[發(fā)明專利]一種基于嚙入沖擊最小的螺旋錐齒輪齒面Ease-off修形設(shè)計方法

在審

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• 申請日: 2019-10-28
• 公開（公告）號: CN110826158A
• 公開（公告）日: 2020-02-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蔣進科;楊創(chuàng)戰(zhàn)
• 申請（專利權(quán)）人: 長安大學(xué)
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F119/14
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 陳翠蘭

本發(fā)明涉及一種基于嚙入沖擊最小的螺旋錐齒輪齒面Ease?off修形設(shè)計方法，該方法根據(jù)嚙合原理，推導(dǎo)與大輪完全共軛的小輪齒面，根據(jù)齒間間隙與齒面法向間隙產(chǎn)生原理進行自由Ease?off曲面設(shè)計，并與共軛齒面疊加表示小輪修形齒面。建立考慮輪齒受載變形的螺旋錐齒輪嚙入沖擊模型，基于輪齒TCA、LTCA技術(shù)，準(zhǔn)確計算嚙合輪齒的實際嚙入點位置及剛度，其中實際嚙入點表示為被動輪理論嚙入點位矢在嚙合坐標(biāo)系下旋轉(zhuǎn)微小角度后獲得，理論嚙入位置為幾何傳動誤差與承載傳動誤差曲線的交點所確定。以最大嚙入沖擊力最小、齒面最大載荷最小為優(yōu)化目標(biāo)，獲得最優(yōu)目標(biāo)修形齒面。本發(fā)明在較小的適配量下提高強度的同時減小嚙合沖擊力，為后續(xù)螺旋錐齒輪動力學(xué)分析提供理論基礎(chǔ)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于齒輪傳動技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于嚙入沖擊最小的螺旋錐齒輪齒面Ease-off修形設(shè)計方法。

背景技術(shù)

準(zhǔn)雙曲面齒輪廣泛應(yīng)用于車輛主減速器，隨著減速器齒輪向高速、重載方向的發(fā)展，強度和振動噪聲已成為影響產(chǎn)品質(zhì)量的瓶頸。齒輪嚙合時，輪齒變形和誤差使接觸齒對產(chǎn)生“基節(jié)誤差”，導(dǎo)致輪齒在嚙入點與嚙出點偏離理論嚙合線，轉(zhuǎn)速突變并引起線外嚙合沖擊。線外嚙合沖擊是重要振動和噪聲激勵源。目前，主要是針對漸開線圓柱齒輪通過解析法和有限元法進行沖擊研究。解析法將輪齒誤差與變形等效于嚙合線，通過反轉(zhuǎn)作圖法確定嚙入沖擊位置與沖擊參量間的關(guān)系，以沖擊時的能量轉(zhuǎn)換關(guān)系獲得嚙入沖擊力。有限元法借助有限元分析軟件ANSYS/LS-DYNA對齒輪嚙入沖擊過程進行了數(shù)值仿真，與解析法獲得結(jié)果一致，可用于復(fù)雜齒輪齒面嚙合沖擊計算，但對齒面節(jié)點、網(wǎng)格劃分的精度及裝配精度要求較高，計算效率較低，不適合工程應(yīng)用。解析法可將嚙合沖擊力表示為沖擊剛度、沖擊速度的非線性函數(shù)，而沖擊剛度、沖擊速度與沖擊位置有很大關(guān)系。螺旋錐齒輪齒面復(fù)雜，初始嚙入點的位置難以確定，沖擊速度的計算較為困難，目前相關(guān)的研究很少。輪齒修形是在齒輪的共軛齒面上去除部分材料，以減小嚙合沖擊、嚙合剛度波動等，是降低齒輪傳動系統(tǒng)的振動和噪聲的有效途徑。傳統(tǒng)的螺旋錐齒面設(shè)計方法集中于修正搖臺型機床運動參數(shù)的拋物線傳動誤差齒面，有效地解決了齒面邊緣應(yīng)力集中問題，但造成了齒輪副失配量過大，不能從根本上改善齒輪副動態(tài)嚙合特性。為了合理控制齒面失配量，一種新穎的Ease-off齒面拓?fù)湫拚夹g(shù)已成為螺旋錐齒輪齒面設(shè)計與加工的研究熱點。目前，Ease-off修形齒面主要應(yīng)用于輕載工況下的接觸區(qū)域匹配驗證，還無法實現(xiàn)自由Ease-off修形齒面的設(shè)計，因此，需要提出一種基于嚙入沖擊最小的螺旋錐齒輪Ease-off修形齒面設(shè)計方法以便更精確的分析傳動系統(tǒng)的動態(tài)性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供了一種基于嚙入沖擊最小的螺旋錐齒輪齒面Ease-off修形設(shè)計方法，該方法以期待嚙合沖擊力的有效快速計算，并在較小的適配量下提高強度的同時更好的減小嚙合沖擊力，為后續(xù)螺旋錐齒輪動力學(xué)分析提供更合理科學(xué)的理論基礎(chǔ)。

本發(fā)明采用如下技術(shù)方案來實現(xiàn)的：