[發明專利]一種計算直齒輪嚙合位置下軸危險截面當量彎矩的方法

有效

• 申請號: 201811546286.8
• 申請日: 2018-12-18
• 公開（公告）號: CN109583130B
• 公開（公告）日: 2022-10-11
• 發明（設計）人: 王成;楊波
• 申請（專利權）人: 濟南大學
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F119/14
• 代理公司: 濟南譽豐專利代理事務所(普通合伙企業) 37240
• 代理人: 高強

本發明公開了一種計算直齒輪嚙合位置下軸危險截面當量彎矩的方法，它包括以下步驟：S1，獲取直齒輪和軸的相關數據；S2，計算直齒輪嚙合位置的圓周力和徑向力；S3，計算直齒輪嚙合位置下軸垂直面和水平面的左端支承反力；S4，計算直齒輪嚙合位置下軸危險截面的合成彎矩和轉矩；S5，計算直齒輪嚙合位置下軸危險截面的當量彎矩。本發明可計算直齒輪從嚙入到嚙出任意嚙合位置下軸危險截面的當量彎矩，與傳統計算方法相比，更加全面。

技術領域

本發明涉及齒輪傳動系統技術領域，具體地說是一種計算直齒輪嚙合位置下軸危險截面當量彎矩的方法。

背景技術

軸是支承轉動零件并與之一起回轉以傳遞運動、轉矩或彎矩的機械零件，是機器中重要的零件之一，軸的強度計算是軸設計的必要環節，根據軸的承載情況，軸的強度計算主要包括按扭轉強度計算和按彎扭合成強度計算，按扭轉強度計算適用于只承受轉矩的傳動軸設計，按彎扭合成強度計算適用于承受彎矩和轉矩的轉軸設計。

支承直齒輪的軸受到直齒輪圓周力、徑向力以及相應彎矩和轉矩的作用，傳統的方法是利用直齒輪節點處的圓周力、徑向力以及相應彎矩和轉矩來計算軸危險截面的當量彎矩，而齒輪的嚙合是從齒頂到齒根或者從齒根到齒頂的過程，傳統的方法僅給出了計算直齒輪嚙合節點位置下軸危險截面當量彎矩的方法，而其它嚙合位置下軸危險截面當量彎矩的計算方法尚缺乏。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提出了一種計算直齒輪嚙合位置下軸危險截面當量彎矩的方法，可計算直齒輪從嚙入到嚙出任意嚙合位置下軸危險截面的當量彎矩，與傳統計算方法相比，更加全面。

本發明解決其技術問題采取的技術方案是：

本發明實施例提供的一種計算直齒輪嚙合位置下軸危險截面當量彎矩的方法，所述軸為支承直齒輪的軸，假定全部載荷僅由一對輪齒承擔，其特征是，所述計算方法包括以下步驟：

S1，獲取直齒輪和軸的相關數據；

S2，計算直齒輪嚙合位置的圓周力和徑向力；

S3，計算直齒輪嚙合位置下軸垂直面和水平面的左端支承反力；

S4，計算直齒輪嚙合位置下軸危險截面的合成彎矩和轉矩；

S5，計算直齒輪嚙合位置下軸危險截面的當量彎矩。

作為本實施例一種可能的實現方式，在步驟S1中，所述直齒輪和軸的相關數據包括：直齒輪嚙合位置k的半徑r_k、直齒輪嚙合位置k的壓力角ɑ_k、直齒輪傳動功率P、直齒輪轉速n、軸左端支承距離軸危險截面的距離L₁、軸右端支承距離軸危險截面的距離L₂、根據轉矩性質而定的折合系數ɑ。

作為本實施例一種可能的實現方式，在步驟S2中，計算直齒輪嚙合位置的圓周力、徑向力和軸向力的具體過程為：

通過直齒輪任意嚙合位置的圓周力計算公式計算得到直齒輪嚙合位置k的圓周力F_tk，通過直齒輪任意嚙合位置的徑向力計算公式計算得到直齒輪嚙合位置k的徑向力F_rk。

作為本實施例一種可能的實現方式，所述直齒輪任意嚙合位置的圓周力計算公式為：

式中，F_tx為直齒輪任意嚙合位置的圓周力，P為直齒輪傳動功率，n直齒輪轉速，r_x為直齒輪任意嚙合位置的半徑；

作為本實施例一種可能的實現方式，所述直齒輪任意嚙合位置的徑向力計算公式為：

F_rx＝F_txtanα_x (2)