混合润滑下变双曲圆弧齿线圆柱齿轮摩擦特性及传动效率分析

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作者 魏永峭 杨海江 +2 位作者 郭瑞 刘永平 董长斌 《摩擦学学报（中英文）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期1417-1428,共12页

齿轮在实际运行中由于润滑状态的不同,齿面摩擦系数存在显著差异,从而对齿轮的传动效率产生影响.变双曲圆弧齿线(VH-CATT)圆柱齿轮通常工作在混合润滑状态下,采用载荷分担理论推导了混合润滑下VH-CATT圆柱齿轮摩擦系数计算公式,建立了... 齿轮在实际运行中由于润滑状态的不同,齿面摩擦系数存在显著差异,从而对齿轮的传动效率产生影响.变双曲圆弧齿线(VH-CATT)圆柱齿轮通常工作在混合润滑状态下,采用载荷分担理论推导了混合润滑下VH-CATT圆柱齿轮摩擦系数计算公式,建立了混合润滑下VH-CATT圆柱齿轮传动效率计算模型,并通过绘制Stribeck曲线,研究了表面形貌参数、润滑油参数和法向载荷等对混合润滑状态下VH-CATT圆柱齿轮摩擦性能和传动效率的影响规律.研究结果表明:表面形貌参数的变化会导致混合润滑区扩大,从而使相同速度下的摩擦系数增大;润滑油黏度的增加会导致摩擦系数增大,同时Stribeck曲线向左移动,混合润滑区向边界润滑区扩展;载荷对Stribeck曲线的影响集中体现在混合润滑区与边界润滑区的过渡阶段;随着转速的增加,传动效率逐渐升高并趋于稳定,而在齿轮转速较低时,润滑油黏度和粗糙度对齿轮传动效率有显著影响. 展开更多

关键词 变双曲圆弧齿线圆柱齿轮 混合润滑 摩擦系数 STRIBECK曲线 传动效率

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变双曲圆弧齿线圆柱齿轮非线性振动特性分析 被引量：8

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作者 陈忠敏 侯力 +3 位作者 段阳 赵斐 彭文华 罗岚 《工程科学与技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第2期209-216,共8页

为得到变双曲圆弧齿线圆柱齿轮(CHATT)工作时的振动规律,以便设计出运行平稳可靠、传动高效的齿轮,对其非线性振动特性展开研究。通过齿轮副承载接触分析,计算啮合线上轮齿的时变啮合刚度和轴向误差激励,并依据啮合冲击计算模型得到啮... 为得到变双曲圆弧齿线圆柱齿轮(CHATT)工作时的振动规律,以便设计出运行平稳可靠、传动高效的齿轮,对其非线性振动特性展开研究。通过齿轮副承载接触分析,计算啮合线上轮齿的时变啮合刚度和轴向误差激励,并依据啮合冲击计算模型得到啮入冲击激励。基于集中参数理论建立CHATT的12自由度的弯扭轴多因素耦合振动模型,再依据牛顿第二定律建立包含上述3种内部激励的振动微分方程组。采用变步长4阶Runge-Kutta法对量纲化后的方程组求解,对比主动轮和从动轮各自垂直、扭转和轴向上的振动特性数值解,结果表明:主动轮和从动轮的振动规律始终保持一致,竖直和扭转方向上作拟周期运动,轴向振动处于稳态响应的近混沌状态。进一步研究齿线半径、负载转矩和输入转速等3个参数变化对系统振动特性的影响规律,分析结果表明:轴向振动从多周期运动向近混沌运动演变,其振动的规律性更容易受到上述3个参数变化的影响。变双曲圆弧齿线圆柱齿轮振动模型的建立、求解和参数影响分析为后续的动态设计、不同参数下的振动响应趋势预测以及降噪提供了一定的理论依据。 展开更多

关键词 变双曲圆弧齿线 承载接触分析 非线性振动 动态设计

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变双曲圆弧齿线圆柱齿轮传动几何特性分析 被引量：7

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作者 罗岚 侯力 +2 位作者 赵斐 吴阳 白青松 《工程科学与技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第1期171-179,共9页

根据变双曲圆弧齿线圆柱齿轮的加工原理与推导得到的齿面方程,确定方程各相关参数的取值范围,基于得到的齿面方程,依据微分几何,得到变双曲圆弧齿线圆柱齿轮凹、凸面主曲率的计算方法;基于空间啮合原理,计算齿轮副在某一输入角速度下两... 根据变双曲圆弧齿线圆柱齿轮的加工原理与推导得到的齿面方程,确定方程各相关参数的取值范围,基于得到的齿面方程,依据微分几何,得到变双曲圆弧齿线圆柱齿轮凹、凸面主曲率的计算方法;基于空间啮合原理,计算齿轮副在某一输入角速度下两齿面啮合点处的相对运动速度;根据已得到的齿面曲率、相对运动速度计算方法,推导变双曲圆弧齿线圆柱齿轮副滑动率的计算公式。最后,以某一确定设计参数的变双曲圆弧齿线圆柱齿轮副作为算例,计算其主曲率、诱导法曲率和滑动率,分析其变化趋势;并计算不同设计参数下的滑动率,分析设计参数对其影响,以此作为分析该齿轮副设计及优化的参考。结果表明:对变双曲圆弧齿线圆柱齿轮来说,模数越大,齿数比越小,齿线半径越大,则滑动率的变化范围越小,齿轮副在运转过程中的磨损更均匀;就磨损而言,大模数、小齿数比、大齿线半径的齿轮具有更好的性能。建立变双曲圆弧齿线圆柱齿轮副滑动率与磨损之间的量化关系,反映出其正相关关系,为齿轮磨损量的计算提供参考。 展开更多

关键词 变双曲圆弧齿线圆柱齿轮 几何特性 主曲率 相对运动速度 滑动率 磨损

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变双曲圆弧齿线圆柱齿轮齿面曲率特性研究 被引量：12

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作者 魏永峭 马登秋 +3 位作者 吴阳 罗岚 白青松 侯力 《工程科学与技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第6期196-203,共8页

齿轮副共轭齿面间的曲率关系是表征齿轮传动质量好坏的重要参数,对齿面诱导法曲率、接触区形状、接触特性、润滑特性、磨损和齿面压应力都有直接的影响。作者基于变双曲圆弧齿线圆柱齿轮的齿面方程对其曲率表达式进行推导并研究了其变... 齿轮副共轭齿面间的曲率关系是表征齿轮传动质量好坏的重要参数,对齿面诱导法曲率、接触区形状、接触特性、润滑特性、磨损和齿面压应力都有直接的影响。作者基于变双曲圆弧齿线圆柱齿轮的齿面方程对其曲率表达式进行推导并研究了其变化规律。首先根据大刀盘加工原理,利用坐标变换得到了变双曲圆弧齿线圆柱齿轮的齿面方程。基于得到的齿面方程,利用微分几何和空间啮合原理对变双曲圆弧齿线圆柱齿轮的主曲率、高斯曲率、平均曲率和诱导法曲率的数学表达式进行了推导。根据所推导的数学方程利用计算机软件得到变双曲圆弧齿线圆柱齿轮副的齿面数据点,并对该齿轮副的主曲率、高斯曲率、平均曲率和诱导法曲率进行了仿真分析,得到了在啮合过程中齿轮曲率的变化规律。通过仿真结果可知齿轮副的凹、凸齿面在齿线方向的主曲率变化趋势是一致的,但略有差异;在齿廓方向主曲率都在逐渐增大,但增加幅度恰好相反,并且主曲率的变化趋势与齿形的凹凸性是一致的。齿轮副的高斯曲率和平均曲率都很小,在啮合过程中变化幅度很小,没有发生突变,这就证明了该齿轮副的光滑程度很高,齿面连续。诱导法曲率在齿线方向的主值很小,基本接近于0,在齿廓方向的主值为负值,从而证明了该齿轮副在啮合过程中没有干涉现象发生。通过曲率研究证明了该齿轮传动性能很好、传动平稳,同时也为该齿轮后续的研究、开发和设计提供了一定的研究基础。 展开更多

关键词 变双曲圆弧齿线圆柱齿轮 齿面方程 主曲率 高斯曲率 平均曲率 诱导法曲率

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变双曲圆弧齿线圆柱齿轮精确三维建模研究 被引量：5

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作者 曹磊 侯力 +1 位作者 赵斐 罗岚 《机械设计与制造》 北大核心 2019年第A01期54-56,60,共4页

为了进一步研究变双曲圆弧齿线圆柱齿轮的啮合及传动特点,以变双曲圆弧齿线圆柱齿轮作为研究对象,通过对其成型理论的分析,得到了齿面方程、齿根过渡曲面方程,利用数值仿真软件得到工作齿面和过渡齿面的齿面点云;根据得到的点云文件,结... 为了进一步研究变双曲圆弧齿线圆柱齿轮的啮合及传动特点,以变双曲圆弧齿线圆柱齿轮作为研究对象,通过对其成型理论的分析,得到了齿面方程、齿根过渡曲面方程,利用数值仿真软件得到工作齿面和过渡齿面的齿面点云;根据得到的点云文件,结合三维辅助设计软件实现变双曲圆弧齿线圆柱齿轮的精确建模;进行数字滚检实验方法检查模型的接触区域。将建好的精确模型利用桌面级3D打印机打印出来,验证利用精确模型进行试件加工的可行性。为变双曲圆弧齿线圆柱齿轮后续有限元研究和专用机床设计及理论研究提供了可靠的理论基础。 展开更多

关键词 变双曲圆弧齿线圆柱齿轮 齿面方程 齿面点云 齿轮模型 3D打印

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含几何偏心误差的变双曲圆弧齿线圆柱齿轮动力学分析 被引量：5

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作者 陈帅 祝杰 +1 位作者 侯力 吴阳 《机械设计与制造》 北大核心 2020年第9期5-8,共4页

变双曲圆弧齿线圆柱齿轮作为一种新型传动方式,为研究几何偏心误差对其传动精度的影响规律,利用基于旋转刀盘加工原理得到的齿面方程,运用MATLAB与UG建立起精确的含几何偏心误差的变双曲圆弧齿线圆柱齿轮的三维模型,运用ADAMS分析得到... 变双曲圆弧齿线圆柱齿轮作为一种新型传动方式,为研究几何偏心误差对其传动精度的影响规律,利用基于旋转刀盘加工原理得到的齿面方程,运用MATLAB与UG建立起精确的含几何偏心误差的变双曲圆弧齿线圆柱齿轮的三维模型,运用ADAMS分析得到该齿轮在啮合过程中的转角误差变化规律。得到了其几何偏心误差对传动精度的影响规律,将仿真分析结果与理论计算结果进行对比,得到理论几何偏心误差计算值与实际几何偏心误差仿真计算值相对偏差量较小。验证了基于ADAMS动力学分析齿轮几何偏心误差的可行性,同时验证了传统理论计算法在变双曲圆弧齿线圆柱齿轮上应用的正确性。得到通过测量齿轮间的动态传递误差可以来间接计算变双曲圆弧齿线圆柱齿轮的几何偏心误差值。 展开更多

关键词 变双曲圆弧齿线圆柱齿轮 几何偏心误差 转角误差 误差分析

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计及误差理论的变双曲圆弧齿线圆柱齿轮几何接触特性及敏感性分析 被引量：3

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作者 魏永峭 李泽宇 +4 位作者 刘永平 郭瑞 杨栋 罗岚 陈忠敏 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第3期679-689,共11页

齿轮传动特性是齿轮传动中最为重要的研究内容之一,而接触特性是影响齿轮传动性能的重要因素,齿面接触分析(TCA)模型的建立对分析齿轮副接触特性具有指导作用。通过大刀盘成形原理得到变双曲圆弧齿线圆柱齿轮刀具回转面方程,基于齿轮啮... 齿轮传动特性是齿轮传动中最为重要的研究内容之一,而接触特性是影响齿轮传动性能的重要因素,齿面接触分析(TCA)模型的建立对分析齿轮副接触特性具有指导作用。通过大刀盘成形原理得到变双曲圆弧齿线圆柱齿轮刀具回转面方程,基于齿轮啮合条件建立了该齿轮的齿面数学模型。考虑安装误差对齿轮接触性能的影响,建立了含有安装误差的TCA模型,分析了不同安装误差和设计参数对齿轮副几何接触特性及敏感性的影响。结果表明:中心距误差会对变双曲圆弧齿线圆柱齿轮副重合度产生影响;平行度误差对其传动特性影响很大,极大程度上改变了齿轮副接触区域的大小和位置;设计参数对齿轮接触区域大小及位置也会造成不同程度的影响。 展开更多

关键词 变双曲圆弧齿线圆柱齿轮 齿轮接触分析 安装误差 接触迹线

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变双曲圆弧齿线圆柱齿轮修形设计及承载接触分析 被引量：4

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作者 马登秋 刘永平 +2 位作者 叶振环 李大伟 魏永峭 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2023年第14期170-179,共10页

为提高变双曲圆弧齿线(variable hyperbolic circular arc toothtrace,VHCATT)圆柱齿轮承载能力和改善其动态特性,提出齿面修形设计方法,即齿线方向的刀盘倾斜法和齿廓方向的抛物线修形刀刃法。首先,根据齿轮啮合原理和变双曲圆弧齿线... 为提高变双曲圆弧齿线(variable hyperbolic circular arc toothtrace,VHCATT)圆柱齿轮承载能力和改善其动态特性,提出齿面修形设计方法,即齿线方向的刀盘倾斜法和齿廓方向的抛物线修形刀刃法。首先,根据齿轮啮合原理和变双曲圆弧齿线圆柱齿轮修形齿面成形原理,推导修形齿面方程,利用软件MATLAB和UG实现齿面重构;其次,通过齿轮几何接触分析,计算齿面间隙,同时利用有限元法计算接触点柔度矩阵,进而建立承载接触非线性数学规划模型,获取轮齿承载啮合特性;最后,分析刀盘倾角、抛物线系数与抛物线顶点位置对修形齿面载荷分布与承载传动误差的影响。研究结果表明:取值合理的刀盘倾角和抛物线顶点位置可有效降低齿面载荷与改善系统承载传动误差特性;取值合理的抛物线系数可改善单齿和双齿啮合交替时的载荷突变情况。研究结果为变双曲圆弧齿线圆柱齿轮的动态设计和工业应用提供了理论基础。 展开更多

关键词 变双曲圆弧齿线(vhcatt)圆柱齿轮 齿面修形设计 承载接触分析 齿面载荷分布 承载传动误差

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变双曲圆弧齿线圆柱齿轮齿面重构与误差分析 被引量：1

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作者 汤梦 侯力 +1 位作者 陈帅 赵斐 《机械设计与制造》 北大核心 2020年第2期244-247,共4页

为建立变双曲圆弧齿线圆柱齿轮的数字化模型,提出一套基于NURBS的曲线曲面数字化造型方法。利用基于啮合原理推导的齿面方程获得齿面数据点,对这些数据点进行双三次NURBS齿面重构,建立相应齿面的三维参数化模型,最后对参数化模型进行误... 为建立变双曲圆弧齿线圆柱齿轮的数字化模型,提出一套基于NURBS的曲线曲面数字化造型方法。利用基于啮合原理推导的齿面方程获得齿面数据点,对这些数据点进行双三次NURBS齿面重构,建立相应齿面的三维参数化模型,最后对参数化模型进行误差分析。基于实例,探究型值点、首末端切矢以及切矢模长的选取对重构齿面拟合误差的影响。重构后的齿面拟合误差在mm的数量级,满足工程使用要求。此三维实体模型构建方法的提出为针对该齿轮的RTCA及LTCA的研究奠定了一定的基础。 展开更多

关键词 变双曲圆弧齿线圆柱齿轮 NURBS 齿面重构 型值点

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变双曲圆弧齿线圆柱齿轮齿面重构与误差分析

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作者 汤梦 侯力 +1 位作者 陈帅 赵斐 《机械设计与制造》 北大核心 2019年第A01期73-76,共4页

为建立变双曲圆弧齿线圆柱齿轮的数字化模型,提出一套基于NURBS的曲线曲面数字化造型方法。利用基于啮合原理推导的齿面方程获得齿面数据点,对这些数据点进行双三次NURBS齿面重构,建立相应齿面的三维参数化模型,最后对参数化模型进行误... 为建立变双曲圆弧齿线圆柱齿轮的数字化模型,提出一套基于NURBS的曲线曲面数字化造型方法。利用基于啮合原理推导的齿面方程获得齿面数据点,对这些数据点进行双三次NURBS齿面重构,建立相应齿面的三维参数化模型,最后对参数化模型进行误差分析。基于实例,探究型值点、首末端切矢以及切矢模长的选取对重构齿面拟合误差的影响。重构后的齿面拟合误差在mm的数量级,满足工程使用要求。此三维实体模型构建方法的提出为针对该齿轮的RTCA及LTCA的研究奠定了一定的基础。 展开更多

关键词 变双曲圆弧齿线圆柱齿轮 NURBS 齿面重构 型值点

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变双曲圆弧齿线圆柱齿轮齿面接触应力分布和啮合位置变化规律研究 被引量：3

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作者 马登秋 叶振环 +1 位作者 冯前军 安玉 《制造技术与机床》 北大核心 2019年第9期53-58,共6页

以变双曲圆弧齿线圆柱齿轮为研究对象。根据齿面方程建立齿轮数学模型,进而建立齿轮副的动力学模型,并通过有限元对变双曲圆弧齿线圆柱齿轮齿面动态接触应力分布和齿轮副啮合位置的变化开展研究。结果表明:在齿宽方向,越靠近中截面,接... 以变双曲圆弧齿线圆柱齿轮为研究对象。根据齿面方程建立齿轮数学模型,进而建立齿轮副的动力学模型,并通过有限元对变双曲圆弧齿线圆柱齿轮齿面动态接触应力分布和齿轮副啮合位置的变化开展研究。结果表明:在齿宽方向,越靠近中截面,接触应力越大,且其离中截面较远时,接触应力增速较快,靠近中截面时,增速变缓;齿轮进入和退出啮合时存在冲击现象,分度圆偏上和齿根附近区域的啮入冲击较大,且在齿宽方向,总体上越远离中截面,啮入冲击越大;啮入时啮合点从端面逐渐过渡到中截面,啮出时逐渐从中截面过渡到端面,但此过程非常短暂。研究结果为变双曲圆弧齿线圆柱齿轮的设计和应用提供理论基础。 展开更多

关键词 变双曲圆弧齿线圆柱齿轮 齿面接触应力分布 啮合位置 啮合冲击

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钢/塑VH-CATT传动接触应力分析

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作者 董磊 侯力 +1 位作者 罗培 樊庆文 《机械设计与制造》 北大核心 2024年第9期190-195,204,共7页

对变双曲圆弧齿线圆柱齿轮(VH-CATT)传动引入单个塑料齿轮后的最大接触应力在啮合过程中的变化规律进行了研究。基于该齿轮传动的齿面方程,建立了齿轮精确的三维模型。根据齿轮啮合原理,推导了该齿轮传动重合度的计算方法,并分析了齿轮... 对变双曲圆弧齿线圆柱齿轮(VH-CATT)传动引入单个塑料齿轮后的最大接触应力在啮合过程中的变化规律进行了研究。基于该齿轮传动的齿面方程,建立了齿轮精确的三维模型。根据齿轮啮合原理,推导了该齿轮传动重合度的计算方法,并分析了齿轮啮入到啮出整个啮合过程啮合对数的变化规律。应用Abaqus分析了齿轮啮合过程中最大接触应力变化规律,分析结果表明:在啮合过程中,随着转动角度的变化,最大接触应力呈现先增大后减小的变化趋势,数据拟合数值后为一条上凸的曲线,且在啮合对数变化时,应力变化也较大;对比了不同材料下齿轮变形协调关系,塑料齿轮适用中小载荷的场合;分析了不同转矩条件下最大接触应力的变化规律,随着转矩的增大,最大接触应力峰值增大,且增大趋势逐渐放缓;分析了不同齿线半径条件下最大接触应力的变化规律,随着齿线半径的增大,最大接触应力峰值减小,且减小趋势近似呈线性。 展开更多

关键词 变双曲圆弧齿线圆柱齿轮 啮合对数 重合度 最大接触应力 变化规律

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