在势能法的基础上,提出了一种斜齿轮啮合刚度修正算法。该方法考虑了齿轮真实加工时产生的齿根过渡曲线,齿根过渡曲线是刀具展成运动时齿顶尖角所形成的轨迹线,且齿根过渡曲线与渐开线的交点为渐开线的起始点。在刚度计算时,齿根到渐开线起始点用齿根过渡曲线方程来计算,渐开线起始点到齿顶用渐开线方程来计算,运用该方法计算的啮合刚度与实际更加接近。通过与有限元法的对比,验证了该修正算法的准确性,提升了斜齿轮啮合刚度的计算精度。基于该方法,分析了渐开线形状、啮合位置以及重合度对斜齿轮啮合刚度以及传递误差的影响。结果表明,当压力角增大时,渐开线曲率半径会变大,从而提高了齿轮的端面刚度;同时,端面重合度会先增大后减小,在端面刚度与端面重合度的综合影响下,平均啮合刚度与端面重合度变化趋势相同;当啮合位置更...

时变啮合刚度(TVMS)是齿轮系统动力学研究中的重要参数变量之一,准确地模拟计算TVMS,对分析齿轮传动系统的振动、噪声等相关动力学性能响应指标至关重要。根据渐开线齿轮的啮合运动方程和几何位置关系,提出一种基于几何学和势能法作用的直齿轮副TVMS精确建模方法;实时、有效地分析标准渐开线齿廓的啮合极限边界条件,并结合势能法构建TVMS由物理模型向数学模型转变的计算分析模型;通过数值计算法精确地计算直齿轮副的TVMS,并进行了有限元验证及举例应用。研究表明,在满足齿轮设计承载容许范围内,应合理选取齿宽和轴径尺寸,且可通过两者进行TVMS的小幅度调整而实现刚度优化作用和提高转子系统抗挠度性能等,为后期进行齿轮系统动力学计算作基础性应用研究。

针对多级斜齿轮动力学研究中的时变啮合刚度准确计算与其波动值定量分析等现实问题,以某电动汽车用减速器两级斜齿轮为研究对象,基于势能法计算不同螺旋角β下各级齿轮副的时变啮合刚度。首次提出由螺旋角等齿轮参数决定的参数τ,定量分析表明,当τ值越小时,时变啮合刚度波动值ΔK越小。建立包含12自由度的两级斜齿轮系统集参模型,研究不同螺旋角下系统的动态特性。结果表明,当β为15°时,系统各项动态性能均较好,此时各级齿轮副的τ和ΔK均较小,验证了通过参数τ准确预估ΔK进而预判齿轮系统动态性能的可行性与准确性。

传统的剥落齿故障研究主要探讨剥落齿在不同剥落深度和不同剥落宽度的情况下齿轮刚度变化,具有较大的局限。针对此问题,对剥落形状、剥落形状分布对齿轮刚度和动力学的影响进行了研究。首先,取剥落图形在分度圆上,在此条件下取不同剥落图形。然后,在传统势能法基础上,考虑齿轮啮合位置变化时剥落宽度变化,以此为基础求出不同剥落图形的刚度变化曲线;再结合动力学变化,对于不同故障振动加速度信号进行分析,说明剥落形状因素影响齿轮相关指标,使得剥落齿轮与正常齿轮难以判别,指标相互混叠。提出使用概率密度函数与峭度值相结合的方法,利用概率密度函数曲线判断齿轮故障状态。发现此种方法可以有效抵消形状因素对于指标的干扰,具备较高可行性及判别能力。

针对势能法计算斜齿轮时变啮合刚度精度不足问题,提出一种刚度修正算法.考虑端面重合度大于或小于轴向重合度两种情况下单齿接触线长度的不同表达形式,建立齿根圆与基圆不重合时的变截面悬臂梁模型,采用切片法和积分思想推导并计算了斜齿轮啮合刚度,通过与ISO算法和有限元法对比分析,验证了该修正算法的可行性.在此基础上,探讨了螺旋角、模数、齿数、齿宽和压力角等参数对啮合刚度的影响.计算与分析表明,啮入段的相对时间与端面重合度和轴向重合度大小及比重有关;齿轮基本参数的变化引起重合度和单齿啮合刚度的改变,进而影响综合啮合刚度波动值和均值;当端面重合度或轴向重合度在整数附近时,啮合刚度波动值较小,而总重合度在整数附近时,啮合刚度波动值较大.与传统势能法相比,修正算法提高了斜齿轮时变啮合刚度的计算精度,在斜齿...

齿轮啮合过程中,其啮合刚度会受其相对位移的影响。基于势能法,针对理想渐开线直齿圆柱齿轮,通过考虑平移自由度对齿轮啮合中角度的影响,将平移自由度引入齿轮时变啮合刚度的计算中,提出一种考虑齿轮两个方向平移自由度的时变啮合刚度计算方法。分析齿轮时变啮合刚度最大值、平均值和重合度受齿轮相对位移方向、大小的影响。结果表明,时变啮合刚度对齿轮沿啮合线垂直方向的相对平移最为敏感,对齿轮沿啮合线方向的相对平移最不敏感;在啮合线垂直方向,齿轮在相对平移0.1mm的情况下,引起啮合刚度平均值变动0.93%。

针对直齿轮副啮合过程存在时变摩擦问题,建立直齿轮副啮合模型,推导齿轮副在啮合点处的相对滑动速度、卷吸速度、滑滚比、综合曲率半径及轮齿接触压力,研究单双齿交替啮合过程中单齿承载变化下的齿面摩擦因数变化规律。基于势能法推导计及时变摩擦的直齿轮副啮合刚度解析式,分析无摩擦力、定摩擦力和时变摩擦力作用下直齿轮副啮合刚度的变化规律,进而研究时变摩擦作用下齿轮模数、齿宽、压力角、粗糙度、输入转矩等参数对直齿轮副时变啮合刚度的影响规律。研究结果表明,时变摩擦因数在单双齿交替啮合区发生突变,在节点处趋于0;摩擦力作用下单齿刚度在啮入阶段将增大,啮出阶段将减小;定摩擦力作用使啮合刚度在节点处发生突变;时变摩擦力作用使啮合刚度在单双齿交替啮合处发生突变,在节点处与无摩擦时变化规律一致;齿轮副啮合...

时变啮合刚度是影响齿轮传动平稳性以及振动噪声的主要因素,现代表面处理工艺在提高齿轮服役寿命的同时,改变了轮齿表面组织性态。为研究表层改性工艺对齿轮啮合时变刚度的影响,建立轮齿功能梯度有限元模型,模拟改性工艺对齿轮表层的影响,提出基于势能原理的时变啮合刚度计算方法。结果表明,表层改性工艺显著提高了齿轮的啮合刚度,强化了齿轮的使用性能。