为提高某齿轮产品的综合动态啮合性能,提出了控制齿面拓扑修形多项式系数的设计方法。利用差齿面,通过承载接触分析及弹流润滑模型,计算了齿面传动误差和啮合功率损失。以承载传动误差幅值、啮合效率及波动量为目标,通过正交试验设计和多因素多水平仿真,获得了齿面最佳拓扑修形参数;分析了修形参数对啮合性能的影响规律。结果表明,齿廓与螺旋线修形密切相关,齿廓修形比例增加,接触路径倾角变大,载荷向齿面中部集中,齿面重合度、接触线差曲率变大,有利于减小齿面接触应力,缓解边缘接触,同时减低齿面摩擦损失。

根据空间曲面啮合原理,构建共轭曲面的数理综合模型;基于该模型坐标变换,求得弧齿锥齿轮大、小轮齿面的数理解;基于曲面综合,给出齿面修形梯度曲面(简称Ease-off曲面)的构建方法;以齿面的旋转投影平面为坐标平面划分网格,计算了小轮修形齿面与共轭齿面的法向修形量,得到弧齿锥齿轮Ease-off曲面;通过解析Ease-off曲面,获得了完整的齿面接触形态差曲线、接触路径、传动误差等,与齿面实际接触斑点形态高度一致。为复杂齿面的拓扑设计、啮合形态仿真提供了一种准确可行的手段。

中国工业软件的发展相比发达国家还比较落后,特别是齿轮传动设计分析类软件。随着工业互联网和工业APP的发展,中国工业软件的发展将迎来一个高潮。齿轮的啮合刚度和承载接触分析(LTCA)对于齿轮传动系统动力学分析至关重要,为此,基于SYSWARE.IDE工业互联网平台,应用Ease-off差齿面拓扑进行齿面啮合信息解析,开发了圆柱齿轮承载接触分析工业APP。通过算例输出了拓扑修形梯度图、接触线瀑布图、传动误差曲线、时变啮合刚度、承载传动误差变化曲线、齿面载荷分布状况、载荷齿间分担比等齿面信息。