[發明專利]一種考慮錯位量影響的準雙曲面齒輪接觸計算方法

有效

• 申請號: 201710009493.9
• 申請日: 2017-01-06
• 公開（公告）號: CN106802989B
• 公開（公告）日: 2020-04-07
• 發明（設計）人: 范子杰;周馳;王琪;桂良進;丁煒琦
• 申請（專利權）人: 清華大學;陜西漢德車橋有限公司
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F30/17
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 徐寧;關暢

本發明涉及一種考慮錯位量影響的準雙曲面齒輪接觸計算方法，包括以下步驟：建立準雙曲面齒輪有限元接觸計算模型；進行不考慮錯位量影響的齒輪有限元接觸計算，求取等效嚙合力作用方向單位矢量和等效嚙合節點坐標；建立齒輪傳動系統有限元模型；進行齒輪傳動系統有限元模型靜力學求解，求取齒輪中心梁單元節點位移矢量和錯位量參考節點位移矢量；改變準雙曲面齒輪有限元接觸計算模型的方位；進行考慮錯位量影響的齒輪有限元接觸計算；進行考慮錯位量影響的齒輪有限元接觸計算與傳動系統有限元模型靜力學求解之間的迭代求解，求取齒輪有限元接觸計算模型與傳動系統有限元模型的靜力學平衡狀態，計算準確考慮錯位量影響的準雙曲面齒輪接觸計算結果。

技術領域

本發明涉及一種齒輪接觸計算方法，尤其涉及一種考慮錯位量影響的準雙曲面齒輪接觸計算方法。

背景技術

準雙曲面齒輪廣泛應用于驅動橋、變速箱等機械傳動系統，齒輪傳動系統受載變形，會引起齒輪錯位，導致齒輪的嚙合狀態發生變化。為了確保準雙曲面齒輪設計滿足性能要求，通常需要對其進行加載接觸分析(LTCA，Loaded Tooth Contact Analysis)，利用Abaqus等商用有限元分析軟件能夠有效實現齒輪的接觸計算。但是，采用有限元接觸計算方法對包含多個滾動軸承的齒輪傳動系統進行分析時，考慮到軸承的每個滾子與滾道之間均存在接觸關系，受收斂性和計算規模的限制，現有研究往往在建模時忽略了滾動軸承、殼體等其他傳動系統部件，僅對單對齒輪副進行有限元接觸計算，沒有考慮由傳動系統受載變形引起的齒輪錯位量對齒輪接觸計算的影響。為了實現對包含多個滾動軸承的齒輪傳動系統的數值模擬，解析形式的非線性軸承單元和準雙曲面齒輪等效嚙合單元被應用于齒輪傳動系統模型，但準雙曲面齒輪的等效嚙合參數通常根據理論公式求得，沒有考慮齒面摩擦和齒輪非線性接觸狀態的影響，且缺乏將傳動系統靜力學計算求得的齒輪錯位量準確體現在齒輪有限元接觸計算模型中的有效手段。因為準雙曲面齒輪嚙合狀態與軸承非線性剛度存在耦合，所以需要一種能夠準確考慮準雙曲面齒輪嚙合狀態和包含多個非線性軸承單元的傳動系統之間耦合影響的計算方法，以準確實現考慮錯位量影響的準雙曲面齒輪接觸計算。

發明內容

針對上述問題，本發明的目的是提供一種考慮錯位量影響的準雙曲面齒輪接觸計算方法，能夠準確考慮準雙曲面齒輪嚙合狀態和包含多個非線性軸承單元的傳動系統之間耦合影響，準確實現考慮錯位量影響的準雙曲面齒輪接觸計算。

為實現上述目的，本發明采取以下技術方案：一種考慮錯位量影響的準雙曲面齒輪接觸計算方法，包括以下步驟：

1)建立準雙曲面齒輪有限元接觸計算模型；

2)進行不考慮錯位量影響的齒輪有限元接觸計算，求取等效嚙合力作用方向單位矢量N和等效嚙合節點坐標R；

3)根據等效嚙合力作用方向單位矢量N和等效嚙合節點坐標R，建立齒輪傳動系統有限元模型；

4)進行齒輪傳動系統有限元模型靜力學求解，求取齒輪中心梁單元節點位移矢量δ_o1和δ_o2以及錯位量參考節點位移矢量δ_p1和δ_p2；

5)根據齒輪中心梁單元節點位移矢量δ_o1和δ_o2以及錯位量參考節點位移矢量δ_p1和δ_p2，改變準雙曲面齒輪有限元接觸計算模型的方位；進行考慮錯位量影響的齒輪有限元接觸計算，求取考慮錯位量影響的等效嚙合力作用方向單位矢量N′和等效嚙合節點坐標R′；

6)進行考慮錯位量影響的齒輪有限元接觸計算與傳動系統有限元模型靜力學求解之間的迭代求解，求取齒輪有限元接觸計算模型與傳動系統有限元模型的靜力學平衡狀態，并計算準確考慮錯位量影響的準雙曲面齒輪接觸計算結果。

所述步驟1)中建立準雙曲面齒輪有限元接觸計算模型包括以下步驟：