[發明專利]一種預測塑料齒輪嚙合溫度場的方法

有效

• 申請號: 202110504127.7
• 申請日: 2021-05-10
• 公開（公告）號: CN113435001B
• 公開（公告）日: 2022-09-06
• 發明（設計）人: 李開星;徐戊矯;童靜;劉承尚;劉旻瑤
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F119/08
• 代理公司: 重慶縉云專利代理事務所(特殊普通合伙) 50237
• 代理人: 王翔;馬健

1.一種預測塑料齒輪嚙合溫度場的方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)仿真分析塑料齒輪嚙合的產熱過程，計算得出接觸齒面節點上的產熱功率和每個網格單元的產熱功率密度；步驟1)具體包括以下步驟：

1.1)對塑料齒輪的三維模型進行網格劃分；

1.2)輸入塑料的材料性能參數；其中，所述材料性能參數包括彈性模量、泊松比、Prony級數、導熱系數、熱膨脹系數和比熱容；

1.3)輸入齒面接觸屬性參數；其中，所述齒面接觸屬性參數包括摩擦系數、接觸換熱系數和摩擦熱分配系數；

1.4)根據實際的嚙合工況，對塑料齒輪嚙合過程進行分析；基于分析結果，計算接觸齒面節點上的產熱功率和每個單元的產熱功率密度；其中，接觸齒面節點上的產熱功率通過式(1)計算；每個網格單元的產熱功率密度通過式(2)計算；

q_f，n＝Q_f，n/t (1)

式中，q_f,n為接觸齒面節點的產熱功率；Q_f,n為接觸齒面節點上在一個嚙合周期中累積的摩擦熱；t為每個齒在每個嚙合周期中參與嚙合的時長；

q_h，en＝ξ/t (2)

式中，q_h,en為每個網格單元在一個嚙合周期中的產熱功率密度；ξ為每個網格單元在每個嚙合周期中累積的黏彈性遲滯損耗熱密度；

2)將步驟1)計算所得的接觸齒面節點產熱功率和單元產熱功率密度作為熱源參數，仿真分析塑料齒輪嚙合的熱流傳播過程，計算獲得塑料齒輪在一定嚙合周期內的三維溫度場；

3)將步驟2)得到的三維溫度場作為迭代更新后的初始溫度條件，重復步驟1)～2)直至達到設定的嚙合周期數；獲得最終的嚙合溫度場分析結果。

2.根據權利要求1所述的一種預測塑料齒輪嚙合溫度場的方法，其特征在于：步驟1.1)中，將塑料齒輪三維模型進行網格劃分后導入仿真軟件或直接在三維仿真模型中對塑料齒輪三維模型進行網格劃分。

3.根據權利要求1所述的一種預測塑料齒輪嚙合溫度場的方法，其特征在于：步驟1.4)中，編寫python腳本計算接觸齒面節點上的產熱功率和每個單元的產熱功率密度；Q_f,n和t從塑料齒輪嚙合過程分析結果中提取。

4.根據權利要求1所述的一種預測塑料齒輪嚙合溫度場的方法，其特征在于：步驟1.4)中，從分析結果中提取在一個嚙合周期中每個網格單元的應變歷史；進行傅里葉變換，獲得一系列正弦形式的應變曲線；將每個網格單元上各個正弦分應變的幅值帶入式(3)中計算得出ξ；

式中，|E^*|為塑料在特定溫度和應變速率條件下的總模量大??；δ是塑料在特定溫度和應變速率條件下的黏彈性損耗角；n為正弦分應變的數量；i表示第i個正弦應變；ε_i為第i個正弦應變分量的幅值。

5.根據權利要求1所述的一種預測塑料齒輪嚙合溫度場的方法，其特征在于：步驟2)中還具有將材料屬性參數和對流換熱系數賦予網格模型的步驟。

6.一種計算機可讀存儲介質，其特征在于：存儲有用于實現權利要求1～5中任意一種預測塑料齒輪嚙合溫度場的方法的計算機程序。

7.一種塑料齒輪嚙合溫度場預測系統，其特征在于：包括處理器、輸入單元、輸出單元和存儲單元；所述輸入單元可接收來自外部材料數據庫的信息；所述輸出單元可以反映外部表現的信息；所述存儲單元用于存儲仿真軟件、由處理器執行的用于實現權利要求1～5中任意一種方法的產生操作數據的指令序列和操作塑料齒輪嚙合溫度場預測系統期間的數據。