滚切加工法及中心距误差对圆弧齿轮啮合传动的影响

采用滚切法加工出的圆弧齿轮虽能保证定传动比传动且啮合点不会在齿高方向移动,但啮合点处的压力角会发生变化.现有文献研究中心距误差对圆弧齿轮啮合传动的影响时都是以圆弧齿廓为基础的,这种研究结果并不适用于滚切加工后的圆弧齿轮.本文利用滚切加工后的凸凹两圆弧齿轮齿面方程,对滚切加工法及中心距误差对圆弧齿轮啮合传动的影响做了较为详尽的分析.     

考虑啮合错位的斜齿轮复合修形优化研究

为了减少斜齿轮传动因啮合错位导致的齿面偏载、传递误差增大、啮合冲击增大,研究考虑啮合错位的斜齿轮复合修形方法,讨论修形前后不同错位量下齿面啮合性能的变化规律。该方法考虑了啮合错位对齿轮啮合性能的影响,基于斜齿轮啮合接触计算模型,以齿面载荷分布、传递误差、啮合冲击等性能指标为评价依据,进行了“螺旋角修形+齿廓鼓形修形”的复合修形。结果表明：基于多目标的“螺旋角修形+齿廓鼓形修形”复合修形能有效改善因啮合错位造成的齿向偏载,且在降低传动误差峰峰值和改善啮合冲击方面显著优于单一的螺旋角修形,能较全面地改善斜齿轮的啮合质量。     

基于正交试验的双圆弧齿轮约束模态模型研究北大核心

齿轮模态分析主要依靠数值模态分析和试验模态分析法,存在求解过程繁琐且无法直接获取齿轮参数与模态频率振型之间耦合关系的问题。为进一步掌握齿轮主要参数对约束模态频率的影响,根据模态有限元计算理论,对双圆弧齿轮约束模态模型进行研究;分析前6阶模态振型图,采用正交试验方法,运用方差分析,计算各因素对模态频率的影响因子;定量分析双圆弧齿轮的齿数、模数、螺旋角、齿宽因素对约束模态的影响。结果表明:齿数是影响固有频率的主要因素,其次是模数、螺旋角和齿宽;对试验结果进行中心化一次非线性回归模型计算,建立双圆弧齿轮约束模态频率计算模型,实现双圆弧齿轮约束模态的快速计算,对比验证1阶频率计算值的准确性。研究结果为全面研究双圆弧齿轮的振动和噪声特性提供参考。     

圆弧齿轮加工中的对中问题探讨

通过对圆弧齿轮对中方法、加工实例等几个方面的详细分析,论述了圆弧齿轮(包括双圆弧齿轮)滚切加工时滚刀对中对齿轮啮合精度的影响,认为滚刀对中是保证齿轮啮合精度必不可少的手段之一。并对双圆弧齿轮的成形过程提出了自己的见解。     

多齿差摆线泵流量脉动及其影响因素研究

对于多齿差摆线齿轮泵流量脉动系数的计算方法,由于其影响因素众多,求解复杂,给实际工程应用带来困难。通过对多齿差摆线齿轮及圆弧齿轮啮合原理的研究,提出了一种较为精确的求解流量脉动不均匀系数的方法,并通过正交试验,分析了各参数对流量脉动系数影响的显著性程度,为设计低流量脉动的多齿差摆线圆弧齿轮泵过程中的参数的选择提供理论依据。     

外啮合异齿数斜齿轮泵流量脉动和流量特性的研究

利用能量守恒定律和齿轮的工作特性,得到了不同齿轮斜齿轮泵的瞬时流量和流量非均匀系数的计算公式;通过计算和分析不同齿数和不同螺旋角的齿轮泵(螺旋角为0°即为直齿轮泵)的瞬时排量和流量脉动特性可以看出:假如主动轮具有相同的齿数、模数、压力角,则直齿轮泵的流量不均匀系数比较小;对于具有不同齿数的斜齿轮泵,流量非均匀系数随着螺旋角的增加而增加,并随齿轮齿数的增加而减小;并且当主动轮齿数不变的时候,流量不均匀系数随着从动轮齿数的减小和螺旋角增加而急剧增加,但是与齿轮的模数无关。     

圆弧齿线圆柱齿轮动态接触性能分析

齿轮动态接触性能将直接影响传动平稳性和承载能力。为了研究圆弧齿轮啮合过程中动态接触特性的时变规律,基于大刀盘铣削加工圆弧齿轮原理,借助MATLAB与UG建立精确的齿轮三维模型;借助ANSYS对圆弧齿轮副进行显式动力学分析,研究了点接触形式的圆弧齿轮的齿面接触应力分布情况;同时通过对齿轮副从静止到启动这一动态过程的模拟,探究了轮齿接触应力和啮合冲击的时变规律;最后,通过对不同齿宽系数的齿轮接触应力时变规律的研究,揭示了齿宽系数对圆弧齿轮的传动平稳性及承载能力的影响规律。实验结果表明,当齿宽系数在0.35~0.6范围内变化时,齿宽系数越大,齿轮的啮合冲击越大,而接触应力越小,为圆弧齿轮的设计及工程应用提供了理论依据。     

六圆弧齿廓齿轮的设计及承载能力分析

设计一种六圆弧齿廓齿轮。与双圆弧齿轮单侧齿廓的两个工作圆弧相比,该齿轮单侧齿廓有6个工作圆弧,其中3个凸圆弧位于节线以上,3个凹圆弧位于节线以下,每两段工作圆弧之间都通过过渡圆弧连接。六圆弧齿轮单个轮齿最多有6个啮合点同时啮合传动,载荷分散在6个啮合点上,相比双圆弧齿轮具有更高的承载能力。同时建立了双圆弧及六圆弧齿轮的有限元模型,对六圆弧齿轮进行了承载能力验证,结果证实六圆弧齿轮的齿面接触应力较双圆弧齿轮降低了近20%。     

变螺旋纯滚动斜齿轮传动设计及啮合特性研究

基于齿轮啮合原理,研究变螺旋角纯滚动圆柱斜齿轮传动的几何设计、啮合性能和力学性能。根据齿轮啮合的运动规律,推导纯滚动斜齿轮传动的7种典型情况的设计参数方程,在此基础上从接触模式、接触应力和弯曲应力等啮合性能方面,与非标准渐开线斜齿轮进行对比。结果表明：与恒螺旋角纯滚动斜齿轮相比,变螺旋角纯滚动斜齿轮的设计方案降低了弯曲应力和接触应力;与几何修正的非标准渐开线斜齿轮传动相比,纯滚动齿轮具有良好的弯曲性能。     

一种新的修形策略的动态分析

线外啮合,特别是齿顶尖角接触,会引起齿轮的啮合冲击。因此,先前的研究常采用齿廓修形来避免齿顶尖角接触,但是线外啮合可能依然存在。为了进一步减小线外啮合带来的啮合冲击,提出了一种新的修形策略:首先,在理论啮入点或者理论啮出点,沿配对齿的齿廓切线方向去除另外一个轮齿的齿顶部分;然后用一段角域中的正弦曲线将被切形成的直线与原齿廓曲线光滑连接起来。并用6自由度的直齿轮动力学模型仿真计算了修形前后的动态啮合力,仿真结果显示:由线外啮合造成的啮合冲击较线性修形进一步减小了。因此,为了进一步减小啮合冲击,提出了一种计算修形量和构造修形曲线的行之有效的方法。     

基于逆向工程的双圆弧齿轮测量与偏差分析北大核心

为降低抽油机运行维护成本,对抽油机减速器进行再制造,针对减速器中磨损的双圆弧齿轮进行修复。在已有研究的基础上,提出一种基于逆向工程提取齿轮设计参数并对齿轮磨损程度进行分析的方法。使用三维激光扫描技术提取磨损齿轮模型数据,在Geomagic Design X软件中处理齿轮模型,运用面片草图拟合的方法测量齿轮模数,推导出分度圆螺旋角。使用双圆弧轮齿端面齿廓方程,建立双圆弧齿轮精确实体模型。对实际工程中的双圆弧齿轮轴参数进行提取和偏差分析,通过Geomagic Control X将双圆弧齿轮三维模型与扫描模型对齐后分析偏差。结果表明:与手工测量相比,所提方法在保证测量精度的同时降低了测量难度,提高了齿轮测量的效率。     

双螺杆泵同步用双圆弧齿轮动态性能研究

采用ANSYS内嵌的APDL语言,建立新型螺杆泵同步用双圆弧齿轮三维有限元单齿对接触静态模型和柔性体多齿动态接触模型,并对模型划分网格,施加载荷,获得了双圆弧齿轮的动态性能及在额定载荷作用下各部位的接触应力和弯曲应力分布状况,基于ANSYS／LS-DYNA对齿轮进行了动态接触分析。计算分析结果为新型螺杆泵同步齿轮的设计和改进提供了必要的依据。     

纯滚动单圆弧齿轮的模态分析

纯滚动单圆弧齿轮是一种新型的圆弧齿轮,为了研究其振动特性,利用Pro/E建立纯滚动单圆弧齿轮的三维实体模型,然后导入到ANSYS中对该齿轮进行模态分析,分别得到纯滚动凸圆弧齿轮和凹圆弧齿轮的固有频率、振型及临界转速;讨论了不同齿数、模数、螺旋角情况下齿轮的固有频率,讨论结果为纯滚动单圆弧齿轮的优化设计和动态响应分析研究提供基础。     

基于中心距误差的非圆齿轮动态特性分析

非圆齿轮作为现代工业中最关键的基础件之一,其运动特性直接影响整个机构的运行状况。为了研究中心距误差对非圆齿轮动态啮合力影响,对不同阶数非圆齿轮在中心距误差条件下的动态啮合力进行仿真分析,获取不同中心距误差下非圆齿轮动态啮合力变化趋势。分析表明:随着设定的中心距误差不同,非圆齿轮动态啮合力不同,随着中心距的减小,啮合力波动幅值减小;随着中心距的增大,啮合力波动幅值增大;不同频率下非圆齿轮啮合力幅值变化不同。上述研究可为非圆齿轮传动性能改善、减振降噪提供参考。     

高速高压圆弧螺旋齿轮泵漩涡空化数值模拟研究

为了深入研究圆弧螺旋齿轮泵在高速高压工况下吸油腔漩涡空化及其对齿轮泵性能的影响,以过渡曲线为正弦的圆弧螺旋齿轮泵为研究对象,选择全空化模型,应用计算流体动力学软件（PumpLinx）对圆弧螺旋齿轮泵在高速高压工况下进行了数值模拟,针对漩涡空化出现的位置、形成过程、演变过程及对出口流量特性的影响进行了研究。结果表明：在高速高压工况下,齿轮泵吸油腔齿背部边缘位置出现漩涡流动,从而产生漩涡空化,漩涡核心位置的空化现象最为严重,向漩涡的边缘位置空化程度逐渐减弱;该位置的漩涡空化呈现周期性的形成-发展-消失的过程;空化导致泵出口流量脉动和压力脉动增大,周期性的漩涡空化造成泵出口流量周期性波动,对齿轮泵出口流量产生不利影响。     

齿面单坑缺陷下齿轮磨损演变与映射机制研究

齿面凹坑是常见的齿轮缺陷之一,在轮船、矿业机械、风电齿轮等大型重载齿轮传动机构中,齿轮更换拆卸极为不便,为避免齿轮发生严重失效造成的重大损失,需要准确判断齿轮的磨损特征和预测故障出现的时间和位置,探究齿面坑状缺陷对齿轮磨损进程的影响尤为必要。以齿面单坑缺陷齿轮的啮合历程为研究对象,采用控制变量的方法进行齿轮磨损特征对比。通过搭建的力系闭式齿轮试验台进行重载试验,利用铁谱分析技术和油样分析技术对磨损粒子作定量、定性分析,结合有限元分析和和齿面磨痕扫描电镜图片探究单坑缺陷下斜齿轮磨损演变与齿轮啮合状态的映射机制。研究结果表明：凹坑打在承载区,斜齿轮沿接触线方向的应力分布不均匀,凹坑周边区域存在应力集中现象;坑状缺陷改变了齿轮的啮合状态,缺陷轮齿齿根应力值明显大于正常轮齿,使得坑状缺陷的轮齿齿面抗磨损能力提高,但轮齿刚度降低,尤其进入剧烈磨损的后期,磨粒数量快速上升,并伴随齿面严重的剥落和塑性变形,加速轮齿疲劳断裂。