考虑齿厚偏差的圆柱齿轮副振动特性分析

为了研究齿厚偏差对圆柱齿轮副振动特性的影响规律,建立了考虑齿厚偏差的圆柱齿轮副啮合刚度和传递误差计算模型,分析了齿厚偏差对圆柱齿轮副啮合刚度和传递误差激励的影响;然后建立了考虑齿厚偏差的圆柱齿轮啮合副有限元模型,分析了齿厚偏差对圆柱齿轮副振动特性的影响。结果表明:随着齿厚偏差增大,齿轮副单齿啮合刚度降低,传递误差和啮合振动增大;随着螺旋角减小,齿轮副单齿啮合刚度逐渐降低,传递误差波动和啮合振动增大,同时齿轮副振动特性对齿厚偏差更加敏感;随着作用扭矩减小,齿轮副单齿啮合刚度降低,传递误差激励减小,啮合振动减小,同时齿轮副振动特性对齿厚偏差敏感性降低。     

齿轮法向啮合齿廓及其测量

法向啮合齿廓是齿轮齿面上能反映齿轮的加工与传动质量的一条工程意义独特的曲线,在齿轮滚齿、蜗杆砂轮磨齿等展成法加工中,是齿面加工的形成曲线,在渐开螺旋齿轮传动中,是齿轮传动的工作曲线。然而,现有的齿轮测量仪器并没有法向啮合齿廓的测量功能。结合法向啮合齿廓的形成原理,给出了其理论模型,基于现有齿轮测量中心,提出了法向啮合齿廓偏差测量的四坐标测量法和三坐标测量法。测量实践表明,采用现有的齿轮测量仪器,能方便的实现法向啮合齿廓偏差测量与评定,四坐标法测得的法向啮合齿廓形状偏差、倾斜偏差和总偏差与三坐标法的测量结果相比分别相差0.2、1.3、0.6μm。与渐开线和螺旋线相比较,法向啮合齿廓具有综合性、统一性和唯一性,通过对渐开线偏差和螺旋线偏差的相互补偿,可优化对法向啮合齿廓的控制,有效降低对渐开线和螺旋线的精度要求。     

变速器齿轮齿向倾斜偏差配齿设计与实验

为了降低变速器齿轮啮合的偏载及振动噪声,需要减小齿轮啮合时的交错量。齿向倾斜偏差可以转换为齿向修形量,故不同齿向倾斜偏差匹配可以消除齿轮承载啮合交错量。通过仿真设计了啮合齿轮的齿向倾斜误差的函数关系。实测了5对具有不同齿向倾斜偏差的3挡齿轮激发的变速器噪声,并对齿轮的静态传动误差进行了仿真分析。5对齿轮的噪声与静传动误差的变化规律一致,说明齿向配齿可提高变速器的NVH性能。     

环面渐开线齿轮的啮合刚度分析

环面渐开线齿轮作为一种既可作平行轴传动,又可作相交轴传动,对安装误差不敏感的新型齿轮,其啮合刚度的研究是进行动力学分析的基础。基于数值计算法生成齿面三维坐标点,建立环面渐开线齿轮的三维实体模型;采用Hyper Mesh和ABAQUS软件对环面齿轮模型进行有限元前处理,包括网格划分、耦合约束、边界条件及载荷设置;分析齿面啮合点处的法向接触力及综合弹性变形量,根据计算公式拟合单齿啮合刚度与多齿综合啮合刚度曲线;分析比较转矩对环面齿轮重合度与时变啮合刚度的影响。     

考虑安装误差的齿轮副齿向接触分析

齿轮副的安装误差会改变齿轮副的啮合状态。对于零载荷传动时的齿轮副,不考虑其制造误差,由于安装误差的存在,当一侧端面两轮齿渐开线齿廓啮合时,同一啮合齿对另一侧端面两渐开线齿廓并不一定啮合。将不啮合一侧端面两轮齿齿廓在啮合线上的两点的距离称为接触线偏差。以接触线偏差作为安装误差对齿轮副齿向接触均匀程度的影响的评判指标,对安装误差进行了分析,得到了误差与接触线偏差的关系式以及各类安装误差对齿轮副齿向接触的影响程度,并利用有限元仿真对存在安装误差的齿轮副做了接触分析及验证。     

面齿轮传动安装误差特性研究

对渐开线直齿圆柱齿轮和面齿轮的啮合传动的安装误差范围进行了研究。建立了面齿轮齿面方程,应用微分几何和啮合原理形成了齿面啮合迹;通过分析齿面啮合点处的弹性变形与其曲率的关系,得到了面齿轮上的齿面啮合域;最后分析了安装误差对传动误差和啮合域的影响,并确定了满足设计啮合域要求的安装误差变动范围。     

3903A型CNC齿轮测量中心

3903A型CNC齿轮测量中心是哈尔滨量具刃具集团有限责任公司新开发的一种综合性齿轮测量仪器。该仪器可以测量直齿、斜齿渐开线圆柱齿轮、内齿轮、剃齿刀和插齿刀的齿廓偏差、螺旋线偏差、齿距累积偏差、齿距偏差、径向跳动以及测量滚刀的齿形误差(包括刃口齿形、齿背齿形)、三转内(一转内)切削刃的螺旋线误差、啮合线误差等。此外,     

基于谐波分解的滚齿加工齿距误差在机补偿方法研究

为提高齿轮的滚齿加工精度,提出了一种基于谐波分解的滚齿加工齿距误差在机补偿方法。利用在机测量系统对含有加工余量的齿轮进行齿距累积偏差的测量,得到齿距累积偏差曲线;根据离散傅里叶变换求取齿距累积偏差曲线的幅值谱和相位谱,通过所求得的幅值谱和相位谱求解误差补偿量,以加工程序(NC程序)的形式输入数控系统;通过控制滚刀和工件之间的啮合关系,从而实现齿轮齿距累积偏差的在机补偿。通过VeriCut进行的齿轮加工仿真结果表明,该方法可以减小被加工齿轮的齿距累积偏差,使滚齿加工的齿距加工精度提高2-3个精度等级。     

公法线偏差对斜齿轮系统动力学特性的影响

公法线偏差设计一般按设计手册选择,公法线偏差设计与啮合动力学性能关系的研究尚未见文献报道。通过推导公法线偏差下的啮合刚度与啮合间隙计算公式,建立了包含时变啮合刚度和齿侧间隙的12自由度斜齿轮传动系统动力学模型;考虑6级精度下的4组公法线偏差,计算得到每组公法线偏差下系统传动误差的峰-峰值曲线、幅频响应和均方根曲线,给出最佳公法线偏差设计流程。分析结果表明,低速时公法线偏差对齿轮副的动态特性影响不明显,当齿轮转速较高时(ω=0. 782～1. 03),系统将出现跳跃,进入混沌;公法线偏差对齿轮副的冲击响应有着显著的影响,适当增加公法线偏差可改善齿轮系统的冲击;公法线偏差组取第三组公法线偏差时,系统振动最小,为最佳公法线偏差值。研究结果为公法线偏差设计提供了一种动力学评判方法,对高性能齿轮设计研究有参考价值。     

渐开线齿廓波度与齿轮传动性能的关联性

渐开线齿廓含有大量的波度信息,将其拓展应用,与齿轮传动性能间建立联系,具有重要的工程价值。研究带波度渐开线方程的构建原理,拟合基于实测齿面数据的波度曲线;构建不同正弦波度渐开线齿廓,基于啮合原理在时域和频域范围内分析了波度的波长、幅值和相位与传动误差的关联性,并采用实际齿面数据进行了验证;建立带波度渐开线齿面有限元模型,对齿轮传动过程中波度的波长、幅值和相位与接触应力的关联性进行了仿真分析;开展齿轮传动误差试验,验证了传动误差计算的正确性。结果表明,齿轮传动误差波动幅度大小对齿廓波度的幅值变化较敏感;齿廓波度的周期性与传动误差阶次成分相关;波度波动周期数增加,齿数对应倍数的阶次幅值显著增大;齿面接触应力的大小主要受齿廓波度幅值的影响;渐开线齿廓波度的波长、幅值和相位的变化与齿轮的传动误差、接触应力具有较强关联性,可以基于齿廓波度信息预报齿轮啮合传动性能。     

基于时钟细分法的弧齿锥齿轮传动误差测量研究

为提高弧齿锥齿轮传动机构的啮合质量、改善传动部件的啮合性能,通过对传动误差检测原理的分析,提出一种使用固定频率的时钟信号对角位移传感器输出的脉冲进行细分的方法,建立齿轮副传动链误差的测量模型;然后通过同步采集的时间刻度信号对数据进行二次采样,重构传动误差的时域序列,进而实现传动链的谱分析;最后,搭建了传动误差检测试验平台,并对一弧齿锥齿轮副啮合时的传动误差进行测量验证。结果表明,该方法测量精度高,时间延时少,其结果能够为弧齿锥齿轮的设计与加工修形提供实验依据,具有较广的应用前景。     

齿轮轮齿误差对啮合刚度影响规律研究

建立了斜齿圆柱齿轮承载接触分析模型,综合考虑齿距偏差、齿廓偏差和螺旋线偏差,提出了考虑轮齿误差时齿轮啮合刚度计算方法。分析了在不同精度等级和载荷作用时,斜齿轮啮合刚度和接触线总长度的变化规律。计算结果表明:啮合刚度曲线在一个啮合周期内的变化趋势和实际接触线总长度变化趋势基本一致。在同一精度等级下,随着载荷的增大,含误差的齿轮啮合刚度逐渐增大,并最终趋近于理想齿轮啮合刚度。而在相同载荷下,由于误差的存在,齿轮精度等级越高,其啮合刚度越大。     

机器人RV减速器摆线轮制造误差测量新方法

提出了以节点为单齿参考点测量摆线轮制造误差的新方法。建立了摆线针轮传动的理论模型和误差测量模型,规划了测量路径,开发了测量驱动软件,并运用针摆传动的啮合原理及复杂曲面测量理论等,得到了摆线轮制造误差。在国产齿轮测量中心上对摆线轮实际齿廓进行了齿廓、齿距误差测量,对比了不同测量参考点下的测量结果,验证了测量新方法的正确性。     

基于激光跟踪仪的特大型直齿轮齿距偏差测量新方法

为了测量特大型齿轮齿距偏差,提出了基于激光跟踪仪的特大型直齿轮齿距测量新方法。利用激光跟踪仪的大空间测量能力测量齿轮齿槽,分别获得被测特大型直齿轮相邻两条齿距误差曲线。由于被测齿轮直径超过6 000 mm,可以根据点到直线距离公式近似计算单个齿距误差。首先,分析了传统方法下基于激光跟踪仪构建齿轮工件坐标系后的齿距测量模型,并根据特大型直齿轮的特点,提出了基于激光跟踪仪的无坐标系特大型直齿轮齿距误差测量模型。测量模型回避了特大型齿轮工件坐标系的建立,直接对齿槽进行双面接触测量;通过对两条齿槽测量直线进行误差评定即可获得单个齿距最大误差与单个齿距平均误差,通过转站测量实现齿距累积总偏差的测量;最后,采用蒙特卡罗法对不同测量方法的测量不确定度进行仿真分析,得出系统测量不确定度。实验结果表明,提出的基于激光跟踪仪的特大型直齿轮齿距偏差测量方法满足直径6 000 mm以上的8级精度特大型齿轮的单个齿距偏差测量要求,满足直径6 000 mm以上的10级精度特大型齿轮的齿距累积总偏差测量要求。     

一种新型齿轮综合偏差测量齿轮及测量原理

传统渐开线齿轮综合偏差的检测常采用齿轮单面啮合法和齿轮双面啮合法。由于2种方法的测量原理及测量参数等不同,需采用齿轮单啮仪和齿轮双啮仪2种仪器分别进行测量,从而分别获得被测齿轮的切向综合偏差和径向综合偏差,2种偏差无法通过一次啮合检测得到。针对传统齿轮综合检测的不足,设计了一种由2个特殊半齿测量齿轮组成的新型测量齿轮,提出了一种新的齿轮综合偏差测量原理,并给出了其综合偏差结果的评定方法。该测量齿轮与被测齿轮通过一次类单面啮合测量,获得产品齿轮两侧齿面的切向综合偏差和径向综合偏差,明显提高了渐开线齿轮综合偏差的检测效率,降低了在测量设备上的投资。     

偏置距和加工误差对面齿轮传动误差的影响研究

针对准确测量正交面齿轮的传动误差,减小测量过程中面齿轮安装误差对测量结果影响的问题,对既有偏置距又有加工误差的正交面齿轮进行了数学建模,并采用了TCA分析方法,研究了偏置距对带有加工误差的正交面齿轮传动误差及接触轨迹的影响规律,确定了最大偏置距范围。对不同偏置距下的面齿轮传动误差进行了测量实验,得到了一系列传动误差实测曲线及面齿轮一齿切向综合偏差。研究结果表明:面齿轮沿轴向上偏对传动误差影响不大;面齿轮沿轴向下偏时,面齿轮一齿切向综合偏差增大8.086μm;齿轮相对于小齿轮左右偏时,对传动误差无明显影响,面齿轮一齿切向综合偏差偏移量在1μm之内;这一结果对面齿轮传动误差测量中如何减小安装误差对测量结果的影响具有指导意义。     

面齿轮单面啮合测量仪的研制EI北大核心CSCD

采用齿轮单面啮合测量原理,研制出面齿轮传动误差测量仪。仪器采用立卧相结合的结构,主要由基座、精密密珠轴系、光栅测量系统、测控单元构成,解决了正交及偏置齿轮副的装夹、定位及调整问题;采用时钟脉冲细分计数方法采集传动误差数据,提高了测量精度;开发了面齿轮传动误差测控软件,实现了齿轮副传动误差及面齿轮切向综合偏差、齿距偏差、偏心等测量,并具有齿轮误差分析功能,能满足5级精度的面齿轮质量检测要求。     

中心距偏差对微线段齿轮系统的动力学特性影响研究

为了提高微线段齿轮的应用性,从中心距偏差的角度对微线段齿轮的动力学特性进行了研究.依据微线段齿轮齿廓构型原理,基于齿轮啮合关系推导了其齿廓数学模型;采用离散化TCA(齿面接触分析)方法计算了微线段齿轮的传动误差,分析了不同中心距偏差对渐开线和微线段齿轮的传动误差和侧隙的影响;通过建立微线段齿轮动力学模型,分析了渐开线和微线段齿轮在不同载荷、转速下中心距偏差对动态响应的影响.结果表明:微线段齿轮比渐开线齿轮对中心距偏差更为敏感;在低速轻载工况下,渐开线齿轮的动力学特性更好,在载荷较大的工况下,尤其是在中高速重载工况下,当中心距偏差被控制在一定范围内时,微线段齿轮具有更好的动态特性.     

时标信号在螺旋锥齿轮振动与噪声测量中的应用

在传统的齿轮振动与噪声测量的基础上,提出了一种使用旋转编码器为采集振动与噪声数据提供齿轮分度时标的测量方法;通过对齿轮啮合时谐波特征的分析,建立了螺旋锥齿轮振动与噪声的同步测量模型,推导了时标信号的频率特性,并分析了其滤波效果;然后在此基础上利用MATLAB软件对齿轮传动中的啮合频率及其谐波进行了仿真与分析;最后,在Y9550型滚动检验机上搭建振动与噪声测量的试验平台,并对螺旋锥齿轮的振动与噪声进行了测量验证。结果表明,利用时标分度信号的测量方法能够有效地隔离机床本身的振动并减少输入噪声的扰动及其他影响,进而准确地提取出与啮合周期信号相关的频率信息。     

齿面磨损故障对服役过程中螺旋锥齿轮传动误差的影响研究

针对螺旋锥齿轮服役过程中因齿面磨损导致的动态传动误差变化,考虑齿面磨损程度与载荷,基于有限元方法,研究单齿及全齿磨损故障下,载荷及磨损量对传动误差动态响应的影响规律。分析可知,齿面磨损将引起齿轮系统动态传动误差增大,在单齿磨损故障下磨损量与动态传动误差之间近似成正弦函数关系,载荷一定时,当磨损量足够大导致故障齿不参与啮合时,磨损量达到极值而不再增长;磨损量一定时,动态传动误差幅值的极值与载荷成指数函数关系。全齿磨损故障下,故障齿始终参与承载,磨损量与动态传动误差之间近似成线性函数关系。