[發明專利]一種修正的考慮鼓向修形的齒輪副嚙合特性分析方法

有效

• 申請號: 201710329619.0
• 申請日: 2017-05-11
• 公開（公告）號: CN107153736B
• 公開（公告）日: 2019-07-19
• 發明（設計）人: 馬輝;孫衍寧;馮盟蛟;李占偉;段田堂
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 北京易捷勝知識產權代理事務所(普通合伙) 11613
• 代理人: 齊勝杰

1.一種修正的考慮鼓向修形的齒輪副嚙合特性分析方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1：獲取齒輪副的基本參數及鼓向修形參數；

S2：基于齒輪副齒廓偏差，建立考慮非線性接觸、有限元修正基體剛度、延長嚙合影響的鼓向修形齒輪副嚙合剛度計算模型；

S3：通過三維繪圖模擬軟件建立含鼓向修形的嚙合齒輪副三維模型，并將三維模型導入到ANSYS軟件建立三維有限元接觸模型，求解齒輪整個嚙合過程中的時變嚙合剛度數據；

S4：得到不同鼓向修形量c_β的時變嚙合剛度解析方法的修正系數λ_k，采用二次插值方法求得λ_k和c_β之間的關系表達式；

S5：給定任意鼓向修形量c_β，計算齒輪副時變嚙合剛度K_T及對應的修正系數λ_k，得到精確的時變嚙合剛度結果K＝λ_k·K_T，得到時變嚙合剛度曲線圖；

所述步驟S2還包括：

S2.1：將齒輪副的輪齒沿齒寬方向分解為N個獨立且均勻的薄片齒輪，并計算每片薄片齒輪在每一嚙合位置的齒廓誤差；

S2.2：采用考慮非線性接觸、有限元修正基體剛度、延長嚙合影響的齒輪副嚙合特性分析方法，計算得到每片薄片齒輪副的時變嚙合剛度k_n；

S2.3：以所有薄片齒輪副均處于嚙合狀態為基準，計算得到鼓向修形齒輪副在整個齒廓每一嚙合位置的時變嚙合剛度。

2.根據權利要求1所述的修正的考慮鼓向修形的齒輪副嚙合特性分析方法，其特征在于，所述步驟S3還包括：

S3.1：通過三維繪圖軟件Autodesk Inventor Professional(AIP)建立含鼓向修形的嚙合齒輪副三維模型；

S3.2：定義接觸類型，創建接觸對，選擇實體單元Solid185、接觸單元Conta174創建接觸對，接觸類型設為標準接觸，接觸剛度系數設為1.0，摩擦系數設為0.2，考慮延長嚙合效應創建3個齒輪齒面接觸對，通過ANSYS自動識別接觸狀態；

S3.3：施加約束，約束從動齒輪內孔邊界節點所有自由度，在主動齒輪內孔中心建立一個節點作為主控節點，將主動齒輪內孔邊界點與主控節點定義為一個剛性區域，約束主控節點的平動自由度，保留其轉動自由度；

S3.4：定義載荷，在主動齒輪內孔邊界所有節點上施加切向力F來模擬扭矩：

式中：T₁為輸入扭矩，r_int1為主動齒輪內孔半徑，n表示主動齒輪內孔邊界節點數，L_e為有效工作齒面寬度；

S3.5：求解處理器對每一個嚙合位置的齒輪嚙合模型數據進行求解；

S3.6：處理提取結果，提取每一離散位置的主動輪轉角變形量，根據公式求得每一離散位置的嚙合剛度k，獲得齒輪整個嚙合過程中的時變嚙合剛度數據；

式中，T₁為齒輪所受扭矩，Δθ為齒輪的轉角變形量，r_b1為主動齒輪基圓半徑。

3.根據權利要求1所述的修正的考慮鼓向修形的齒輪副嚙合特性分析方法，其特征在于，所述方法中計算得到每片薄片齒輪副的時變嚙合剛度k_n，由此得到薄片直齒輪副在嚙合過程中的最大變形量Q_m為：

式中，F為總嚙合力，Q_m為最大變形量，n為自然數，N為分解的薄片齒輪數，E_n為每一片薄片齒輪齒廓偏差，k_n為每一片薄片齒輪副的時變嚙合剛度。