齿轮研究专辑
齿轮是能互相啮合的有齿的机械零件。它在机械传动及整个机械领域中的应用极其广泛。先是发展摆线齿轮，而后是渐开线齿轮，一直到20世纪初，渐开线齿轮已在应用中占了优势。其后又发展了变位齿轮、圆弧齿轮、锥齿轮、斜齿轮等等。目前国际上，动力传动齿轮装置正沿着小型化、高速化、标准化方向发展。特殊齿轮的应用、行星齿轮装置的发展、低振动、低噪声齿轮装置的研制是齿轮设计方面的一些特点。为了更深入了解相关概念，整合了本刊发表的齿轮方面的相关研究论文，共计22篇。制作了齿轮研究专辑，欢迎浏览。
主题关键词： 斜齿轮椭圆齿轮准双曲面齿轮车辆工程机械制造自动化机械设计及理论
- 论文汇编
考虑偏转的斜齿轮啮合刚度及其振动分析
摘要：结合啮合接触线长度变化规律，根据斜齿轮啮合存在轴向偏转角时载荷沿轴向分布变化引起的啮合力矩的变化规律，推导了包含时变刚度和偏转刚度的斜齿轮啮合刚度解析表达式，并通过算例与现有实验数据对比验证。研究了不同齿宽和传递扭矩下，新啮合刚度模型的振动响应规律；进一步提出了考虑齿隙的斜齿轮啮合动力学方程，并研究了扭矩和齿隙大小的影响规律。结果显示，给出的斜齿轮啮合刚度解析公式能够较快速、准确地获取啮合刚度波动变化规律，能够很好地反映斜齿轮啮合振动；时变刚度和偏转刚度对斜齿轮传动系统的影响主要表现在具有工程意义的中低转速，随着齿宽增大其影响更明显，随着扭矩增大啮合刚度的时变引起的参数激振响应也随之增大；考虑齿隙的齿轮啮合振动，随着激励增大会经历稳定周期运动、概周期运动再回到稳定周期运动的过程。关键词：机械工程;斜齿轮;啮合刚度;偏转刚度;齿隙;动力学响应61|302|0<HTML><网络PDF><WORD>更新时间：2025-05-26基于NSGA⁃II的斜齿轮宏观参数多目标优化
摘要：针对齿轮系统在初始设计阶段存在传递误差波动量大，进而导致的振动噪声突出等问题，提出了一种齿轮副宏观参数多目标优化方法。基于势能法和切片法推导出了斜齿轮传递误差解析计算公式，并以齿轮副总重合度最大、传递误差波动量最小和齿轮副总体积最小为优化目标，以齿轮宏观参数为设计变量，以带精英策略的快速非支配排序遗传算法（NSGA-Ⅱ）为优化算法，建立了齿轮系统宏观参数优化模型。以某二级减速齿轮系统为算例，采用优化模型对齿轮副宏观参数进行了优化设计，基于MASTA软件对优化前、后的动力学指标进行了仿真。结果表明，不同工况下，经过宏观参数优化后的齿轮系统啮合传递误差波动量、系统传递误差波动量和轴承座振动位移幅值均得到不同程度的降低，系统动力学性能得到整体改善。关键词：车辆工程;斜齿轮;宏观参数;遗传算法;优化56|282|0<HTML><网络PDF><WORD>更新时间：2025-05-26基于某二级减速齿轮系统的齿面修形优化
摘要：针对齿轮系统在初始设计阶段普遍存在的振动噪声突出问题，本文以某电驱动系统搭载的二级减速齿轮系统为研究对象，以传递误差波动量最小、啮合线方向振动加速度均方根值最小和啮合线离散点载荷密度最小为优化目标，以齿面修形参数为设计变量，采用NSGA-Ⅱ进行了多目标寻优。基于MASTA软件进行了加载齿面接触分析（LTCA），结果表明，相比于未修形阶段，经过微观修形优化后的齿轮系统啮合传递误差和系统传递误差波动量均大幅降低，齿面载荷分布更加均匀，最大接触应力和轴承座振动加速度幅值均显著降低，系统动力学性能得到整体改善。本文的研究思路和方法可为更广泛的齿轮系统优化设计提供指导。关键词：车辆工程;齿轮系统;齿面修形;遗传算法;优化设计33|67|0<HTML><网络PDF><WORD>更新时间：2025-05-26基于围道积分的润滑接触齿轮微点蚀损伤特征模拟
摘要：基于围道积分的方法提出了一种考虑润滑接触对的齿轮齿面微点蚀模拟方法，通过建立其二维有限元数值模型，研究微点蚀裂纹扩展过程中的损伤特征，即应力强度因子变化规律及最终齿面点蚀形貌。润滑接触对模型考虑了齿轮相互接触载荷、接触关系以及弹流润滑条件。在ABAQUS中计算得到裂纹尖端处的应力强度因子KI、KII以及扩展角θC，然后根据最大切向应力（MTS）准则计算等效应力强度因子Kσ并作为裂纹扩展的判别条件，进一步地探讨不同润滑状态对微点蚀的形成影响。结果表明：齿轮间充分润滑时，KI和Kσ随着裂纹长度的增加而快速增大，形成的点蚀坑更小；润滑不足时，KI和Kσ随着裂纹长度变化缓慢，形成的点蚀区域更大。研究结果可为后续微点蚀齿轮的接触疲劳寿命分析、在线磨损监测以及啮合刚度计算提供理论支持。关键词：机械设计及理论;微点蚀;围道积分;损伤特征;最大切向应力准则;润滑状态569|26|0<HTML><网络PDF><WORD>更新时间：2025-05-26基于混合不确定性的螺旋锥齿轮结构可靠性分析
摘要：螺旋锥齿轮结构中各设计参数和边界条件往往存在随机类和区间类参数混杂的情况，由于两类不确定参数的测度空间和测度性质不同，基于概率论的传统可靠性建模分析方法将不再适用，为此提出了一种基于随机-区间混合不确定性的二阶可靠性分析方法。利用二阶泰勒级数展开法在最可能失效点（MPP）近似展开极限状态方程，在此基础上引入极坐标，将n维极限状态函数的近似转化为一个新的极坐标二维函数；利用函数梯度向量代替直角坐标系中的失效域质心向量思想，在极坐标空间中推导随机变量和区间变量的极坐标概率密度函数；以二次二阶矩可靠性分析方法为基础，利用积分法推导出失效概率区间。最后，通过某装备综合传动装置的螺旋锥齿轮结构可靠性分析案例验证了本文方法的有效性。关键词：系统工程;混合可靠性分析;二阶可靠性方法;极坐标;螺旋锥齿轮24|30|0<HTML><网络PDF><WORD>更新时间：2025-05-26椭圆齿轮传动系统齿面接触与动态磨损分析
摘要：为获取椭圆齿轮齿面动态磨损特性，以一对相互啮合的椭圆齿轮副为研究对象，基于Hertz接触理论和Archard磨损计算通式，建立了椭圆齿轮齿面接触应力和齿面磨损计算模型，运用数值计算方法模拟了齿面接触应力和齿面啮合点处的磨损分布情况，获取了不同设计参数和工况参数条件下齿面接触应力及齿面磨损量随齿廓压力角的分布规律。分析表明：齿面接触应力在单、双齿啮合交替区域会发生突变，随着偏心率和转矩的增大，齿面接触应力呈现出递增趋势。齿面磨损量由齿根到齿顶先减小后增大，在节圆处理论磨损量趋于零；齿面磨损量随着偏心率、输入转矩和转速的增加而呈现出递增趋势。因此，在满足既定要求和运动规律的条件下，减小偏心率、输入转矩及转速有利于降低齿面磨损。研究结果对后续非圆齿轮的动态磨损分析和轮齿修形具有一定的指导意义。关键词：机械制造自动化;椭圆齿轮;偏心率;压力角;接触应力;齿轮磨损33|47|0<HTML><网络PDF><WORD>更新时间：2025-05-26低速工况下渐开线圆柱直齿轮齿面粘着磨损计算
摘要：针对低速工况车辆传动系统中齿轮磨损影响系统寿命问题，基于考虑齿面磨损的载荷分配系数模型和Archard磨损模型，提出了一种适用于渐开线圆柱直齿轮的齿面粘着磨损计算方法。通过与试验数据对比，验证了模型的有效性。进而研究了齿面载荷和磨损因数等因素对齿面磨损深度影响规律，仿真结果表明：渐开线直齿轮节点附近磨损量几乎为零；小齿轮齿根附近齿面磨损最为严重；单、双齿啮合交替区域齿面磨损量相对于其他位置有突变。本文提出的齿面粘着磨损计算模型可以为低速工况齿轮磨损寿命的预测提供理论基础。关键词：机械设计及理论;直齿轮传动;低速工况;齿面载荷;粘着磨损595|56|0<HTML><网络PDF><WORD>更新时间：2025-05-26圆弧齿线圆柱齿轮全齿面数学模型及切齿条件分析
摘要：以旋转刀盘法双刃铣削圆弧齿线圆柱齿轮为研究对象，推导了含过渡齿面的圆弧齿线圆柱齿轮全齿面方程。在此基础上，提出了一种全齿面参数范围的计算方法，进行了齿面参数范围计算并仿真得到齿轮模型。以能获得完整齿形的最大齿宽为齿宽条件，研究了刀盘半径、压力角、模数等参数对齿宽条件的影响规律。通过分析轮齿各截面齿廓的根切条件，得到了圆弧齿线圆柱齿轮避免出现根切的最小齿数。进行了该齿轮的加工检测试验，测量结果验证了本文方法的正确性。关键词：机械设计及理论;圆弧齿线圆柱齿轮;啮合原理;过渡曲面;根切;齿厚587|43|0<HTML><网络PDF><WORD>更新时间：2025-05-26椭圆齿轮传动系统非线性动态特性分析
摘要：为获得椭圆齿轮副工作时的振动规律，以实现其稳定、高效传动，在分析椭圆齿轮固有特性的基础上对椭圆齿轮非线性动力学特性进行了研究。以齿轮动力学理论为基础，建立考虑时变啮合刚度、齿侧间隙、静态传递误差、粘弹性阻尼的椭圆齿轮非线性动力学模型，利用四阶变步长Runge-Kutta 数值方法对椭圆齿轮传动系统非线性动力学方程进行求解，绘制了系统的位移响应，相轨迹以及Poincaré映射，得到激励频率、阻尼比、时变啮合刚度、以及内部激励4个控制参数对传动系统动态响应的影响。椭圆齿轮副动力学模型的建立、求解和参数影响分析可以为后续的动态设计、不同参数下的振动响应趋势预测以及降噪提供一定的理论依据。关键词：机械制造自动化;椭圆齿轮;动态特性;非线性响应8|50|0<HTML><网络PDF><WORD>更新时间：2025-05-26混合润滑状态下齿轮接触刚度
摘要：为研究混合润滑状态下齿轮的接触刚度，提出了一种计算齿轮接触刚度的方法。首先计算出齿轮啮合过程中运动参数和受力情况，然后采用混合弹流润滑方法求解得到不同时刻粗糙齿面啮合处的膜厚与压力分布，将结果代入接触刚度计算式，得到不同时刻齿轮啮合的接触刚度。讨论了不同工况对齿轮啮合接触刚度的影响，并将光滑表面接触刚度与粗糙表面接触刚度进行了对比。结果表明：转速和载荷对接触刚度影响很大，速度越快，接触刚度越小；载荷越大，接触刚度越大。关键词：机械设计;混合润滑;接触刚度;粗糙表面;齿轮啮合534|61|0<HTML><网络PDF><WORD>更新时间：2025-05-26
