弧齿锥齿轮双重螺旋法加工数学模型及齿面偏差修正研究

建立了弧齿锥齿轮双重螺旋法加工的数学模型。基于齿轮啮合原理,完成了弧齿锥齿轮双重螺旋法加工齿面的数字化表达及离散化齿面点的构建,分析了各加工参数误差对齿面拓扑结构的影响程度;建立了齿面修正模型,通过算例验证,结果表明,齿面偏差得到了有效减小。     

基于偏差齿面的摆线锥齿轮齿面设计与接触分析

为改善精锻摆线锥齿轮的啮合性能,提出了一种基于偏差曲面的大轮齿面修形方法。以摆线锥齿轮小轮齿面为产形面,根据啮合原理获得与其具有传动关系的大轮共轭齿面方程。通过预设具有一定接触特性的偏差曲面,与共轭大轮齿面进行叠加,得到大轮目标齿面。对不同接触迹线方向的大轮齿面进行了修形设计和有限元接触分析,结果表明,内对角接触修形较其它修形方式较优,该修形方法为摆线锥齿轮大轮的精密锻造齿模设计提供了参考。     

格里森制摆线齿锥齿轮齿面失配分析与轮齿接触仿真

为了能够对格里森制摆线齿锥齿轮啮合性能进行综合评判,提出集齿面失配分析、齿面接触仿真和齿面加载接触仿真于一体的系统性评价方法。构建刀盘数学模型和刀倾法切齿加工数学模型,获得理论齿面。研究与大轮齿面完全共轭的小轮基准齿面及齿面Ease off拓扑计算方法。在此基础上,基于齿轮啮合数学模型,研究齿面接触分析解析计算方法,构建齿面加载接触分析有限元仿真流程。最后以一对格里森制摆线齿锥齿轮为例进行了齿面失配分析和轮齿接触仿真,算例仿真结果与格里森软件一致,验证了齿面接触仿真算法的正确性,同时也表明采用有限元方法进行齿面加载接触分析在啮合性能评价方面具有较大的直观性。     

Ease-off拓扑修正的准双曲面齿轮齿面修形方法

为了提升驱动桥准双曲面齿轮传动的啮合性能,针对准双曲面齿轮刀倾半展成法(HFT)提出一种Ease-off拓扑修正方法。在建立齿面共轭啮合数学模型的基础上,推导出小轮基准齿面方程,通过计算小轮实际齿面与基准齿面之间的偏差,构建出Ease-off拓扑。借助二阶多项表达式对Ease-off拓扑分解,计算出齿面失配系数,通过调整齿面失配系数构建出修正Ease-off拓扑。通过比较当前Ease-off拓扑与修正Ease-off拓扑,消除小轮当前齿面与修正齿面之间的偏差,反求出小轮加工参数。最后以一对准双曲面齿轮为例进行齿面拓扑修形与磨齿加工,实际齿面印痕与仿真结果一致,验证了齿面拓扑修形方法的有效性。齿面加载接触分析结果表明,修形后齿面接触应力分布得到了改善,实际载荷下齿面接触重合度增加,从而验证了修形方案的合理性。     

负压力角弧齿离合器齿面计算与仿真加工

研究了用盘状铣刀和铣齿机加工负压力角弧齿离合器的方法。首先,根据弧齿离合器的特点建立了铣齿加工数学模型,构建从刀盘向工件之间的坐标转换关系,选取合适的曲面坐标初值实现齿面点的计算,完成了齿面失配量分析。基于上述分析,引入算例完成离合器的三维造型和失配量计算,以验证齿面计算理论为目地进行加工仿真分析,结果表明了负压力角弧齿离合器齿面计算的准确性和方法的可行性。     

基于解析法和有限元法融合的准双曲面齿轮接触分析研究

以汽车驱动桥准双曲面齿轮为研究对象,研究解析法与有限元法融合的齿面接触分析方法。基于HFT法建立准双曲面齿轮加工数学模型,推导出齿面方程。通过构建齿面啮合数学模型,采用解析法计算出传动误差。通过数值算法求解出数值齿面,并构建出齿轮三维模型。将齿轮模型导入ABAQUS软件,通过提取每一帧的齿面瞬时接触椭圆,将其全部显现在最后一帧,从而获得齿面三维接触区。对一对准双曲面齿轮进行齿面接触有限元仿真,并进行磨齿加工实验。结果表明：有限元齿面接触区仿真结果与MASTA软件结果一致,与实际滚检接触区吻合,验证了所提出的齿面接触分析方法的正确性。     

基于双重双面法的弧齿锥齿轮双侧齿面同步修形设计

针对弧齿锥齿轮的双重双面法加工方法,以小轮齿槽中点作为双侧齿面修形的参考点,通过预置双侧齿面的啮合参数,构建符合啮合性能要求的目标齿面,建立基于加工参数优化的目标齿面误差数学模型和约束函数,采用非线性约束优化函数反求大轮的加工参数。根据齿面几何接触分析和有限元接触分析,对优化后的加工参数进行验证,结果表明,齿面修形后的啮合性能满足预期需求。     

基于刀倾法的弧齿锥齿轮齿面失配啮合分析

以汽车驱动桥弧齿锥齿轮为对象,研究了齿面失配啮合分析方法。首先,建立了刀倾法加工数学模型,根据啮合方程推导出了摇台角,简化了齿面方程的数学表达。其次,基于齿轮啮合数学模型(TCA)中单位法向矢量相等推导出了齿轮啮合转角,简化了TCA求解方程。在此基础上,通过计算小轮实际齿面和与大轮完全共轭的小轮基准齿面之间的偏差,计算出齿面啮合失配量,通过图形化表达构建了齿面Ease off失配拓扑。该方法相对传统的齿面啮合分析方法,不仅方程数目减少,使算法更趋于稳健,而且构建的Ease off图形可以直观地展示出全齿面啮合状态,完善了现有的齿面TCA输出结果。     

摆线齿锥齿轮齿面修形仿真及高阶传动误差设计

以全展成法加工的摆线齿锥齿轮为研究对象,以获得中部较平坦的高阶传动误差曲线为目标,提出了一种齿廓修形方法,即将刀廓曲线设计为四阶曲线,而不改变切齿过程中产形运动关系,在传统的机械摇台式机床上即可实现齿廓修形.利用优化算法对修形齿面进行了数值计算,并进行了齿面修形数值仿真.在建立摆线齿锥齿轮啮合数学模型的基础上,对修形齿面进行了齿面接触分析.算例分析表明,通过合理选取各阶修形系数可以获得高阶传动误差曲线和所需的齿面接触印痕.与传统的抛物线形状传动误差相比,高阶传动误差曲线幅值小,转换点处两切线夹角大,能有效减少齿轮副在轻载运行下的振动和冲击、降低噪声.     

基于啮合错位的驱动桥准双曲面齿轮加载性能分析

为了掌握汽车驱动桥准双曲面齿轮在实际工况下的齿面啮合性能,基于Masta软件对驱动桥准双曲面齿轮进行了加载啮合性能分析。通过建立驱动桥有限元模型,利用Masta软件的系统变形分析功能计算出实际工况下齿轮啮合错位量。通过对啮合错位下准双曲面齿轮进行加载接触分析,获得齿面加载接触区、加载传动误差及齿面接触应力随载荷的变化趋势。最后在传动试验台上进行了驱动桥台架加载试验,实际加载接触区与软件仿真接触区一致,验证了仿真结果的正确性。这为准双曲面齿轮的齿面设计及优化提供了参考。