基于粒子群算法的零齿差内啮合机构优化

1

作者 王世杰 杨喆 《沈阳工业大学学报》 北大核心 2025年第1期61-66,共6页

【目的】针对潜油螺杆泵采油系统中联轴装置零齿差内啮合机构重合度低、内外齿轮齿厚系数不稳定以及齿厚偏薄易导致轮齿折断等问题,提出了一种优化机构内变位系数、提高重合度值的方法,并设计了相应的优化模型。【方法】分析了传统设计... 【目的】针对潜油螺杆泵采油系统中联轴装置零齿差内啮合机构重合度低、内外齿轮齿厚系数不稳定以及齿厚偏薄易导致轮齿折断等问题,提出了一种优化机构内变位系数、提高重合度值的方法,并设计了相应的优化模型。【方法】分析了传统设计方法中零齿差机构变位系数的设计缺陷,明确了目标函数和约束条件,定义了设计变量。采用粒子群优化(PSO)算法中的惯性权重线性递减策略提升粒子的局部与全局寻优能力,引入收缩因子并通过改进的速度更新迭代公式缩短收敛时间。以重合度和齿厚系数为优化目标函数,同时结合零齿差内啮合机构的齿轮约束条件建立了优化模型。【结果】为验证算法的稳定性,以用户输入的初始参数(内外齿轮模数为6,齿数为12,分度圆压力角为20°,外齿轮齿宽为30 mm,内齿轮齿宽为28 mm,偏心量范围为2.5~5 mm)进行优化分析。结果表明,通过改进PSO算法得到了径向变位系数和切向变位系数的最优解,即改进PSO算法显著提升了变位系数的优化效果。对比原始数据和优化结果,改进PSO算法的重合度提升了最高达26.2%,特别是在不同偏心量下,优化后的重合度均显著提高。【结论】通过对比改进前后的PSO算法,改进后的算法兼具全局收敛性与精确搜索能力,所得变位系数更加合理有效;优化后的齿厚系数更加平稳,显著降低了轮齿折断风险。最终优化后的变位系数不仅满足各项约束条件,且便于后续加工,提高了计算效率,显现出良好的设计效果。 展开更多

关键词 零齿差内啮合 变位系数 重合度 粒子群算法 优化设计 惯性权重 收缩因子

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新型少齿差行星齿轮装置振动特性分析与实验研究 被引量：12

2

作者 王家序 黄超 +2 位作者 肖科 李敏 李俊阳 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2013年第5期31-37,共7页

对某少齿差行星齿轮装置进行结构改进设计,运用动力接触有限元法求得包括啮合刚度激励、误差激励、啮合冲击激励的轮齿啮合内部动态激励。通过建立有限元模态动力分析模型,计算齿轮装置固有频率及振型,综合考虑内外部激励情况下,研究该... 对某少齿差行星齿轮装置进行结构改进设计,运用动力接触有限元法求得包括啮合刚度激励、误差激励、啮合冲击激励的轮齿啮合内部动态激励。通过建立有限元模态动力分析模型,计算齿轮装置固有频率及振型,综合考虑内外部激励情况下,研究该齿轮装置的结构动态响应及噪声。利用振动测试设备对该齿轮装置进行振动噪声测试。结果表明:分析预测值与实验结果相符。 展开更多

关键词 行星齿轮 少齿差 齿轮动力学 振动特性 振动噪声

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NN型少齿差行星齿轮传动啮合冲击分析及修形设计 被引量：15

3

作者 刘文吉 宋朝省 洪英 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第4期425-429,共5页

针对少齿差行星齿轮传动时的多齿啮合效应,采用有限元法建立了渐开线少齿差多齿啮合模型,分析了动态轮齿的接触特性分析,得到了完整啮合周期内齿面接触应力、齿面印痕、齿面滑动位移等啮合特性参数,分析了啮入、啮出冲击对齿顶刮行的影... 针对少齿差行星齿轮传动时的多齿啮合效应,采用有限元法建立了渐开线少齿差多齿啮合模型,分析了动态轮齿的接触特性分析,得到了完整啮合周期内齿面接触应力、齿面印痕、齿面滑动位移等啮合特性参数,分析了啮入、啮出冲击对齿顶刮行的影响。采用长修形法对少齿差行星传动的齿轮进行齿廓修形,使轮齿啮合状况得到了改善,明显减小了啮合冲击对齿顶刮行的影响,研究结果对指导少齿差行星齿轮传动设计具有重要意义。 展开更多

关键词 少齿差行星传动 多齿啮合 动态接触 齿廓修形

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平行动轴少齿差传动多齿接触问题研究 被引量：10

4

作者 朱才朝 陈兵奎 洪沙 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第6期96-99,共4页

以有限元弹性接触分析理论为基础 ,建立了平行动轴少齿差内啮合齿轮多齿接触时的有限元模型 ,提出了一种对平行动轴少齿差内齿轮副啮合过程中实际接触齿对数、齿间载荷的分配及齿面载荷分布的分析计算方法。以 SH 35 0型平行动轴少齿差... 以有限元弹性接触分析理论为基础 ,建立了平行动轴少齿差内啮合齿轮多齿接触时的有限元模型 ,提出了一种对平行动轴少齿差内齿轮副啮合过程中实际接触齿对数、齿间载荷的分配及齿面载荷分布的分析计算方法。以 SH 35 0型平行动轴少齿差双环减速器为例 ,分析了其在额定载荷工况下的实际接触齿对数、齿间载荷分配及齿面载荷分布规律等 ,并利用应变测试方法进行了相应的实验 ,验证了理论分析计算的结论 ,为平行动轴少齿差内啮合齿轮传动承载能力的估算。 展开更多

关键词 平行动轴 少齿差传动 多齿接触 问题 有限元法

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少齿差行星减速器振动特性仿真与实验研究 被引量：14

5

作者 石珍 王家序 +2 位作者 肖科 李俊阳 官浩 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2014年第20期133-139,共7页

对某少齿差行星减速器建立耦合多体动力学虚拟样机模型,利用动态关联法对虚拟样机模型进行验证其准确性;分析减速器在多种工况下等效应力及振动响应,测试减速器振动特性。结果表明,转速提高对减速器等效应力影响不大,但偏心轴的偏心运... 对某少齿差行星减速器建立耦合多体动力学虚拟样机模型,利用动态关联法对虚拟样机模型进行验证其准确性;分析减速器在多种工况下等效应力及振动响应,测试减速器振动特性。结果表明,转速提高对减速器等效应力影响不大,但偏心轴的偏心运动越明显,加大对轮齿啮合冲击,使减速器振动加剧、冲击幅值增大。仿真分析结果与实验结果基本吻合。 展开更多

关键词 少齿差 行星减速器 动态关联法 虚拟样机 振动特性

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新型少齿差减速器动态特性分析及实验研究 被引量：9

6

作者 刘文 林腾蛟 +1 位作者 李润方 王家序 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2009年第7期22-27,共6页

针对某新型少齿差行星减速器,进行了不同啮合位置时的多体接触有限元分析,求得轮齿时变啮合刚度,采用动力接触有限元法计算齿轮啮合冲击激励,得出包括时变刚度激励、误差激励、啮合冲击激励的齿轮啮合内部动态激励。建立减速器的有限元... 针对某新型少齿差行星减速器,进行了不同啮合位置时的多体接触有限元分析,求得轮齿时变啮合刚度,采用动力接触有限元法计算齿轮啮合冲击激励,得出包括时变刚度激励、误差激励、啮合冲击激励的齿轮啮合内部动态激励。建立减速器的有限元动力分析模型,在综合考虑内部激励和外部激励的情况下计算了减速器的时域和频域响应及加速度级1/3倍频程结构噪声。利用振动测试分析仪对新型少齿差内啮合减速器进行测试分析,并与有限元计算结果进行对比,二者较为吻合。 展开更多

关键词 少齿差行星传动 多体接触分析 动态激励 结构噪声

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少齿差星轮型减速器的弹性静力学分析 被引量：6

7

作者 张俊 谢胜龙 +1 位作者 徐培民 童宝宏 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第24期49-55,共7页

针对目前少齿差星轮型减速器在机械应用中行星轴承易烧毁的现象,对其进行力学分析以寻求解决的途径。综合考虑内啮合齿轮副、行星轴承的变形以及各轴的扭转变形,构造少齿差星轮型减速器的变形协调条件,并采用子结构法建立该类传动系统... 针对目前少齿差星轮型减速器在机械应用中行星轴承易烧毁的现象,对其进行力学分析以寻求解决的途径。综合考虑内啮合齿轮副、行星轴承的变形以及各轴的扭转变形,构造少齿差星轮型减速器的变形协调条件,并采用子结构法建立该类传动系统的弹性静力学模型。通过求解系统的弹性静力学方程,获得系统各环节的受力,并给出了一个运动周期内两相机构的齿轮啮合力、行星轴承力和各曲轴扭矩的变化规律。弹性静力学仿真表明,少齿差星轮型减速器两相机构各环节的受力均呈周期性变化,且二者的变化规律基本相同,仅存在180相位差。两相机构中齿轮副的啮合较为平稳,其啮合力在一个运动周期内仅存在微小波动;但行星轴承的载荷状况较为恶劣,其中星轮轴行星轴承的载荷波动较大,而输入轴行星轴承的载荷幅值较大,这恰与星轮型减速器应用中行星轴承易烧蚀的现象相吻合。该研究可为少齿差星轮型减速器的强度设计和结构优化提供准确的力学依据。 展开更多

关键词 静力学分析 模型 变形 少齿差 星轮型减速器

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内平动齿轮传动齿廓重叠干涉限制条件研究 被引量：5

8

作者 赵自强 张春林 +1 位作者 程爱明 杜秋 《北京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第10期856-859,879,共5页

研究考虑误差因素时的内平动齿轮传动齿廓重叠干涉限制条件.通过对中心距误差、齿厚偏差、齿距偏差、齿廓偏差等误差的分析,得到齿轮的各种误差对传动转角以及啮合角的影响.结合齿廓重叠干涉的定义,得到误差因素对齿廓重叠干涉的影响.... 研究考虑误差因素时的内平动齿轮传动齿廓重叠干涉限制条件.通过对中心距误差、齿厚偏差、齿距偏差、齿廓偏差等误差的分析,得到齿轮的各种误差对传动转角以及啮合角的影响.结合齿廓重叠干涉的定义,得到误差因素对齿廓重叠干涉的影响.结果表明,正的中心距误差与齿厚偏差使[Gs](齿廓重叠干涉限制条件最小许用值)减小,负的中心距误差、齿距偏差以及齿廓偏差使[Gs]增大.实验表明,根据本文中公式设计出的内平动齿轮传动齿轮副,不会发生齿廓重叠干涉. 展开更多

关键词 内平动齿轮传动 少齿差齿轮副 齿廓重叠干涉 误差分析

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二齿差纯滚动活齿内齿圈的数字化设计与加工 被引量：4

9

作者 张帅 梁尚明 +2 位作者 蒋立茂 张杰 姚进 《机械设计与制造》 北大核心 2012年第6期96-98,共3页

针对新型二齿差纯滚动活齿内齿圈轮廓曲线加工精度低,加工难度大的问题,提出了基于UG NX设计平台的三维数字化设计与加工的方法。通过二齿差纯滚动滚柱活齿外端曲线的包络方程,在UG NX设计平台对内齿圈三维建模。对齿形进行了分析并对... 针对新型二齿差纯滚动活齿内齿圈轮廓曲线加工精度低,加工难度大的问题,提出了基于UG NX设计平台的三维数字化设计与加工的方法。通过二齿差纯滚动滚柱活齿外端曲线的包络方程,在UG NX设计平台对内齿圈三维建模。对齿形进行了分析并对数字化加工做了详细的说明。借助UG NX设计平台,有效解决了内齿圈加工过程中的难题,降低了产品设计、生产成本,提高了工作效率。通过数控机床的切削仿真,降低了零件加工错误的风险。UG NX设计平台的数字化设计与加工为内齿圈的设计与制造提供了新的方法。 展开更多

关键词 二齿差 纯滚动活齿 内齿圈 三维数字化设计 UGNX

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少齿差环板式减速器研究状况评述 被引量：3

10

作者 张俊 张策 宋轶民 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第S2期429-433,共5页

从受力分析、承载能力、平衡减振、传动效率和系列设计等方面,对少齿差环板式减速器的研究现状进行了评述。指出应在系统弹性动态静力分析的基础上计入少齿差传动特有的多齿弹性啮合效应,并辅以少齿差内啮合传动几何参数选择CAD系统和... 从受力分析、承载能力、平衡减振、传动效率和系列设计等方面,对少齿差环板式减速器的研究现状进行了评述。指出应在系统弹性动态静力分析的基础上计入少齿差传动特有的多齿弹性啮合效应,并辅以少齿差内啮合传动几何参数选择CAD系统和基于强度设计的减速器结构参数优化方法,建立具有高承载能力的少齿差环板式减速器的新产品系列设计理论。最后,对应进一步解决的问题提出了建议。 展开更多

关键词 少齿差 环板式减速器 承载能力 减振 系列设计

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少齿差星轮型减速器的弹性动力学建模与模态分析 被引量：9

11

作者 张俊 郭凡 谢胜龙 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2015年第12期169-175,共7页

针对目前少齿差星轮型减速器在机械应用中行星轴承易烧毁的现象,对其进行力学分析以寻求解决的途径。基于子结构综合思想,将少齿差星轮型减速器划分为输出轴子系统、输入轴子系统、星轮轴子系统和平动星轮子系统,运用牛顿力学方法建立... 针对目前少齿差星轮型减速器在机械应用中行星轴承易烧毁的现象,对其进行力学分析以寻求解决的途径。基于子结构综合思想,将少齿差星轮型减速器划分为输出轴子系统、输入轴子系统、星轮轴子系统和平动星轮子系统,运用牛顿力学方法建立各子系统的运动微分方程。通过计入各轴承径向支承变形、齿轮副啮合变形以及输入轴和星轮轴上偏心套的分度误差和偏心误差等因素,构造系统各环节的变形协调条件,并将其与各子系统的运动微分方程结合,构建出少齿差星轮型减速器的弹性动力学方程。通过求解系统动力学方程的特征值问题,可获得其固有特性。以HJW-18B型星轮减速器为例,基于所建动力学模型对其进行了模态分析。结果表明,少齿差星轮型减速器的低阶固有频率远高于系统额定输入转频,一般不会引起结构谐振;系统低阶模态对应的振型表现为四类子系统的复合振动模式。在此基础上进一步进行了实验模态分析。对比发现,实验模态结果与理论仿真结果吻合较好,表明所建弹性动力学模型具有较高的计算精度,可准确揭示少齿差星轮型减速器的动态特性,从而为后续的受力分析、强度计算和结构优化提供准确的力学依据。 展开更多

关键词 少齿差 星轮减速器 弹性动力学 变形协调条件 模态分析

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NN型渐开线少齿差行星传动齿轮副的设计 被引量：5

12

作者 陶桂宝 李泽群 《现代制造工程》 CSCD 2007年第8期116-118,18,共4页

对NN型渐开线少齿差行星齿轮减速器的传动原理、传动特点、齿轮副的主要干涉限制条件、设计参数的选择提出一些看法和认识。提出简明实用的设计计算方法,可简化设计工作,避免反复计算。

关键词 行星传动 少齿差传动 内齿轮副

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NN型渐开线少齿差行星减速器承载能力实验及齿轮修形方法研究 被引量：5

13

作者 张辉 冯晓宁 《机电工程》 CAS 北大核心 2021年第6期787-791,共5页

针对NN型渐开线少齿差行星减速器的承载能力问题,在减速器载荷实验台上进行了样机承载能力的实验研究。该减速器传动系统中的双联齿轮偏载现象严重,为了改善双联齿轮的承载情况,首先,使用齿轮修形方法进行了双联齿轮的齿面修形和载荷虚... 针对NN型渐开线少齿差行星减速器的承载能力问题,在减速器载荷实验台上进行了样机承载能力的实验研究。该减速器传动系统中的双联齿轮偏载现象严重,为了改善双联齿轮的承载情况,首先,使用齿轮修形方法进行了双联齿轮的齿面修形和载荷虚拟仿真分析,降低了双联齿轮齿面的单位长度载荷,改善了双联齿轮的齿面载荷分布不均和齿面接触斑位置,并提高了双联齿轮的传动精度;然后,制造了齿轮修形后的样机;最后,在减速器载荷实验台上进行了样机承载能力的实验。研究结果表明:修形前该减速器具有很高的承载能力,但其传动系统中的双联齿轮偏载现象严重;在相同的实验条件下,齿轮修形后齿面接触斑位置居于齿面中心,齿面无磨损,改善了齿面载荷分布情况,降低了齿面的载荷,提高了减速器的承载能力。 展开更多

关键词 少齿差行星减速器 承载能力 齿轮偏载 齿轮修形

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渐开线零齿差内啮合齿轮副啮合过程动态仿真 被引量：3

14

作者 李治 王世杰 陈明 《沈阳工业大学学报》 EI CAS 2002年第5期361-363,366,共4页

针对零齿差内啮合传动副理论在应用方面的局限性以及设计中遇到的问题 ,利用渐开线零齿差内啮合齿轮传动机构的齿廓曲线方程和运动学模型 ,计算出其齿形参数和基本尺寸 ,勾勒零齿差齿轮副主从动轮的齿廓 ,运用计算机图形学的二维图形变... 针对零齿差内啮合传动副理论在应用方面的局限性以及设计中遇到的问题 ,利用渐开线零齿差内啮合齿轮传动机构的齿廓曲线方程和运动学模型 ,计算出其齿形参数和基本尺寸 ,勾勒零齿差齿轮副主从动轮的齿廓 ,运用计算机图形学的二维图形变换方法 ,采用可视化编程语言Vi sualBasic进行零齿差内啮合齿轮传动机构的动态仿真 . 展开更多

关键词 齿轮副 啮合过程 零齿差 内啮合 图形变换 动态仿真 渐开线齿轮

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渐开线零齿差内啮合齿轮副变位系数的选择 被引量：4

15

作者 杨帆 王世杰 《沈阳工业大学学报》 EI CAS 2004年第6期623-625,633,共4页

介绍了一种适用于潜油螺杆泵采油系统中齿轮联轴节渐开线零齿差内啮合齿轮副变位系数的选择方法.这种方法首先确定了初值输入的可行域,根据零齿差内啮合齿轮副的啮合方程等约束条件求取符合条件的变位系数并可进行重复修改、调整,最终... 介绍了一种适用于潜油螺杆泵采油系统中齿轮联轴节渐开线零齿差内啮合齿轮副变位系数的选择方法.这种方法首先确定了初值输入的可行域,根据零齿差内啮合齿轮副的啮合方程等约束条件求取符合条件的变位系数并可进行重复修改、调整,最终得到满足要求的变位系数. 展开更多

关键词 潜油螺杆泵 齿轮联轴节 渐开线零齿差内啮合齿轮副 变位系数

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少齿差减速器在抹光机上的应用 被引量：1

16

作者 廖强 欧阳宁东 胡捷 《重庆理工大学学报（自然科学）》 CAS 2011年第5期51-55,共5页

针对少齿差行星减速传动构成的结构特点、传动原理,以及混凝土抹光机对减速装置的要求,证明将少齿差减速器应用于抹光机优于现有蜗杆机构。对少齿差减速器进行了运动学分析、效率分析以及强度计算,同时考虑传动及结构等因素,与传统抹光... 针对少齿差行星减速传动构成的结构特点、传动原理,以及混凝土抹光机对减速装置的要求,证明将少齿差减速器应用于抹光机优于现有蜗杆机构。对少齿差减速器进行了运动学分析、效率分析以及强度计算,同时考虑传动及结构等因素,与传统抹光机减速装置进行对比,结果表明,无论是从原理上还是适用度上,少齿差行星减速器都有一定优势。 展开更多

关键词 少齿差行星传动 混凝土抹光机 运动学

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渐开线零齿差内啮合齿轮机构的可靠性设计 被引量：1

17

作者 张幼军 李喜研 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2009年第4期20-24,共5页

文章指出了用传统的齿轮强度校核公式来校核渐开线零齿差齿轮副的不合理性,建立了新的、适用于零齿差机构的校核方程式。在此基础上,应用摄动方法和可靠性设计理论,探讨了零齿差内啮合齿轮的可靠性设计方法。文中方法可以定量地给出齿... 文章指出了用传统的齿轮强度校核公式来校核渐开线零齿差齿轮副的不合理性,建立了新的、适用于零齿差机构的校核方程式。在此基础上,应用摄动方法和可靠性设计理论,探讨了零齿差内啮合齿轮的可靠性设计方法。文中方法可以定量地给出齿轮的可靠度并根据可靠度对齿轮进行可靠性设计,是对齿轮可靠性问题研究的一次重要探索。 展开更多

关键词 渐开线零齿差内啮合齿轮 可靠性设计 摄动法

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考虑润滑性能的少齿差行星传动多目标优化设计

18

作者 刘文吉 王家序 +1 位作者 肖科 华细金 《润滑与密封》 CAS CSCD 北大核心 2008年第8期86-89,共4页

传统少齿差行星传动设计,由于设计计算复杂,润滑设计是在后期被动的验算,而很难得到最佳设计参数。在分析齿形参数对齿轮润滑性能影响的基础上,结合少齿差行星传动的结构特点,以体积最小和最小油膜厚度最大作为目标函数建立了NN型少齿... 传统少齿差行星传动设计,由于设计计算复杂,润滑设计是在后期被动的验算,而很难得到最佳设计参数。在分析齿形参数对齿轮润滑性能影响的基础上,结合少齿差行星传动的结构特点,以体积最小和最小油膜厚度最大作为目标函数建立了NN型少齿差行星传动的数学模型。通过实例计算表明,所建立的数学模型能够真实反映设计问题,简化设计计算,实现了主动润滑设计。 展开更多

关键词 润滑性能 少齿差 行星传动 润滑设计

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少齿差行星齿轮齿根弯曲应力计算方法研究 被引量：1

19

作者 刘斌彬 《机械设计与制造》 北大核心 2015年第1期231-233,237,共4页

少齿差齿轮副在啮合时由于轮齿受载产生变形可能引发多对齿同时接触承载的情况[1],啮合齿对实际承担的载荷将下降。少齿差齿轮副啮合时存在多对齿同时接触承载的现象,且由于内外齿轮齿廓的凹凸曲率非常接近,啮合时齿面接触面积较大,接... 少齿差齿轮副在啮合时由于轮齿受载产生变形可能引发多对齿同时接触承载的情况[1],啮合齿对实际承担的载荷将下降。少齿差齿轮副啮合时存在多对齿同时接触承载的现象,且由于内外齿轮齿廓的凹凸曲率非常接近,啮合时齿面接触面积较大,接触力为分布力,在计算齿根弯曲应力时不宜按集中力处理,这些情况使得准确计算少齿差齿轮副的齿根弯曲应力变得复杂。现以大量有限元计算分析为基础,综合考虑多对齿同时接触承载这一情况,建立了适用于少齿差齿轮副齿根弯曲应力的计算方法,并进行了实验验证。 展开更多

关键词 少齿差 齿根弯曲应力 多对齿 分布力 有限元

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少齿差内啮合传动多齿弹性啮合效应研究 被引量：5

20

作者 刘斌彬 张策 宋轶民 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2007年第8期1006-1009,共4页

在少齿差内啮合齿轮传动中存在多齿弹性啮合效应。在无制造误差的情况下,多齿对同时啮合并承担载荷,使单个轮齿承受的实际载荷大幅降低。然而,制造误差的存在使这一效应的积极作用有很大程度的降低。要充分而可靠地利用这一效应,需要建... 在少齿差内啮合齿轮传动中存在多齿弹性啮合效应。在无制造误差的情况下,多齿对同时啮合并承担载荷,使单个轮齿承受的实际载荷大幅降低。然而,制造误差的存在使这一效应的积极作用有很大程度的降低。要充分而可靠地利用这一效应,需要建立考虑误差的多齿弹性啮合效应的精细数学模型。基于其主要影响因素——基节误差的随机性,引入蒙特卡罗随机模拟方法,在一定的可靠度下定量地研究它对多齿弹性啮合效应的影响。 展开更多

关键词 多齿弹性啮合效应 少齿差内啮合 基节误差 蒙特卡罗随机模拟

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