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| 1 | Ease-off拓扑修形齿面拟赫兹接触与摩擦特性分析显示文摘齿轮啮合界面的润滑分析一直受到齿面几何与载荷参数计算的限制。目前轮齿承载接触分析(Loadedcontactanalysis tooth,LTCA)方法主要局限于三维有限元建模分析,因其模型固化、运算量巨大制约了齿轮传动摩擦学的应用。从ease-off曲面拓扑出发,对齿轮啮合刚度、LTCA计算方法进行了解析,获得了齿面几何与力学参数;提出了离散接触线有限元、拟赫兹接触啮合仿真与混合弹流润滑(Elastohydrodynamiclubrication,EHL)分析方法,解决了齿面边界瞬时接触区仿真与混合EHL分析的求解问题;利用EHL油膜厚度与摩擦因数经典计算公式,快捷求解了齿面瞬时接触线上的油膜厚度、摩擦因数,获得了齿面摩擦功耗分布规律与变化历程。为齿面拓扑设计与摩擦学分析提供了一种便利快捷的计算流程。 | 魏冰阳 王振 杨建军 曹雪梅 | 2021 | 机械工程学报2021，57，1： | 10 |
| 2 | 差曲面拓扑的齿轮啮合刚度计算与承载接触分析显示文摘基于齿条-齿轮等切共轭产形原理,构建齿面数值模型、ease-off差齿面,对ease-off蕴含的齿面啮合信息进行解析,获得了齿面接触路径、传动误差、接触线瀑布图;综合ease-off拓扑仿真与轮齿刚度非线性单元耦合解析,给出了修形拓扑齿面的啮合刚度、承载传动误差的计算方法。沿接触路径遍历接触线序列,获得了轮齿时变啮合刚度、承载传动误差与载荷分布图;给出了2阶抛物面对称与对角拓扑两种修形形式算例,求出了系列载荷作用下的啮合刚度、承载传动误差、齿面载荷分布。结果显示:随着载荷的增加,轮齿啮合刚度时变效应明显减弱;承载传动误差波动与啮合刚度、修形梯度密切相关;对角修形在啮合刚度、传动误差、载荷分布特性方面好于对称修形。 | 魏冰阳 杨建军 聂少武 | 2019 | 航空动力学报2019，34，12： | 8 |
| 3 | 基于差齿面拓扑的轮齿承载拟赫兹接触分析显示文摘基于齿条曲面多项式与齿轮公切共轭产形原理,建立了数值齿面、差齿面ease-off模型;通过ease-off曲面映射,解析了齿面接触路径、传动误差、接触线等轮齿啮合特性信息。利用势能法、变形协调方程与拟赫兹接触分析解决了齿面载荷计算、边缘接触应力求解问题,获得了轮齿啮合刚度、传动误差、齿间载荷分担、载荷分布、接触应力等齿面啮合的时变历程特性。计算结果与第三方软件的计算结果具有较好的一致性。 | 魏冰阳 李家琦 王文胜 | 2021 | 中国机械工程2021，32，18： | 7 |
| 4 | 基于等切共轭的弧齿锥齿轮差曲面建立与解析显示文摘对弧齿锥齿轮提出了一种新的共轭求解方法,来更方便地求解共轭小轮的齿面方程,在此基础上进行了齿面接触分析。在分析过程中提出了一种新的ease-off差曲面计算方法,即用对应点的转角误差替代直线误差进行差曲面求解,使得传动误差解析、齿面修形量的确定更为直观和准确。提取了ease-off曲面上的差曲线,以方便地确定出接触路径和边缘接触点。根据全程差曲线得到了齿面接触印痕分布情况。 | 张波 魏冰阳 刘大可 | 2020 | 中国机械工程2020，31，4： | 6 |
| 5 | 基于多项式拓扑修形的差齿面啮合仿真与解析显示文摘基于齿条产成圆柱齿轮时的等切共轭映射原理,采用四阶多项式曲面修形构造ease-off差齿面;提出基于ease-off差齿面的啮合仿真方法,通过解析ease-off差齿面的拓扑结构:修形梯度、差曲线、差程线等特征要素,获取了齿面接触区、接触线、传动误差等轮齿啮合特性,阐述了四阶多项式系数与齿面拓扑结构之间的耦合关系。利用坐标变换,给出了考虑错位量的ease-off曲面分析重构方法。以4种曲面拓扑形式为例,对齿面修形梯度、接触路径、传动误差等性能参数进行了模拟仿真,给出了相应的控形参数与控制方法,达到了对齿面几何控形控性的目的。完善并发展了ease-off差齿面啮合分析方法,为复杂齿面承载接触LTCA、拓扑优化,提供了更加便利有效的手段。 | 魏冰阳 曹雪梅 邓效忠 | 2020 | 西北工业大学学报2020，38，4： | 5 |
| 6 | 承载传动误差最小的高重合度弧齿锥齿轮波动齿面设计显示文摘为改善航空弧齿锥齿轮的承载啮合性能,结合ease-off技术提出一种波动齿面设计方法以降低高重合度弧齿锥齿轮的承载传动误差。鉴于中凹型修形曲线(修形齿面的几何传动误差曲线)可极大地减小高重合度弧齿锥齿轮传动的承载传动误差波动幅值,创建一种与高重合度相适应的波动齿面修形模型;结合easeoff技术建立以降低承载传动误差波动幅值为目标的优化模型;通过优化得到具有良好啮合性能的高重合度弧齿锥齿轮。分析发现:优化后2阶传动误差设计弧齿锥齿轮传动的承载传动误差波动幅值降低了34.152%,而由波动齿面设计方法所得改进修形弧齿锥齿轮的承载传动误差进一步降低了61.492%,有效地改善了高重合度弧齿锥齿轮传动性能,为高性能弧齿锥齿轮齿面设计奠定理论基础。 | 牟彦铭 何雪明 方宗德 | 2021 | 航空动力学报2021，36，10： | 3 |
| 7 | 曲面综合高减比准双曲面齿轮加工参数计算与接触仿真显示文摘高减比准双曲面齿轮(High reduction hypoid gear,HRH)间曲面复杂,常规加工计算方法难以实现对其齿面啮合质量的控制。建立空间齿轮啮合传动坐标系,给出空间啮合方程的通用形式。推导修形刀盘的曲面方程,提出刀盘齿廓修形方法,解决了HRH齿轮的齿面曲率修正问题。利用密切曲面原理,综合产形曲面、小轮曲面、修形梯度ease-off差曲面,建立HRH齿轮加工参数计算与啮合仿真模型,给出ease-off差曲面的几何参数控制方法、HRH齿轮加工计算与啮合仿真计算流程,实现了对齿面微分结构与啮合质量的控制。通过接触斑点、动态性能试验检验了齿面啮合质量。解决了复杂HRH齿面微分结构修正与啮合质量控制的难题。 | 李聚波 王永强 魏冰阳 杨建军 | 2022 | 机械工程学报2022，58，13： | 2 |
| 8 | 曲面综合法复杂齿面啮合仿真分析方法研究显示文摘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。 | 李家琦 郭玉梁 魏冰阳 曹雪梅 | 2022 | 机械传动2022，46，11： | 2 |
| 9 | 采用曲面综合法的复杂齿面微分修形与拓扑结构设计显示文摘针对高减比准双曲面(HRH)齿轮空间曲面极端扭转、曲率修正难度大的问题,提出了刀具双向修形点接触齿面修正方法。利用ease-off曲面综合法、齿面微分修形、拓扑结构精益化设计,实现了点接触齿面啮合质量的精确控制。建立了曲面综合法齿面微分精益化设计计算流程,给出了轻修形、内对角重修形、内对角轻修形三种拓扑结构设计形式;利用齿面承载接触分析(LTCA)方法,对比了上述三种形式的齿面啮合刚度、传动误差及载荷分布特性,其中内对角轻修形方式的接触性能最好。进行了HRH齿轮动态啮合性能试验,齿面接触斑点检验了点接触齿面ease-off梯度特征。研究结果表明,实测振动特性变化规律与啮合刚度、承载传动误差(LTE)理论仿真分析一致。齿轮在较宽转速与载荷范围运转平稳,验证了所设计HRH齿轮的齿形关系正确,微分精益化修形控制良好。 | 魏冰阳 古德万 曹雪梅 杨建军 | 2023 | 中国机械工程2023，34，11： | 1 |
| 10 | 宇航单机产品设计优化方法显示文摘为了解决宇航产品单机设计过程中研制周期长、成本高、工作量大的情况,提出一种面向宇航产品的设计优化方法。该方法对传统设计流程中的需求分析、概念设计、初步设计和详细设计进行改进,提出了需求仿真分析、基于动作分解的概念设计、初步设计中的工效学仿真、详细设计中的拓扑优化及尺寸参数优化,有效缩短了研制周期,产品的功能有效性也得到了认可。 | 司光耀 齐焕章 黄华政 王广伟 宋雨雨 龙怡行 | 2022 | 应用科技2022，49，4： | 0 |
| 11 | Ease-off拓扑修形斜齿轮齿面黏着磨损计算方法显示文摘从ease-off差曲面拓扑修形出发,对变位斜齿轮啮合参数进行了解析,获得了齿面接触、运动与力学参数;应用离散接触线有限元,拟赫兹点接触仿真,解决了齿面边缘接触应力集中的求解问题;利用经典摩擦磨损计算模型,快捷求解了齿面瞬时接触线上的动态磨损系数,获得了两齿面磨损量三维分布云图。结果表明:主动轮齿根处磨损量远超齿顶处,从动轮齿顶处磨损略大于齿根处;主动轮啮入区磨损变化剧烈,啮出区磨损均匀,从动轮啮入区与啮出区磨损量无明显差异;抛物线修形,使齿面的磨损向齿宽中部集中,有利于改善齿面的磨损分布。选用合适的变位系数、修形量能够调整齿面的磨损分布,延长齿面的精度寿命。为变位、修形多变量耦合斜齿轮磨损计算、减摩设计提供了理论方法。 | 王永强 魏冰阳 谢学凯 李家琦 | 2023 | 航空动力学报2023，38，12： | 0 |
| 12 | 弧齿锥齿轮弯曲疲劳寿命仿真与加速试验评价显示文摘疲劳寿命试验是齿轮强度评价必不可少的手段,但长期以来弧齿锥齿轮疲劳试验数据缺乏,导致相关产品设计存在较大的不确定性。本文建立了弧齿锥齿轮三维有限元模型,给出了相应的弯曲疲劳寿命仿真计算流程;探讨了加速疲劳试验的机理与方法,确定了加速疲劳试验应力因子。对20CrNiMo材料试棒进行了拉伸疲劳强度试验,获得了材料的S-N曲线,以此为基础数据,利用三维有限元软件完成了两个水平的弯曲疲劳寿命仿真计算;在专用闭功率流耐久性试验台上进行了若干组齿轮的弯曲强度疲劳寿命试验,疲劳寿命与理论仿真结果对比误差小于3.2%,一致性较好。证明了以疲劳寿命仿真与加速试验手段评价复杂结构件锥齿轮弯曲疲劳强度的可行性。 | 魏冰阳 郭玉梁 古德万 王永强 | 2022 | 兵工学报2022，43，11： | 0 |
| 13 | 修形直齿锥齿轮副加载接触分析方法研究显示文摘针对修形直齿锥齿轮副的接触特征及接触形态计算方面存在的问题,提出了一种修形直齿锥齿轮副加载接触分析方法,对修形直齿锥齿轮副啮合特征计算过程进行了系统的阐述。首先,根据球面渐开线展成原理,生成了标准的直齿锥齿轮齿面,并根据齿根圆与球形渐开线相切的原理,构建了齿底倒圆的数学模型;然后,采用二元二次多项式对齿面进行了修形,并得到了相应的齿面离散点,在此基础上,应用样条曲面构造方法,重构了修形齿面方程;接着,依据齿轮啮合原理,进行了齿面接触分析(TCA),获得了瞬时共轭接触点以及整个啮合周期的啮合迹线;最后,应用赫兹接触修正模型,计算了受载状态下的接触椭圆、椭圆长短轴、最大接触应力以及应力分布,对共轭接触直齿锥齿轮副进行了加载接触分析。研究结果表明:与有限元计算结果相比,采用加载接触特性计算方法,两者接触迹线和接触椭圆等啮合特征相符,接触力和最大接触应力误差在1%和2%以内;对比结果表明,加载接触特性计算方法能够准确地对修形直齿锥齿轮副进行加载接触分析。 | 杜建霞 包广清 | 2023 | 机电工程2023，40，7： | 0 |
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