[發(fā)明專利]花鍵可靠度計算方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810561153.1
• 申請日: 2018-06-01
• 公開（公告）號: CN108763799B
• 公開（公告）日: 2020-04-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 喻天翔;趙慶巖;宋筆鋒;孫慶昕
• 申請（專利權(quán)）人: 西北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F30/17
• 代理公司: 北京超凡志成知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11371
• 代理人: 梁香美

1.一種花鍵可靠度計算方法，其特征在于，應(yīng)用于圓柱直齒漸開線花鍵，所述方法包括：

獲取所述花鍵的鍵齒上施加的扭轉(zhuǎn)載荷、所述花鍵的各個齒側(cè)間隙和單對鍵齒剛度；

根據(jù)所述扭轉(zhuǎn)載荷、各個所述齒側(cè)間隙和所述單對鍵齒剛度，確定所述花鍵的嚙合齒對數(shù)；

根據(jù)所述扭轉(zhuǎn)載荷、各個所述齒側(cè)間隙、所述單對鍵齒剛度和所述嚙合齒對數(shù)，計算得到所述花鍵的鍵齒上最大名義切向力；

根據(jù)所述最大名義切向力，計算得到所述花鍵的鍵齒上最大齒面壓應(yīng)力；

根據(jù)所述最大齒面壓應(yīng)力，計算得到隨機扭轉(zhuǎn)載荷作用下所述花鍵的可靠度；

所述根據(jù)所述最大齒面壓應(yīng)力，計算得到隨機扭轉(zhuǎn)載荷作用下所述花鍵的可靠度，包括：

獲取隨機扭轉(zhuǎn)載荷的概率密度函數(shù)和所述花鍵的齒面強度的概率密度函數(shù)；

根據(jù)所述隨機扭轉(zhuǎn)載荷的概率密度函數(shù)，確定所述最大齒面壓應(yīng)力的概率密度函數(shù)；

基于應(yīng)力-強度干涉模型，根據(jù)所述齒面強度的概率密度函數(shù)、所述最大齒面壓應(yīng)力以及所述最大齒面壓應(yīng)力的概率密度函數(shù)，得到所述隨機扭轉(zhuǎn)載荷作用下所述花鍵的可靠度。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述花鍵包括內(nèi)花鍵和外花鍵；當(dāng)所述花鍵的鍵齒上載荷作用點位于分度圓處時，獲取所述花鍵的單對鍵齒剛度，包括：

獲取所述內(nèi)花鍵的剛度參數(shù)和所述外花鍵的剛度參數(shù)，所述剛度參數(shù)包括標(biāo)準(zhǔn)壓力角、載荷作用點到齒根的距離、齒寬、齒厚、以及花鍵材料的彈性模量、剪切模量和泊松比；

根據(jù)所述剛度參數(shù)，分別計算得到所述內(nèi)花鍵的單鍵剛度和所述外花鍵的單鍵剛度；

根據(jù)所述內(nèi)花鍵的單鍵剛度和所述外花鍵的單鍵剛度，計算得到所述花鍵的單對鍵齒剛度。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述扭轉(zhuǎn)載荷、各個所述齒側(cè)間隙和所述單對鍵齒剛度，確定所述花鍵的嚙合齒對數(shù)，包括：

根據(jù)所述扭轉(zhuǎn)載荷，計算得到所述花鍵的鍵齒上名義切向力之和；

將J＝1作為所述花鍵中參與嚙合的鍵齒對數(shù)；

根據(jù)各個所述齒側(cè)間隙和所述單對鍵齒剛度，計算第J+1對鍵齒剛接觸但尚未承載時前J對鍵齒的彈性力之和；

判斷計算得到的所述彈性力之和是否大于所述名義切向力之和；

如果所述彈性力之和小于或等于所述名義切向力之和，則令J＝J+1，并判斷此時J是否與所述花鍵的齒數(shù)n相等；

若不相等，則繼續(xù)執(zhí)行所述根據(jù)各個所述齒側(cè)間隙和所述單對鍵齒剛度，計算第J+1對鍵齒剛接觸但尚未承載時前J對鍵齒的彈性力之和的步驟；若相等，則所述花鍵的嚙合齒對數(shù)為J＝n；

如果所述彈性力之和大于所述名義切向力之和，則所述花鍵的嚙合齒對數(shù)為J。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，當(dāng)所述花鍵的鍵齒上載荷作用點位于分度圓處時，所述根據(jù)所述扭轉(zhuǎn)載荷，計算得到所述花鍵的鍵齒上名義切向力之和，包括：

通過以下公式計算得到所述花鍵的鍵齒上名義切向力之和F：

其中，M表示所述扭轉(zhuǎn)載荷，D表示所述花鍵的分度圓直徑。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，獲取所述花鍵的各個齒側(cè)間隙之后，所述方法還包括：

將n個所述齒側(cè)間隙由小到大排序為a₍₁₎,a₍₂₎,…,a_(n)，并依序?qū)?yīng)的各對鍵齒編號為1,2,…,n；

所述根據(jù)各個所述齒側(cè)間隙和所述單對鍵齒剛度，計算第J+1對鍵齒剛接觸但尚未承載時前J對鍵齒的彈性力之和，包括：

通過以下公式計算第J+1對鍵齒剛接觸但尚未承載時前J對鍵齒的彈性力之和F_t：

F_t＝K(a_(J+1)-a₍₁₎)+K(a_(J+1)-a₍₂₎)+…+K(a_(J+1)-a_(J))，

其中，K表示所述單對鍵齒剛度，a_(J+1)表示編號為J+1的一對鍵齒對應(yīng)的齒側(cè)間隙。