交叉轴式磁性齿轮在工业和航天领域中都有较好的应用前景,与机械齿轮相比,其优势在于,通过一级传动就可以实现输出端与输入端的90°空间交错。为了提高交叉轴式磁性齿轮应用可行性,在其结构及工作原理的基础上,建立交叉轴式磁性齿轮的有限元模型,采用瞬态磁场进行仿真分析,得出齿轮啮合间隙、磁极数、磁环厚度、齿轮大小、螺旋角、宽径比6种参数对磁性齿轮最大传动转矩的影响规律,获得交叉轴式磁性齿轮的优化结构及其磁感应强度云图。结果表明,利用仿真可获得交叉轴式磁性齿轮合理的结构和工作特性,可获得到较大的转矩与较好的磁感应分布情况。仿真结果能够对交叉轴式磁性齿轮结构设计与工作特性分析提供参考,从而大大缩短其设计与开发周期。

为研究齿廓修形对齿轮箱系统内部流场、温度场与应力场的影响,应用Pro/E对修形前后的齿轮箱系统进行精确建模;利用重叠网格法对齿轮箱系统进行流场计算,将稳定后的结果传递给齿轮固体边界进行温度场与应力场的求解,即对齿轮箱油浴润滑进行热-流-固耦合数值模拟计算;对比分析了不同修形工况下齿轮副端部润滑体积分数、箱体内部压强方差、齿轮固体本体温度与应力分布情况。研究结果表明,当选取b=1,即直线修形时,对齿轮温度场及应力场改善不大,修形效果不明显;选取b=2时,修形效果次之;选取b=1.22时,修形效果最优,但无论采用何种修形曲线,均能明显改善齿轮齿根应力集中现象。