齒輪設計與分析的案例
錐齒輪的三維設計和有限元分析
直齒圓錐齒輪主要用于轎車差速器，因為是直齒所以嚙合時每對輪齒都是在其全長上突然嚙合，在高速傳動中會產生沖擊載荷并且運轉不平穩，噪聲也比較大。因此輪齒失效的主要原因之一是受載輪齒齒根圓角處的彎曲拉應力過大，這些應力往往使齒輪的總壽命縮短，而在高峰載荷作用下，使輪齒突然斷裂。
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基于DSP和FPGA的錐齒輪傳動噪聲測試分析系統設計
了彌補“聽力法”過于依賴工人經驗且無法精確判斷錐齒輪傳動質量的缺陷，提出了一種基于ＤＳＰ和ＦＰＧＡ的錐齒輪傳動噪聲測試分析系統設計方案。利用ＤＳＰ作為系統控制和數據處理的核心，采集噪聲信號，經過濾波、模數轉換、頻譜分析綜合事Ｉ斷錐齒輪傳動質量；利用現場可編程門陣歹ｌｊ（ＦＰＧＡ）的邏輯控制協調ＤＳＰ實現整個系統功能；利用鍵盤和ＬＣＤ的硬件設計實現人機接１＝／；此外，系統還可通過串口模塊與ＰＣ機通信實現信號數據存儲。該系統功能集成、結構簡單，為控制錐齒輪傳動質量提供了一種有效的分析和測試工具。
基于DSP和FPGA的錐齒輪傳動噪聲測試分析系統設計.pdf
展開 螺旋齒輪，使用NX設計的螺旋齒輪-helical_gear.prt ￥2
螺旋齒輪?
齒輪參數計算公式匯總，齒輪設計師必備
對于機械設計師或者齒輪設計師來講，雖然現在各種設計軟件上都集成了齒輪的相關計算，但是下面這些公式還是非常有必要保存的。
1.?直齒模數齒輪
2.?內齒模數齒輪
3.?斜齒模數齒輪
4.?傘齒模數齒輪
5.?變位模數齒輪
6.?直齒徑節齒輪
7.?斜齒徑節齒輪
8.?齒條
【機械設計】齒輪齒條從設計要點到應用與選型，干貨滿滿~
磁極的磁路設計 磁環
實例 磁齒輪
距離變化引起的轉矩變化曲線
使用注意事項
① 兩個磁齒輪靠近時，避免相互撞擊，較強的沖擊，可能導致磁齒輪損壞。
② 磁鐵產生的磁場可能會給下列物品造成不良影響。如：手機、磁卡、機械表等。
③ 由于是非接觸性傳動，故不適用于超高速旋轉，最高轉速為1500rpm。
免責聲明：本文系網絡轉載，版權歸原作者所有。如涉及版權，請聯系刪除！文中內容僅代表作者個人觀點，轉載不同于本平臺認同或者持有相同觀點。
為什么說齒輪仿真需要Simpack 附SIMPACK動力學分析系列教材下載
齒輪產品仿真的內容很多，包含強度分析、疲勞分析、傳動分析、NVH分析等，其中最重要的是齒輪傳動分析，因為齒輪傳動性能直接表示齒輪在某工況下的作業性能，同時也是強度分析、疲勞耐久性分析、NVH分析的基礎。本文所說的齒輪仿真特指齒輪傳動仿真。
1. 齒輪傳動分析的現狀
目前，對齒輪傳動分析主要有兩種方法，第一種方法是使用齒輪專用分析工具，第二種方法是使用多體動力學分析方法。
（1）齒輪專用分析工具
這些工具包含專業的齒輪知識和經驗公式，能快速對齒輪傳動系統進行設計建模和仿真分析，得到應力應變、疲勞壽命、NVH等性能，并具有優化設計功能提高齒輪性能。這些專業的、易用的功能使齒輪專用分析工具在齒輪行業得到大量的應用，指導工程人員進行齒輪設計和仿真分析。
不過，雖然這些齒輪專用分析工具具有強大的功能，但是依然無法滿足齒輪傳動分析的全部要求，比如無法進行齒輪瞬態響應分析、無法進行齒輪敲擊噪聲分析等。具體來說有以下局限性：
采用線性頻域算法，主要用于穩態分析，無法進行時域瞬態分析（如加減速工況分析、時域載荷歷程輸出）；
主要用于齒輪嘯叫分析，不能進行齒輪敲擊噪聲分析（瞬態性能分析）；
只能對齒輪產品分析（如齒輪箱），無法對包含齒輪傳動的整個傳動系分析，例如整車Driveline分析、風機整機分析；
主要考慮齒輪機械性能，無法與控制系統耦合實現聯合仿真。
因此，還需要其它工具軟件以滿足齒輪分析的仿真需求。
（2）傳統多體動力學軟件
由于齒輪專用分析工具存在一定的不足，有些工程人員會使用傳統的多體動力學工具進行齒輪分析，能在整機環境下模擬齒輪傳動與其它部件之間的耦合或者分析控制系統對齒輪傳動的影響等。
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磁極的磁路設計 磁環
實例 磁齒輪
距離變化引起的轉矩變化曲線
使用注意事項
① 兩個磁齒輪靠近時，避免相互撞擊，較強的沖擊，可能導致磁齒輪損壞。
② 磁鐵產生的磁場可能會給下列物品造成不良影響。如：手機、磁卡、機械表等。
③ 由于是非接觸性傳動，故不適用于超高速旋轉，最高轉速為1500rpm。
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齒輪與齒輪箱振動噪聲機理分析及控制
四、振動噪聲的控制措施
1
提高加工、裝配精度
齒輪的齒形、齒面精確加工精心裝配，減小齒面缺陷可以大大減小齒輪嚙合時的振動沖擊。此外齒的形狀，齒輪輪齒的排列、優化都能大幅度降低齒輪噪聲。如直齒改為斜齒，或采用非對稱齒形。根據嚙合時的沖擊振動除了受到壓力角T 影響之外，主要與齒數有關。增加齒輪齒數可采用雙模數不對稱的漸開線齒形。齒數增加可使沖擊幅值下降，但應注意齒輪的加工精度。據研究該法可使噪聲下降3dB左右。
2
采用隔振及阻尼減振裝置
對振動與噪聲的控制除了在設計與制造時優化齒輪結構參數，如齒形、重合系數、壓力角等外，可以在齒輪輪體以及支承系統采用隔振措施。如在齒輪端面附加一個阻尼環或鑲嵌高阻尼材料以便吸收齒輪的嚙合振動能量，以減少齒輪輻射聲。與此同時，可在齒輪軸系端部及軸承部位接裝適當的減振裝置，如套在軸頭部位的阻尼減振套（墊）。
展開 設計仿真 | 齒輪感應加熱熱處理綜述
這是通過使用第二個接觸表來完成的，在該接觸表中，齒輪不再與主體InnerAir和BelowGearAir接觸，從而可以向環境散熱。使用自適應多標準步進程序，其中每個節點允許40°C的最大溫度增量。請注意，當選擇較小的溫度增量（如20°C）時，相變的結果將稍微更準確。
05
結果
Results
圖5顯示了加熱階段結束時齒輪中的溫度。圖6顯示了加熱階段齒輪中感應電流的電流密度。在模擬開始時，齒輪完全由鐵素體組成，圖7顯示了分析終止時馬氏體的分布。圖8顯示了分析結束時的Von Mises應力。
展開 風電齒輪箱齒輪失效根因分析 ￥9.9
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</figure><p>接到風電主齒輪箱從業人士求助，風電主齒輪箱臺架測試后行星級齒面出現損傷，需要出具損傷情況判斷及排查方向指導。</p>
展開 齒輪的基本參數及其設計說明
所以在設計過程中我們有個參數叫最小側隙，最小側隙是當一個齒輪的齒以最大允許實效齒厚與一個也具有最大允許實效齒厚的相配齒在最緊的允許中心距相嚙合時，在靜態條件下允許側隙。特別注意的是最小側隙是帶公差計算的結果，不是按理論值計算的。在一般工程應用中最小側隙的推薦值按下面的公式計算。
頂隙，代號c，頂隙是一對齒輪嚙合時，一個齒輪的齒頂與另一個齒輪的齒根之間的間隙。它主要由頂隙系數控制。設計時要注意，齒頂不能過小，否則中心距變化時會沖擊。同時頂隙還有儲油的作用，所以保留合適的頂隙是很必要的。一般按照0.25mn控制頂隙即可。
漸開線干涉判斷：當一齒輪的齒頂與另一齒輪根部的過渡曲線接觸時，不能保證其傳動比為常數，此情況稱為過渡曲線干涉。當所選的變位系數的絕對值過大時，可能發生這種干涉。齒輪齒數較少時非常容易出現這種現象，一旦出現這種現象我們可以看到小輪的根部大輪的頂部出現明顯磨損。如果繼續運轉就會轉化為整個齒面磨損。設計時漸開線干涉是一定要消除的，有部分工程師認為將小輪做根切就能消除漸開線干涉也是不完全正確的。需要仔細計算才能確定是否消除了漸開線干涉。
展開 
對角修形在齒輪TE仿真分析中的應用
圖4 嚙入嚙出和反嚙入嚙出對角修形示意圖
圖5 減速箱軸系總成模型
5 Masta軟件和Basic LTCA方法簡述
Masta軟件是集齒輪傳動系統設計分析、試驗仿真、齒輪加工刀具優化和工藝過程模擬為一體的設計-開發-制造系統仿真分析軟件。在齒輪修形方面，Masta對傳動系統進行變形分析得到模擬實際工況下的錯位，并根據計算得到的錯位對齒輪進行修形以確定初始修形量，結合修形后的傳遞誤差以及齒面接觸斑點對齒輪的微觀修形量進行不斷調整，最終確定一組最佳的修形參數。
Masta中齒輪微觀修形模塊中最為常用的Basic LTCA方法，是使用著名的簡單片狀模型，沿齒寬方向將接觸線分成多片，每片是由ISO6336給定的恒定的嚙合剛度，它代表了該片上的彎曲、接觸和本體旋轉剛度。該模型假設錯位量（由Masta系統變形計算得到）不變，并且考慮了齒輪微觀修形參數的影響，總嚙合剛度由ISO6336標準定義，考慮斜齒因素和嚙合齒數。輪齒被切分成細條，每個細條被賦予恒定的剛度，并等于總嚙合剛度除以細條的數目；這樣，嚙合剛度取決于載荷分布，而載荷分布也取決于錯位。嚙合節點被賦予一個初始剛度，執行一個系統變形步來確定錯位，嚙合錯位被用于確定細條上的載荷分布。根據載荷分布可以計算出一個新的嚙合剛度。
展開 基于Altair inspire的齒輪拓撲優化設計
輕量化齒輪拓撲優化結果及分析
通過優化結構發現，材料剩余100%、20%、25%、30%的拓撲優化圖存在不同差異，在結構上，在齒輪上有一較小孔洞并且孔洞的形狀呈放射狀，孔洞的排序以中心軸為對稱中心呈五輻對稱，在靠近中心連接處的地方，結構厚度相對較大，這類似傳統設計齒輪，在兩面設計凹槽相近。從整體造型分析，優化結果
大大節省了材料，達到了輕量化的目的
齒輪拓撲優化結果可靠性分析及驗證
齒輪傳動在現代機械應用中最為廣泛，齒輪傳動是指由齒輪副傳遞運動和動力的裝置，齒輪在其中扮演著相當重要的角色。因此，必須通過虛擬仿真驗證齒輪的強度。
齒輪位移云圖
應力分布圖
由輪轂位移云圖分析可知，齒輪最大位移變形集中在輪齒附近，最大變形量為0.14mm，輪轂的安全系數為1.3，已達安全最低標準。由圖分析可知，在輪齒邊上的位置最容易發生斷裂，在設計時要盡可能減少此處的應力集中現象。
在這里只是簡單概述拓撲優化的主要過程，如果你對拓撲優化研究領域感興趣，歡迎一起探討交流！
文章來源：華汽電動車隊
展開 齒輪與齒輪箱振動噪聲機理分析及控制
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采用隔振及阻尼減振裝置
對振動與噪聲的控制除了在設計與制造時優化齒輪結構參數，如齒形、重合系數、壓力角等外，可以在齒輪輪體以及支承系統采用隔振措施。如在齒輪端面附加一個阻尼環或鑲嵌高阻尼材料以便吸收齒輪的嚙合振動能量，以減少齒輪輻射聲。與此同時，可在齒輪軸系端部及軸承部位接裝適當的減振裝置，如套在軸頭部位的阻尼減振套（墊）。
如采用高阻尼鋁合金的齒輪箱總振動級比普通鋁合金箱體下降3～4dB，采用高阻尼鋁鋅合金，總振動級下降5dB左右。
3
改善潤滑方法
齒輪潤滑時，一般情況下，齒輪系統部分置于油液中，在齒輪旋轉時，油液由嚙入方向進入兩嚙合齒的空間，從而使油液滯留于齒間。當齒間容積減小并又逐漸增大時，液壓由小變大再減小，從而產生液壓脈動現象。在壓力變化過程中，由于每一個循環的后期載荷突然減小，而呈現“階躍”式變化，因而造成輪齒的沖擊而使齒輪輻射出噪聲。同時在卸載時，因壓力突降，在油液中的氣泡迅速擴張，形成的空泡爆裂，對輪齒也產生沖擊，針對此種噪聲，改善潤滑方法是有效的，可使滑油由嚙出方向進入輪齒進行潤滑而不從嚙入方向進油，這可大大改善齒輪的振動與噪聲。
五、結論
齒輪的振動噪聲主要來源于齒的缺陷、磨損以及安裝偏差、加工誤差等，因此提高加工、安裝精度，選用適當齒形可降低噪聲。齒輪缺陷、磨損等運轉不平衡及嚙合頻率、機械振動頻率與軸轉頻缺陷等對齒輪嚙合振動的振幅和頻率產生的調制是普遍存在的。采用隔振方法降噪是一種行之有效的方法。
展開 用SolidWorks設計的齒輪水表機制
零件二：殼體
零件三：齒輪
標準件齒輪：
裝配體：
1.新建裝配體，插入零件。
2.再復制一個葉片，配合到殼體上。調整好兩個葉片的位置。
3.先暫時把兩個葉片設置為固定。
4.插入齒輪。
5.配合到殼體的孔上。
6.調整兩個齒輪的位置，使它們嚙合。
7.顯示齒輪的草圖。
8.添加齒輪配合，選擇兩個齒輪的分度圓。
9.接下來在裝配體里畫兩根軸。（因為軸的兩個鍵不好確定尺寸，所以在裝配體里建模）
新零件
在新創建的零件上右鍵——編輯零件
在齒輪的藍色面上草繪
10.轉換實體引用圓，拉伸：19 。
11.在新畫軸的端面上草繪。
轉換實體引用齒輪的鍵槽邊線，
然后拉伸：5
12.在軸的另一端草繪。
轉換實體引用葉片的鍵槽邊線，
然后拉伸：5
13.給新畫的軸和齒輪、葉片添加配合。
14.再畫一根軸，方法一樣。
15.運動算例——給軸添加一個馬達。
16.完成。
展開 