱特征,相位相差约90°。频谱中出现小太阳轮的旋转频率和系统啮合频率的1至7倍频率成分,存在明显的调制特性。通过对Ravigneaux式复合行星齿轮传动系统虚拟样机仿真的研究,为改善系统动力学特性以及实现系统的动态设计提供了指导依据。     

一种摆线针轮传动多齿啮合接触特性分析方法

为有效地揭示齿廓修形、弹性接触及负载变化对摆线针轮传动多齿啮合接触动态特性的影响规律,基于多体动力学和弹性接触理论提出了一种可精确预估摆线针齿动态啮合对数、确定接触点位置并获取接触载荷的动力学分析方法。首先,建立了摆线针轮系统刚体多体动力学模型;其次,在数值计算的任一时刻,循环判断摆线齿廓的离散点与各个针齿之间是否满足接触条件,确定最大接触深度并计算法向接触载荷;最后,将摆线针齿接触载荷等效为系统广义力,建立了含多齿啮合接触关系的摆线针轮传动系统动力学方程。在此基础上,以某一针摆传动系统为算例,分析齿廓修形、弹性接触及负载变化对摆线针轮传动多齿啮合接触动态特性的影响。研究结果表明,摆线针轮传动的实际传力针齿数由齿廓修形和负载特性决定。该方法对于具有不同传动比的摆线针轮传动系统,均能高效准确地完成齿廓修形和负载变化条件下的传力针齿数预估和接触载荷计算。