[發明專利]一種齒輪傳動箱的系統變形計算方法

有效

• 申請號: 201410035112.0
• 申請日: 2014-01-24
• 公開（公告）號: CN103793564A
• 公開（公告）日: 2014-05-14
• 發明（設計）人: 劉越;張祖智;戈紅霞;杜萬里;馬貴葉;郭婷;馬立剛
• 申請（專利權）人: 中國北方車輛研究所
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 中國兵器工業集團公司專利中心 11011
• 代理人: 劉東升

1.一種齒輪傳動箱的系統變形計算方法，其特征在于：通過單軸變軸承剛度的迭代計算得到軸系剛度矩陣，經殼體剛度矩陣、輪齒嚙合剛度矩陣耦合為系統剛度矩陣，計算齒輪傳動箱的系統變形，該計算方法具體包括如下步驟：

步驟一，計算軸剛度矩陣，施加邊界條件和載荷，建立力學平衡方程組，通過單軸變軸承剛度的迭代計算，求解得到單軸系變形，并輸出單軸系剛度矩陣；

步驟二，在單軸系剛度矩陣的基礎上，通過殼體剛度與單軸系軸承剛度的耦合和嚙合齒輪對之間的耦合，建立傳動箱系統剛度矩陣；

步驟三，施加邊界條件和載荷，建立力學平衡方程組，求解得到傳動箱系統變形。

2.根據權利要求1所述的齒輪傳動箱的系統變形計算方法，其特征在于：所述軸系是指在殼體的支撐下，與外界存在嚙合關系的軸和軸上所有結構件的總成。

3.根據權利要求1所述的齒輪傳動箱的系統變形計算方法，其特征在于：所述剛度矩陣的類型包括軸單元剛度矩陣、軸承單元剛度矩陣、殼體剛度矩陣、單軸系剛度矩陣和傳動系統剛度矩陣。

4.根據權利要求3所述的齒輪傳動箱的系統變形計算方法，其特征在于：所述軸單元剛度矩陣指軸劃分節點后簡化為兩節點的梁單元，每個節點具有六個自由度；所述軸承單元剛度矩陣指軸承單元簡化為兩節點的變剛度彈簧單元，每個節點具有六個自由度，計算隨載荷變化呈現非線性特點的軸承的剛度矩陣；殼體剛度矩陣指將殼體軸承座內圈節點自由度耦合在內圈中心節點上，借助有限元軟件提取耦合節點處的剛度矩陣；單軸系剛度矩陣指軸和與軸有聯結關系的軸承剛度耦合形成的剛度矩陣；傳動系統剛度矩陣指通過輪齒嚙合剛度耦合的具有嚙合關系各軸系之間、軸系與殼體之間的剛度耦合形成的剛度矩陣。

5.根據權利要求1所述的齒輪傳動箱的系統變形計算方法，其特征在于：所述耦合關系包括軸和軸承耦合、軸和齒輪耦合、殼體與軸系耦合及軸系間耦合。

6.根據權利要求5所述的齒輪傳動箱的系統變形計算方法，其特征在于：所述軸和軸承耦合指軸系內部耦合，通過軸上節點與軸承內圈的變形協調關系耦合；軸和齒輪耦合指軸系內部耦合，通過軸上節點與齒輪齒坯的變形協調關系耦合；殼體與軸系耦合指軸系與外部耦合，通過軸承外圈與殼體軸承座變形協調關系耦合；軸系間耦合指軸系間的耦合關系主要通過殼體和齒輪嚙合關系進行耦合，通過軸承外圈與殼體軸承座、嚙合齒輪的接觸點的變形協調關系耦合。

7.根據權利要求1所述的齒輪傳動箱的系統變形計算方法，其特征在于：步驟一中所述單軸剛度矩陣指軸劃分節點后的梁單元組成的剛度矩陣，單軸系剛度矩陣是經變軸承剛度矩陣迭代最終由軸承剛度矩陣和單軸剛度矩陣耦合形成剛度矩陣。

8.根據權利要求1所述的齒輪傳動箱的系統變形計算方法，其特征在于：步驟一中所述力學平衡方程組是指剛度位移方程，即公式（1）：

δ_S＝K_S^-1×F????(1)

公式（1）中δ_S為軸系節點位移，K_S為單軸系剛度矩陣。

9.根據權利要求1所述的齒輪傳動箱的系統變形計算方法，其特征在于：步驟三中所述力學平衡方程組是指剛度位移方程，即公式（2）：

δ_sys＝K_sys^-1×F_sys????(2)

公式（2）中δ_sys為系統節點位移，K_sys為軸系與殼體剛度、輪齒嚙合剛度耦合形成的系統剛度矩陣。