[發明專利]花鍵可靠度計算方法

有效

• 申請號: 201810561153.1
• 申請日: 2018-06-01
• 公開（公告）號: CN108763799B
• 公開（公告）日: 2020-04-28
• 發明（設計）人: 喻天翔;趙慶巖;宋筆鋒;孫慶昕
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 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權代理事務所(普通合伙) 11371
• 代理人: 梁香美

本發明提供了一種花鍵可靠度計算方法，涉及機械設計技術領域，該方法充分考慮到了齒側間隙不均勻性對花鍵承載能力的影響，通過計算一定扭轉載荷作用下花鍵的嚙合齒對數及鍵齒上最大名義切向力，得到花鍵的鍵齒上最大齒面壓應力，進而得到隨機扭轉載荷作用下花鍵的可靠度。由于不依賴于經驗系數計算花鍵齒面壓應力，因此可靠度計算結果更為真實；由于花鍵承載最大的鍵齒必然最先破壞，因此依據最大齒面壓應力與鍵齒強度的關系計算花鍵可靠度，使得計算結果更為合理，從而提高了可靠度計算結果的準確性。

技術領域

本發明涉及機械設計技術領域，尤其是涉及一種花鍵可靠度計算方法。

背景技術

鍵齒在圓柱(或圓錐)面上且齒形為漸開線的花鍵稱為漸開線花鍵。漸開線花鍵具有承載能力高、對中性好等特點，在汽車、航空及航天等領域有著廣泛應用。

針對計算花鍵可靠問題，現有技術中提出了一種利用磨損量-工作壽命分布數據來預測花鍵的可靠度的方法，還提出了一種根據花鍵齒面壓應力計算公式，將花鍵齒上齒面壓應力與鍵齒強度視為正態分布求花鍵可靠度的方法。然而采用上述幾種分析花鍵可靠度的方法得到的結果均與真實情況存在差異。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種花鍵可靠度計算方法，以提高可靠度計算結果的準確性。

第一方面，本發明實施例提供了一種花鍵可靠度計算方法，應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載荷、所述花鍵的各個齒側間隙和單對鍵齒剛度；

根據所述扭轉載荷、各個所述齒側間隙和所述單對鍵齒剛度，確定所述花鍵的嚙合齒對數；

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

根據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力；

根據所述最大齒面壓應力，計算得到隨機扭轉載荷作用下所述花鍵的可靠度。

結合第一方面，本發明實施例提供了第一方面的第一種可能的實施方式，其中，所述花鍵包括內花鍵和外花鍵；當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：

獲取所述內花鍵的剛度參數和所述外花鍵的剛度參數，所述剛度參數包括標準壓力角、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；

根據所述剛度參數，分別計算得到所述內花鍵的單鍵剛度和所述外花鍵的單鍵剛度；

根據所述內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。

結合第一方面，本發明實施例提供了第一方面的第二種可能的實施方式，其中，所述根據所述扭轉載荷、各個所述齒側間隙和所述單對鍵齒剛度，確定所述花鍵的嚙合齒對數，包括：

根據所述扭轉載荷，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；

根據各個所述齒側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n相等；

若不相等，則繼續執行所述根據各個所述齒側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為J＝n；