[發明專利]一種擺線錐齒輪邊緣接觸分析方法

無效

• 申請號: 201310300853.2
• 申請日: 2013-07-17
• 公開（公告）號: CN103343807A
• 公開（公告）日: 2013-10-09
• 發明（設計）人: 劉志峰;張敬瑩;郭春華;羅兵
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: F16H55/17
• 分類號: F16H55/17
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 張慧

技術領域

本發明涉及一種齒輪邊緣接觸分析方法，涉及擺線錐齒輪領域。尤其涉及一種擺線錐齒輪邊緣接觸分析方法。

背景技術

擺線錐齒輪作為螺旋錐齒輪的兩大齒制之一，具有傳動平穩、承載能力高、硬齒面刮削技術等特點，特別適用于大功率和大扭矩重載傳動領域，是重型高檔數控機床、汽車傳動系統、航空航天裝備等重要領域中的核心傳動部件。現代機械傳動系統逐步沿著高速、精密方向發展，擺線錐齒輪作為傳動系統中的關鍵傳動部件，其振動特性對于傳動系統性能的影響非常關鍵。因此，研究擺線錐齒輪振動特性對于設計和制造精度、高耐久性、低噪聲等高效傳動部件有著重要的實用價值和學術意義。錐齒輪嚙合性能的好壞,對齒輪副的幾何曲面提出了很高的要求,一般加工中,需要反復試切、對滾、修正,調整接觸區嚙合情況,才能得到滿意的傳動效果。而齒輪的傳動性能實質上是對接觸區的位置要求極高,是否發生邊緣接觸、脫齒等均須予以考慮。早期，國內外許多學者采用線性方程組的方法來研究齒輪邊緣接觸，該方法忽略了接觸過程中的非線性因素，計算誤差較大；若采用有限元接觸分析方法，在工程應用中計算工作量太大；若采用基于彈性力學的迭代方法，依然不能得到理想的結果。

為解決上述問題，本發明提出一種擺線錐齒輪邊緣接觸分析方法。本方法不僅為擺線齒錐齒輪傳動系統的減振降噪提供理論支持，而且為制造高精度、高承載能力的擺線錐齒輪，提升擺線錐齒輪傳動系統的傳動精度、壽命及可靠性提供參考。

發明內容

本發明的目的是提供一種擺線錐齒輪邊緣接觸分析方法，該方法根據擺線齒錐齒輪接觸分析及對滾模型，針對齒輪副齒頂接觸和齒端接觸情況，建立擺線錐齒輪副的邊緣接觸分析數學模型,采用三元Newton-Raphson法仿真求解齒輪傳動時的邊緣接觸區、運動誤差曲線,為完善接觸分析以及優化此類接觸情況提供了理論基礎。

為實現上述目的，本發明采用的技術手段是一種擺線錐齒輪邊緣接觸分析方法。本方法的特點在于從擺線錐齒輪理論嚙合點出發，將其共軛接觸點之間距離公式進行V-H-J調整，最后模擬擺線錐齒輪副對滾，研究和分析邊緣接觸對擺線錐齒輪傳動特性的影響規律。發明內容包括三部分：第一建立齒輪副在共軛接觸條件下，擺線齒錐齒輪副輪齒接觸數學模型；第二確定齒輪齒頂邊緣接觸區；第三是模擬擺線錐齒輪副對滾，研究和分析邊緣接觸對擺線錐齒輪傳動特性的影響規律。

與現有的齒輪邊緣接觸分析方法相比，本發明具有以下優點：

1、通過建立齒輪副在共軛接觸條件下線齒錐齒輪副輪齒接觸數學模型，為制造高精度、高承載能力的擺線錐齒輪提供理論支持。

2、本發明方法通過彈性力學中的赫茲應力接觸理論確定齒輪齒頂邊緣接觸區，提高了其計算精度、減少了計算工作量。

3、通過模擬擺線錐齒輪副對滾，研究和分析邊緣接觸對擺線錐齒輪傳動特性影響規律，為提升擺線錐齒輪傳動系統的傳動精度、壽命及可靠性提供參考。

附圖說明

圖1擺線錐齒輪邊緣接觸分析方法的流程圖；

圖2邊緣接觸分析程序框圖；

圖3T=800N·m時不考慮邊緣接觸下接觸跡線；

圖4T=800N·m時不考慮邊緣接觸下傳遞誤差；

圖5T=800N·m時考慮邊緣接觸下接觸跡線；

圖6T=800N·m時考慮邊緣接觸下傳遞誤差；

圖7T=1500N·m時考慮邊緣接觸下接觸跡線；

圖8T=1500N·m時考慮邊緣接觸下傳遞誤差。

具體實施方式

以下將結合附圖對本發明進行進一步說明。

如圖1所示為擺線錐齒輪邊緣接觸分析方法的流程圖，圖2為邊緣接觸分析程序框圖，本發明方法主要由以下三個方面分析的。

第一，在共軛接觸條件下建立齒輪副擺線齒錐齒輪副輪齒接觸數學模型。

（1）產形面上的瞬時共軛嚙合點的徑矢