[發(fā)明專利]擺線輪齒廓分段優(yōu)化設(shè)計(jì)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910294600.6
• 申請(qǐng)日: 2019-04-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110008610B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-05-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳鑫輝;劉珂熒;馮長(zhǎng)建
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 大連民族大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F30/17
• 分類號(hào): G06F30/17;G06F30/23;G06F119/14
• 代理公司: 大連智高專利事務(wù)所(特殊普通合伙) 21235
• 代理人: 蓋小靜

1.擺線輪齒廓分段優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，其特征在于，具體包括以下步驟：

步驟S1：通過(guò)m個(gè)點(diǎn)將一個(gè)完整擺線輪齒廓分成m-1段，m個(gè)點(diǎn)坐標(biāo)分別表示為其中d_n為齒廓法線方向修形量，為曲柄轉(zhuǎn)角；

步驟S2：在確定各關(guān)鍵位置點(diǎn)坐標(biāo)值時(shí)，對(duì)于齒頂點(diǎn)和齒根點(diǎn)，曲柄轉(zhuǎn)角分別為180°和0°，然后設(shè)定齒頂修形量和齒根修形量；齒頂段齒廓曲線及齒根段齒廓曲線上點(diǎn)的齒廓法線方向修形量按照多項(xiàng)式規(guī)律分布或三角函數(shù)規(guī)律分布；

步驟S3：確定其余段齒廓關(guān)鍵點(diǎn)的齒廓法線方向修形量和曲柄轉(zhuǎn)角精確值通過(guò)有限元接觸分析確定；具體實(shí)現(xiàn)方式為：

步驟S31：定義各關(guān)鍵點(diǎn)坐標(biāo)中齒廓法線方向修形量和曲柄轉(zhuǎn)角的初始值；

步驟S32：利用有限元方法計(jì)算擺線輪上每個(gè)齒的受力F_i，i＝1,2,3,…21；

步驟S33：計(jì)算接觸應(yīng)力或接觸力，如果不是最佳，修改各關(guān)鍵點(diǎn)坐標(biāo)中齒廓法線方向修形量和曲柄轉(zhuǎn)角的初始值，重新計(jì)算；

步驟S32具體實(shí)現(xiàn)方式為：

A、根據(jù)有限元模型建立方程；

方程(1)是靜不定方程，K_ij，i＝1,2,3,…n；j＝1,2,3,…n是剛度系數(shù)，δ_i，i＝1,2,3,…n是全局坐標(biāo)系中接觸點(diǎn)位移，R_i，i＝1,2,3,…n是全局坐標(biāo)系中接觸點(diǎn)載荷；

方程(2)中L^T是全局坐標(biāo)系與局部坐標(biāo)系的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換矩陣的轉(zhuǎn)置矩陣，K_ij是剛度系數(shù)，是局部坐標(biāo)系中接觸點(diǎn)位移，是局部坐標(biāo)系中接觸點(diǎn)載荷；

B、擺線輪上三個(gè)曲柄軸孔與轉(zhuǎn)臂軸承滾子接觸的所有邊界點(diǎn)沿徑向固定；

C、假設(shè)一個(gè)Δθ值，計(jì)算每一個(gè)針齒沿針齒中心圓圓周方向的變形量ΔS，針齒中心在力的作用線方向上的位移量ΔSp；

D、ΔSp是擺線輪齒面上邊界點(diǎn)有限元分析的位移邊界條件；

E、基于上述邊界條件求解方程(2)得到擺線輪上三個(gè)曲柄軸承孔邊界點(diǎn)上的力和擺線輪齒面上所有邊界點(diǎn)位移，該點(diǎn)位移用來(lái)計(jì)算Δd_i；

F、用方程F_i＝Δd_i×K_PIN計(jì)算齒上的載荷，利用公式計(jì)算轉(zhuǎn)矩T；式中K_PIN是剛度系數(shù)，D_i是擺線輪每個(gè)齒上接觸力相對(duì)于擺線輪中心的力臂；

G、根據(jù)最后一次計(jì)算獲得的邊界點(diǎn)的接觸狀況，確定下一次計(jì)算中擺線輪齒面上的邊界點(diǎn)和擺線輪上三個(gè)曲柄軸孔上邊界點(diǎn)的邊界條件；

H、將新的邊界條件代入公式(2)，重復(fù)從(C)到(G)的計(jì)算過(guò)程，直到擺線輪齒面上的邊界點(diǎn)和擺線輪上三個(gè)曲柄軸孔上邊界點(diǎn)的接觸狀態(tài)不再變化；

I、檢查由公式計(jì)算得到的轉(zhuǎn)矩T與額定轉(zhuǎn)矩T₀是否相等，如果不相等，增大或減小Δθ，重復(fù)(C)到(I)的計(jì)算過(guò)程，直到T與額定轉(zhuǎn)矩T₀相等；

步驟S4：利用擺線輪齒廓法線法通用方程式求解擺線齒廓坐標(biāo)點(diǎn)。