[發(fā)明專利]一種擺線齒輪的強(qiáng)度計(jì)算方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811088280.0
• 申請日: 2018-09-18
• 公開（公告）號: CN110069799B
• 公開（公告）日: 2023-02-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳馨雯;王起梁;宮峰
• 申請（專利權(quán)）人: 中車戚墅堰機(jī)車車輛工藝研究所有限公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20
• 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: 曾章沐

1.一種擺線齒輪的強(qiáng)度計(jì)算方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟一：推導(dǎo)擺線齒輪基本尺寸的參數(shù)計(jì)算過程；

步驟二：根據(jù)步驟一計(jì)算擺線齒輪容許表面載荷和容許壓強(qiáng)下扭矩；

步驟三：根據(jù)步驟二進(jìn)行擺線齒輪設(shè)計(jì)壽命評估，評估過程包括期望壽命下的容許扭矩、容許扭矩下的壽命、實(shí)際使用扭矩下的壽命；

步驟四：列出該擺線齒輪傳動機(jī)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算結(jié)果；所述步驟一具體包括：

采用如下公式計(jì)算短幅系數(shù)，

采用如下公式計(jì)算擺線齒輪節(jié)圓半徑，

R_a＝Z₄·a；

采用如下公式計(jì)算針輪節(jié)圓半徑，

R_b＝Z₅·a；

其中，擺線齒輪中心為O_a，針齒中心為O_b，節(jié)點(diǎn)為P，針齒半徑為R_rp，針齒分布圓半徑為R_p,擺線齒輪齒數(shù)為Z₄，針齒齒數(shù)為Z₅，針齒與理論擺線齒輪齒廓嚙合，第j個針齒中心為M，分布角為θ_bj，法線角為θ_j，針齒中心壓力角為α_j，針齒M與擺線齒輪的嚙合點(diǎn)為H，嚙合點(diǎn)壓力角為α_Hj，嚙合點(diǎn)擺線齒輪曲率半徑為ρ_j，當(dāng)量曲率半徑為ρ_zj，嚙合距離擺線齒輪節(jié)圓半徑為R_a，針齒節(jié)圓半徑為R_b，偏心距齒頂修形量為C_tip，齒根修形量為C_root；

針齒中心為M、節(jié)點(diǎn)為P和針齒中心為O_b共同構(gòu)成一三角形，其中，

在△MPO_b中，由余弦定理可得：

在△MPO_b中，由正弦定可得：

其中，

第j個針齒中心壓力角計(jì)算公式為：

第j個針齒的法線角計(jì)算公式為：

θj_＝180°-(90°-α_j)-cosθ_bj＝90°+α_j-cosθ_bj；

在△HPO_a中，由余弦定理可得：

因此，第j個針齒的嚙合距離計(jì)算公式為：

式中：

與第j個針齒接觸的擺線齒輪嚙合點(diǎn)曲率半徑：

與第j個針齒接觸的擺線齒輪嚙合點(diǎn)當(dāng)量曲率半徑：

綜合彈性模量計(jì)算公式為：

所述步驟二具體包括：

確定最小面壓強(qiáng)度發(fā)生位置，其中，在最小面壓強(qiáng)度發(fā)生位置，擺線齒輪與若干個針齒相嚙合，擺線齒輪與若干個針齒的最大接觸應(yīng)力的計(jì)算公式如下，

其中，F(xiàn)_n為法向力，b為接觸長度，ρ_zj為當(dāng)量曲率半徑，E_z為綜合彈性模量；

擺線齒輪與針齒接觸時(shí)為兩個圓柱體接觸，擺線齒輪齒面許用壓應(yīng)力為S_g，擺線齒輪齒寬為B，第j個針齒的分布角為θ_bj，嚙合起始角度為嚙合終止角度為其法向載荷計(jì)算公式為:

最大法向載荷：

容許表面載荷計(jì)算過程如下，

在各個針齒的嚙合位置，將法線方向載荷換算成旋轉(zhuǎn)方向載荷后的總和,第j個針齒旋轉(zhuǎn)方向載荷通過如下公式計(jì)算，

P_tj＝P_j·cosα_j；

通過如下公式計(jì)算容許表面載荷，

其中N_c為擺線齒輪的數(shù)量；

L_Hj為第j個針齒的嚙合距離，則容許壓強(qiáng)下的扭矩計(jì)算公式如下：

所述步驟三具體包括：期望壽命下的容許扭矩的計(jì)算方式如下：

N_I為輸入轉(zhuǎn)速，則輸出轉(zhuǎn)速計(jì)算公式為：

L_a為期望壽命，則額定壽命計(jì)算公式為：

L＝L_a·60·N_O/10⁶；

Cr為徑向滾柱軸承的基本額定動載荷，則徑向載荷計(jì)算公式為：

平均壓力角計(jì)算公式為：

式中：m為處于接觸狀態(tài)的針齒數(shù)量，

旋轉(zhuǎn)方向負(fù)荷計(jì)算公式為：

P_e＝P_r·tan(90°-α_z)；

P_dr為擺線齒輪中圓半徑，期望壽命下的容許扭矩計(jì)算公式為：

Tl_e＝P_e·P_dr；

容許扭矩下的壽命的計(jì)算方式如下：

第j個針齒徑向載荷計(jì)算公式為：

P_rj＝P_j·sinα_j；

徑向載荷計(jì)算公式為：

額定壽命計(jì)算公式為：

容許扭矩下的壽命計(jì)算公式為：

實(shí)際使用扭矩下的壽命計(jì)算過程如下：

徑向負(fù)荷計(jì)算公式為：

額定壽命計(jì)算公式為：

實(shí)際使用扭矩下的壽命計(jì)算公式為：