主要对齿轮强度设计在机械设计中容易忽视的问题进行探讨.研究了压应力对齿根弯曲应力的影响以及齿轮的失效,强度设计公式的历史沿革及现状,使设计人员在科研,生产或教学中了解我国目前有关齿轮强度设计的现状和来龙去脉.为从事齿轮设计研究或教学提供有益的参考材料,也有助于设计人员或学生加深对齿轮设计的理解及提高齿轮设计的水平.

分析了齿轮啮合过程中影响接触应力的相关因数,建立了计算齿轮接触应力的二维(2D)及三维(3D)有限元模型。得到了这两种模型下轮齿在啮合过程中接触应力的变化规律,比较了二维和三维结果的差异,获得了精确的齿面接触应力分布。计算结果表明接触应力沿齿宽方向分布并非是均匀的。

基于虚拟样机技术,用ADAMS软件建立了某型齿轮系统力学模型,进行了仿真研究,模型中用二维曲线-曲线接触定义齿轮副约束,并计及了摩擦力的作用。仿真结果与理论分析结论一致,证明了在齿轮系统中应用此种方法建立模型的正确性。得到了某一特定传动条件下单对齿轮轮齿法向力及齿间摩擦力的变化规律曲线,从而可以指导齿轮系统的设计和优化。

本文把齿轮接触疲劳失效处理成随机事件，以它为研究对象，用两个新的随机变量描述它，得出用概率描述的疲劳累积损伤概率模型。基于这个模型。

为了研究齿轮齿条传动的接触应力,运用齿轮承载能力计算方法中接触应力的计算公式,实例计算了一对齿轮齿条啮合时的接触应力,并运用ANSYS有限元分析软件建立了齿轮齿条有限元模型,分别求解了不同啮合位置的接触应力。其中单啮合时的计算结果与理论计算值非常接近,表明所建立的静力学模型有良好的分析精度,同时得出单啮时的接触应力远远大于双啮时的接触应力的结论。

齿根过渡曲线的曲率半径大小,影响渐开线起始圆直径和齿根强度。本文定量分析了齿轮齿根部最大过渡圆角的设计计算方法,采用欧拉一萨瓦里共轭齿面曲率的关系,从理论上建立了齿条型刀具的刀尖圆角与被切齿轮齿根圆角的对应关系,为齿轮设计和加工提供了理论依据。从工艺的角度,研究了粗切滚刀的刀尖圆角的设计及选用原则,以及磨削齿条的刀尖圆角与渐开线起始圆的相互关系。本文的研究对合理设计齿根圆角、合理设计和选用齿轮滚刀、精确修整齿轮磨削砂轮、保证渐开线起始圆直径,都具有实际应用价值。

齿轮的啮合刚度是齿轮动力学研究的基础,以圆柱直齿轮齿轮为研究对象,构建含齿根裂纹齿轮的有限元模型,并基于有限元准静态分析方法,提出精确计算含裂纹齿轮时变啮合刚度数值计算方法。通过分析得到裂纹参数对齿轮时变啮合刚度的影响规律,数值计算结果表明,裂纹会降低齿轮的啮合刚度;裂纹参数(裂纹长度、裂纹方向)对齿轮的啮合刚度的有着明显的影响,其中裂纹长度对刚度的影响较显著;齿轮啮合刚度的降低与齿轮的啮合位置相关,当齿轮在单齿啮合区最高点啮合时,啮合刚度降低率最大。

V带传动常规的设计方法是以保证带传动不打滑又具有足够的疲劳寿命为准则进行的选择性设计,但由于带传动设计中的相关参数均为随机变量,且近似服从正态分布规律,从而使得设计结果很难达到最优。将带传动设计的有关参数按随机变量处理,以带传动具有足够的疲劳寿命和不打滑的可靠度以及小带轮直径、小带轮包角、中心距等为条件约束,根据有关可靠性设计理论和优化设计理论建立带传动优化设计的数学模型,应用MATLAB优化工具箱对液压自动车床带传动系统进行优化设计,得到了最优的传动方案。