[發明專利]一種斜齒輪時變嚙合剛度計算方法

有效

• 申請號: 202110573729.8
• 申請日: 2021-05-25
• 公開（公告）號: CN113378312B
• 公開（公告）日: 2023-03-24
• 發明（設計）人: 黃豐云;王新強;徐勁力;許建寧;肖浩然;陳俊松;符浩;謝志豪
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F30/20;F16H55/08;G06F111/10;F16H57/00
• 代理公司: 武漢智嘉聯合知識產權代理事務所(普通合伙) 42231
• 代理人: 易賢衛

本發明公開了一種考慮基圓與齒根圓相對位置的斜齒輪時變嚙合剛度計算方法，其包括以下步驟：獲取實際工況下斜齒輪副初始基本參數，計算當前時刻斜齒輪副的重合度以及已旋轉的角度，判斷此刻參與嚙合的齒輪對數，計算該時刻每個參與嚙合的輪齒對上的接觸線長度，并將斜齒輪離散為無數個直齒切片，判斷參與嚙合的直齒切片的嚙合半徑范圍，基于嚙合半徑，計算直齒切片的剛度，判斷齒輪齒根圓與基圓的大小及其相對位置，并考慮齒輪嚙合點相對于齒根圓、基圓所在位置的關系對直齒輪能量法TVMS模型進行修正，串聯計算斜齒輪副中單齒嚙合剛度，進行疊加得到斜齒輪副的完整嚙合剛度。本發明計算斜齒輪時變嚙合剛度兼顧了效率和精度。

技術領域

本發明涉及齒輪動力學技術領域，具體的涉及一種考慮基圓與齒根圓相對位置的斜齒輪時變嚙合剛度計算方法。

背景技術

斜齒輪時變嚙合剛度(TimeVaryingMeshStiffness)作為齒輪嚙合過程中的一個重要內部激勵因素，一直以來都是齒輪動力學中的重點研究內容。此前相關研究中，TVMS大都是以傅里葉函數展開的形式(效率較高)，或者較為繁瑣的有限元軟件仿真方法(精度較高)得到。因此難以做到效率和精度兼顧。

因此有必要提出一種兼顧效率和精度的計算方法。

發明內容

本發明的目的在于克服上述技術不足，提供考慮基圓與齒根圓相對位置的斜齒輪時變嚙合剛度計算方法，用于解決現有技術中斜齒輪時變嚙合剛度計算難以做到效率和精度兼顧的問題。

為達到上述技術目的，本發明的技術方案如下：一種斜齒輪時變嚙合剛度計算方法，其包括以下步驟：

S1：獲取實際工況下斜齒輪副初始基本參數；

S2：根據S1中斜齒輪副的基本參數，計算當前時刻斜齒輪副的重合度以及已旋轉的角度，并對比判斷斜齒輪軸向重合度和端面重合度的大小；

S3：根據S優選的，S3包括：

S31：將斜齒輪沿齒寬方向離散為N個直齒切片；

S32：計算嚙合線長度，通過嚙合線位置計算正在嚙合的直齒齒片數量以及第i片在嚙齒輪的當前嚙合角a_1i，iN，并按照直齒輪的時變嚙合剛度模型計算每一片正在嚙合齒輪的嚙合剛度。

優選的，S32中嚙合輪齒對上嚙合線的長度計算公式為：

t₂～t₄為已知轉速條件下對應嚙合階段的時間，t為從起始點a開始計算的嚙合時間；

借由以上計算過程得到當前時刻斜齒輪嚙合線長度后，得到當前嚙合時刻的參與嚙合的齒片數量m，式中L為嚙合線長度，ΔL為每一片切片齒輪的齒寬，計算得出的齒片數量向下取整：

m＝round(Lcosβ_b/ΔL)

(1)當端面重合度大于軸向重合度，即ε_a≥ε_b，

L_max＝B/cosβ_b

通過計算嚙合線首尾端點的嚙合角來推算嚙合線上其他齒片的嚙合角1≤i≤m≤N,j＝1,2，當j＝1時，以主動輪第i個齒片嚙合角的計算公式為：

(2)當端面重合度小于軸向重合度，即ε_b＞ε_a，

L_max＝ε_aP_bt/sinβ_b