基于修形的摆线针轮啮合加载接触分析

利用有限元分析软件对修形后的摆线针轮进行齿间加载接触情况分析,建立摆线轮弹性转角模型。首先对RV减速器传动原理及摆线针轮啮合传动进行了分析;然后采用有限元及相关工程软件分析修形后的摆线轮与针轮的齿面接触状态;其次基于运动学和赫兹理论,进一步研究摆线轮齿间载荷分布情况;最后建立摆线轮接触变形弹性扭转角模型并采用有限元方法分析,为后续提高RV减速器的传动精度、稳定性能、延长使用寿命提供改进依据。     

RV减速器摆线针轮的有限元接触分析

基于有限元分析方法,研究加载状况下摆线针轮啮合副初始啮合时齿廓对的接触状态。考虑摆线针轮啮合副的齿廓修形和摆线轮齿廓线的建模精度,利用ANSYS自带的APDL语言建立了摆线针轮啮合副的三维模型。考虑有限元网格质量及有限元模型的计算效率,利用VSWEEP命令生成了有限元模型并局部细化了网格。最后考虑摆线针轮的实际工况,建立了摆线针轮的接触对和边界条件。分析结果表明:摆线针轮初始啮合瞬间一共有6个齿参与传力,其中最先接触齿为第6齿,并且在啮合齿廓对附近摆线轮齿及销孔变形比较大。     

传动比波动幅度约束下的摆线轮齿廓修形量优化

摆线轮齿廓修形对摆线针轮传动机构的承载能力和运行平稳性有重要影响。为获取最优的修形策略和修形量，提出了一种以最小化传动比波动幅度为优化目标、基于内点法的摆线轮齿廓等距-移距复合修形量的优化方法。以单级摆线针轮减速器为例，建立考虑修形后的摆线轮受力平衡方程，以及摆线轮针齿的轮齿接触方程，并通过优化流程将力平衡方程和轮齿接触方程耦合集成，从而实现对3种等距-移距修形组合策略下的修形量进行优化计算，发现正等距加正移距组合修形下的最优修形量可将传动比波动幅度降低40%,最大针齿接触力降低17%,实现更平稳的传动和更好的承载性能，也有利于提高减速器传动精度和寿命。     

摆线轮齿廓逆向设计的仿真加工

为了缩短未知修形方式摆线轮加工周期,降低生产成本,提高加工效率,提出一种高阶分段拟合算法,使用该算法可以通过逆向工程的方式实现对未知修形方式摆线轮齿廓的重构。为了验证该算法的合理性,先对已知修形方式的RV320摆线轮齿廓点使用高阶分段拟合算法进行齿廓重构,之后通过VERICUT仿真加工出RV320摆线轮模型,并将仿真加工的RV320摆线轮模型与RV320摆线轮理论模型进行对比,最大加工误差约为0.016 86 mm。之后通过实验加工出RV320摆线轮并对其进行精度检测,检测结果显示通过高阶分段拟合算法加工出的摆线轮符合使用要求,进一步验证了该算法的合理性。由此可得,使用高阶分段拟合算法同样能够实现对未知修形方式摆线轮齿廓的重构,同时也为未知修形方式摆线轮的高精加工提供了一种方法。     

考虑周向间隙的摆线针轮承载接触分析

针对传统算法未考虑摆线轮实际运动形式导致结果与实际不符的问题，以RV减速器中摆线针轮副为研究对象，提出一种考虑周向间隙的摆线针轮承载接触分析方法。基于公转与自转坐标系，确定最先接触齿对相对位置，建立周向间隙几何分析模型；根据转化机构法与坐标变换原理，将周向间隙作为啮合间隙，计算待啮合点位置；应用变形协调条件、赫兹接触理论、扭矩平衡方程，建立周向间隙下的摆线针轮承载接触分析模型；分析不同输入转角下的啮合齿数、啮合力、接触应力和传动误差。结果表明，啮合齿数、传动误差呈现周期性变化，啮合力和接触应力在摆线轮齿廓曲线凹凸过渡点处产生突变，全周期下的最大啮合力和最大接触应力大于初始位置，因此该方法为摆线针轮副的承载传动特性分析提供理论基础。     

RV减速器中摆线轮齿形优化修形与参数化设计

为了得到符合实际工作要求的摆线轮齿形,对摆线轮齿形的几种修形方式进行了研究,确定了最佳修形方式为负移距与正等距相组合的修形方式。对多种优化方法进行了分析,选取了两点外插的混合罚函数法来求解,并借助VC++6.0编写绘图程序验证了此种修形方式的合理性。同时利用Pro/E 4.0对摆线轮进行了参数化设计,推导出摆线轮齿廓曲线上的坐标点按齿廓曲线曲率不同分布疏密程度不同的公式,同时借助VC++6.0编制程序计算出摆线轮齿廓曲线上分布的各点的坐标值,为使用数控机床加工摆线轮提供了便利。     

可靠度约束下摆线针轮减速器加工精度优化北大核心

摆线针轮减速器主要用于高精密传动场合,其在加工过程中,会产生影响传动精度的制造误差。为在实际加工中选取符合传动条件的最优加工参数,基于坐标变换与齿轮共轭接触原理,建立了考虑齿廓修形、制造误差的轮齿接触分析模型,分析了不同种类制造误差对传动误差的灵敏度,并设计一种基于传动可靠度的轮齿修形参数与加工精度优化方法。结果表明,基于DIRECT算法对样本的最佳化计算,可得到一组在许用传动误差条件下制造成本最低的减速器加工参数,且该组加工参数具有高可靠度特性。因此该方法可为制造高可靠度摆线针轮减速机提供理论优化参考。     

摆线齿插齿加工刀具刃形设计

摆线轮是RV减速器中的关键零部件,其设计制造水平对RV减速器的传动性能影响巨大。现阶段,摆线轮制造能力难以适应RV减速器大批量生产的需要。为了提高摆线轮的加工效率,提出采用插齿加工方法加工摆线轮。依据插齿加工运动,建立切削刃设计计算坐标系。基于修形后的摆线轮齿形方程,推导插齿刀理论刃形方程。以某型号RV减速器中的摆线轮参数为例,进行插齿刀理论刃形设计。计算结果表明,设计的插齿刀刃形能与摆线轮齿形时刻处于"点接触"状态,证明提出的插齿刀刃形设计方法是可行的。进而提出了插齿刀前、后刀面的设计方法。最后通过切削仿真证明提出的摆线轮插齿刀刃形设计方法是正确的。     

摆线针轮传动中摆线轮齿廓修形技术研究

为确定不同传动要求的摆线针轮传动机构中摆线轮齿廓修形方式及最佳的优化算法,首先对摆线针轮传动中摆线轮齿廓应用最多的"正等距+负移距"和"负等距+正移距"两种组合修形方式进行了分析计算,得到了两种组合修形方式引起的回差大小及修形后摆线轮啮合受力的优劣,确定了不同传动要求的摆线针轮传动机构优先适用的修形方式;对摆线轮齿廓优化算法进行了对比研究,针对"正等距+负移距"组合修形方式确定了优先选用的优化算法;对采用"负等距+正移距"组合修形方式,提出了一种改进的优化算法,将该算法与现有的优化算法进行对比分析,根据实际的装配精度确定了应优先选择的优化算法。     

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。     

大型立磨行星轮系故障分析与解决方法

行星轮系是大型立磨中的关键组成部分,其故障分析对立磨的全寿命服役性能至关重要。本文针对大型立磨行星轮系使用过程中出现的故障进行了分析,通过宏观检验、显微分析以及有限元分析相结合的方法明确了行星轮系故障的失效机理。结果表明:接触疲劳是导致行星轮系中行星轮内壁断裂的主要成因。进一步分析了行星轮壁厚对齿根应力的影响,验证了行星轮疲劳微裂纹产生的生成原因。最后提出了行星轮断裂的预防方法,改进了行星轮系的设计和可靠性。     

S40C钢制齿轮表面裂纹产生原因分析

S40C钢制齿轮服役一段时间后,单个齿面出现裂纹状缺陷。采用宏微观分析、金相检验、显微硬度测试等方法,对该齿轮缺陷产生的原因进行分析。结果表明:齿面裂纹状缺陷为接触疲劳所致,造成局部接触疲劳裂纹产生的根源是齿面存在磨削烧伤,显著降低齿面硬度,改变齿面强度梯度分布,在循环啮合作用下出现接触疲劳开裂。进一步地,对感应淬火齿轮齿面硬度降低的影响因素进行详尽的阐述,并结合不同啮合状态下齿轮强度曲线和剪切应力曲线之间的相互关系,论述常见的齿轮剥落现象及失效机理。     

游星齿轮轴承失效分析

某发动机用游星齿轮轴承在工作过程中发生失效,保持架断裂,滚棒、滚道磨损.本文对失效保持架、滚棒、中间齿轮轴进行了断口形貌观察、金相组织及硬度检测、化学成分分析等工作.分析结果表明,保持架的断裂性质为疲劳断裂,滚道的损伤性质为接触疲劳.游星齿轮轴承的失效主要与轴承组件中应力不均匀、局部应力过大有关.     

风电齿轮箱小齿轮断齿原因分析

风电场1.5 MW风电机组齿轮箱在运行中出现故障,经检查发现中速轴小齿轮出现断齿现象。采用宏观观察、微观观察、并结合相关理化性能测试,综合分析得出齿轮的失效原因。结果表明,风电齿轮箱中速轴小齿轮断裂性质为疲劳断裂,在断口上观察到清晰的疲劳弧线,裂纹源萌生于齿面接触疲劳产生的蚀坑中,而导致齿面严重接触疲劳的原因是偏载。     

大型行星轮系功率分流分析与疲劳可靠性研究

行星轮间的功率分流行为使得行星机构具有较高的能量传输密度，但偏载会导致行星机构的功率无法按照理想状态分配，增大齿轮间的啮合力，影响整个系统的使用寿命和可靠性。基于某型号重型直升机行星减速器的结构特征，构建大型行星轮系的有限元仿真模型，对行星传动系统进行准静态力学和运动学分析，获得系统中各类齿轮的危险应力历程，为可靠性分析模型提供载荷输入变量，以弯曲疲劳试验获得的齿轮强度数据作为可靠性分析模型的强度输入变量。使用统计学最小样本量的概念进行齿轮和轮齿寿命转换，建立行星齿轮系统可靠性分析模型，完成行星系统不同状态下疲劳可靠度的数学映射。偏载状态下，行星齿轮系统可靠度为92.32%,证明偏载会影响系统疲劳可靠性，降低齿轮的有效使用寿命。     

基于UG和ADAMS行星齿轮传动系统动力学仿真

利用实体建模软件UG建立了减速器行星齿轮传动系统的虚拟样机,并利用UG与动力学仿真分析软件ADAMS,将虚拟样机导人到ADAMS中建立仿真模型.齿轮啮合时,轮齿间除了滚动接触外还存在相应的滑动接触,使轮齿间具有较大的摩擦.针对利用传统赫兹理论计算齿面接触力时没有考虑齿间摩擦的缺陷,将摩擦因数引入计算并进行仿真分析,得到...     

ADI的疲劳性能

发动机曲轴和齿轮的失效形式属于疲劳失效,因此,疲劳性能是应用ADI曲轴、齿轮首先要考虑的性能.根据破坏原因,曲轴的疲劳强度计算应当是计算连杆轴颈圆角处的最大疲劳强度.齿轮的疲劳强度计算则有两种：齿根部弯曲疲劳强度计算和齿面接触疲劳强度计算.球铁的旋转弯曲疲劳强度随抗拉强度提高而增加,但不呈线性关系.奥氏体-贝氏体型球铁的疲劳强度达到或接近部分碳钢、合金钢经调质处理后的疲劳强度.喷丸处理可以提高ADI的各种疲劳强度.为了提高疲劳强度,抗拉强度与伸长率应合理地配合.     

RV减速器摆线轮齿廓修形对温度的影响

为分析摆线轮啮合过程中的温度特性,研究不同修形方式对摆线轮温度的影响规律,考虑摆线齿轮常用的3种组合修形方式,以相同的径向间隙为前提,对比分析摆线轮修形前后的接触应力与摩擦热量在轮齿上的分布情况。利用有限元分析,计算出修形前后温度场中的温度分布情况。结果表明：对摆线齿轮进行齿廓修形可以有效降低齿轮的稳态温度,组合修形中降温效果最佳的修形方式为正等距+正移距修形;单齿上温度梯度的密集程度随着啮合范围的减小而增大;摆线轮修形前后瞬时摩擦热量的最大值不受影响,峰值所处的位置会发生变化,而周期摩擦热量的峰值位于轮齿的同一啮合相位角上,但数值会随着轮齿受到的压力的增大而增大。     

大功率风力发电机齿轮失效分析

国内某厂生产的大功率风力发电机,其增速齿轮箱中的高速中间轴运行大约1 000 h后发生断裂失效.为探究断裂失效的原因,对断裂齿轮先后进行宏观形貌观察、电子探针形貌分析、金相组织分析、硬度检验、烧伤检验等分析.宏观检测下齿面破损较严重,在某些齿根附近轮齿几乎全部剥落;微观下观察,齿面在破损后仍旧长时间运行,无明显断口特征...     

发动机齿轮和轴承失效分析

发动机返厂检查发现上垂直锥齿轮及轴承磨损严重.为分析齿轮和轴承失效的原因,对故障件进行了外观检查、电镜观察、成分分析、硬度检测和金相分析,并通过对结构的受力状态分析和外场调研,对故障件磨损性质、故障原因进行了综合分析与讨论.结果表明:上垂直锥齿轮及轴承的失效模式是接触疲劳磨损,而导致轴承和上垂直锥齿轮发生接触疲劳磨损的...