[發明專利]基于切片耦合理論的斜齒輪時變嚙合剛度分析方法

在審

• 申請號: 202011362867.3
• 申請日: 2020-11-27
• 公開（公告）號: CN112507485A
• 公開（公告）日: 2021-03-16
• 發明（設計）人: 王奇斌;王昆;余粼钖;毛廣春;劉年
• 申請（專利權）人: 江蘇省金象傳動設備股份有限公司
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F30/23;G06F119/14
• 代理公司: 淮安市科翔專利商標事務所 32110
• 代理人: 韓曉斌

1.基于切片耦合理論的斜齒輪時變嚙合剛度分析方法，其特征在于，包括以下步驟:

步驟1：輸出齒輪系統基本參數，包括齒輪參數、材料參數和載荷參數；

步驟2：確定齒輪初始嚙合位置，將齒輪沿齒寬方向進行切片，確定各切片嚙合狀態，計算各切片輪齒剛度、切片耦合剛度和齒基剛度，并通過有限元模型確定齒基剛度修正因子；

步驟3：令輪齒初始嚙合變形為δ，進一步確定嚙合狀態、非嚙合狀態各主動齒輪切片輪齒嚙合變形δ_pi；

步驟4：計算各切片嚙合力F_i、齒輪嚙合力F_m，比較齒輪嚙合力F_m與外載荷F，若|F-F_m|F_ε，設置一個新的嚙合變形δ，重復步驟3；若|F-F_m|≤F_ε，即可得到載荷F下齒輪嚙合變形δ；

步驟5：計算輪齒嚙合剛度k_tt，進一步考慮齒基剛度k_tf，計算齒輪副嚙合剛度k；

步驟6：在下一個嚙合位置重復上述過程直到完成一個嚙合周期的仿真，得到斜齒輪系統時變嚙合剛度。

2.如權利要求1所述的基于切片耦合理論的斜齒輪時變嚙合剛度分析方法，其特征在于，所述步驟2還包括：

步驟2.1：將斜齒輪沿齒寬方向進行切片，每個切片視為薄片齒輪，每個薄片齒輪視為直齒輪；

步驟2.2：基于潛在能量法，計算各切片輪齒剛度；

步驟2.3：基于改進的多齒嚙合齒基剛度計算方法，計算切片齒基剛度；

步驟2.4：基于切片耦合理論，計算切片耦合剛度；

步驟2.5：采用有限元分析軟件ANSYS建立斜齒輪系統有限元模型，確定齒基剛度修正因子。

3.如權利要求2所述的基于切片耦合理論的斜齒輪時變嚙合剛度分析方法，其特征在于，所述步驟2.2所述的切片輪齒剛度計算公式為：

其中，k_b為所述切片輪齒彎曲剛度，∫(·)表示積分操作，表示分度圓壓力角，cos(·)表示余弦操作，表示螺旋角，為嚙合點和原點之間的水平距離，y₁,y₂分別表示過渡曲線和漸開線上任一點的水平坐標，是嚙合點和輪齒中心線之間的距離，sin(·)表示正弦操作，E為彈性模量，I_y1,I_y2,A_y1,A_y2為過渡曲線和漸開線上任意位置處的截面慣性矩和橫截面積,τ是位移角；k_s為所述切片輪齒剪切剛度，G為剪切模量；k_a為所述切片輪齒軸向壓縮剛度；k_h為所述切片齒輪赫茲接觸剛度，Δl為各切片厚度，ν為泊松比；k_t為所述切片輪齒剛度。

4.如權利要求2所述的基于切片耦合理論的斜齒輪時變嚙合剛度分析方法，其特征在于，所述步驟2.3所述的多齒嚙合齒基剛度計算公式為：

其中，k_tf為所述的多齒嚙合齒基剛度，λ為基體修正系數由有限元分析獲得，k_f為基體剛度。

5.如權利要求2所述的基于切片耦合理論的斜齒輪時變嚙合剛度分析方法，其特征在于，所述步驟2.4所述的切片耦合剛度計算公式為：

其中，表示第i和第(i+1)個切片耦合的剛度；C_c為切片耦合因子，對于斜齒輪該值為1；k_ti表示第i個切片的輪齒剛度；m為斜齒輪模數。