申请/专利权人：株洲齿轮有限责任公司

申请日：2020-09-15

公开（公告）日：2024-04-23

公开（公告）号：CN112036049B

主分类号：G06F30/20

分类号：G06F30/20;G06F30/17;G06F111/10;G06F119/14;F16H57/00

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.23#授权;2020.12.22#实质审查的生效;2020.12.04#公开

摘要：本发明的一种实际工况下斜齿轮副时变啮合刚度的快速计算方法，首先根据具体工况下斜齿轮重合度及某时刻该斜齿轮副的啮合位置，计算该时刻斜齿轮中参与啮合的轮齿上的接触线长度；从而将此时刻斜齿轮副中参与啮合的各个轮齿沿齿宽方向分解为厚度相同的无数个独立直齿切片；并计算该时刻斜齿轮副端面直齿切片的啮合半径；从而考虑齿轮副变位系数，重合度等，计算此刻斜齿轮副中，同时，对参与啮合的各个轮齿的所有直齿切片啮合副啮合刚度进行积分求和，计算此刻斜齿轮副各个啮合轮齿的啮合刚度及斜齿轮副的总啮合刚度；最后依此类推，计算实际工况下，各个离散时刻斜齿轮副的啮合刚度，从而快速计算出实际工况下该斜齿轮副的时变啮合刚度。

主权项：1.一种实际工况下斜齿轮副时变啮合刚度的快速计算方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1：获取实际工况下斜齿轮副初始啮合位置、输入转速、输入扭矩及斜齿轮副的基本参数；步骤S2：根据S1中斜齿轮副的基本参数，计算斜齿轮副的重合度以及已旋转的角度，并对比判断斜齿轮轴向重合度和端面重合度的大小；步骤S3：根据S1、S2中斜齿轮副参数、重合度及旋转角度，判断此刻参与啮合的轮齿对数，计算该时刻每个参与啮合的轮齿对上的接触线长度；并将斜齿轮离散为无数个直齿切片，判断参与啮合的直齿切片的啮合半径范围，基于啮合半径，计算直齿切片的刚度；步骤S3包括如下步骤：步骤S31：判断此刻参与啮合的轮齿对数；步骤S32：计算此时刻各啮合轮齿对上接触线的长度；步骤S33：将斜齿轮沿齿宽方向离散为无数个直齿切片；步骤S34：计算此时刻参与啮合的直齿切片的啮合半径范围；步骤S35：计算此时刻参与啮合的轮齿的综合刚度；步骤S31中参与啮合的轮齿对数判断公式为： 式中，M为斜齿轮副中参与啮合的轮齿对数；εβ为斜齿轮端面重合度和轴向重合度中数值较小的一个；εα为两个重合度中的另外一个；εγ为斜齿轮的整体重合度；zp为主动齿轮的齿数；Θ为主动齿轮旋转的角度，计算公式如下：Θ＝ωptn则其他参与啮合的轮齿的角度为： 式中，ωp为主动齿轮旋转速度；tn为工况开始至此刻的时间；X为所选基准轮齿在所有啮合轮齿中的序号；zM为所有其他参与啮合的轮齿的序号；Pbt为基圆端面齿距，计算公式为：Pbt＝πmncosβ；步骤S32中参与啮合的轮齿对上啮合线长度计算公式为： 式中，εmin＝minεε,εβ和εmax＝maxεε,εβ分别为端面重合度和轴向重合度中较小和较大值，Lmax该斜齿轮副上的最长接触线长度，计算公式为： 步骤S34中此时刻参与啮合的主动齿轮和被动齿轮的直齿切片的啮合半径范围为： 式中主动齿轮和被动齿轮上直齿切片啮合半径的为：1当εαεβ时，主动齿轮： 从动齿轮： 2当εαεβ时，主动齿轮： 从动齿轮： 上述式中： αt＝arctantanαcosβ式中，N1N2为轮齿副的作用线；B1B2为轮齿副实际啮合线；N1B1为作用线起点到实际啮合线起点的距离；N1B2为作用线起点到实际啮合线终点的距离；Rap、Rag分别为主动和被动齿轮的齿顶圆半径；OpB1、OgB1分别为主动齿轮Op和从动齿轮中心Og到B1的距离；Rp、Rg分别为主动和被动齿轮的分度圆半径；αt为齿轮端面压力角；α为分度圆压力角；β为齿轮螺旋角；步骤S35中此时刻参与啮合的主动齿轮和被动齿轮的直齿切片的啮合刚度计算公式为：Kjirji＝A0+A1Xj+A2+A3XjRji-rjm1+Xj其中： 式中，Kjirji为第i个i＝1,2...,N主被动轮齿j＝p,g的端面直齿切片刚度；Xj为主被动轮齿的齿顶修正系数，m为法向模数；Rji为此刻第i个i＝1,2...,N主被动轮齿j＝p,g端面啮合半径；rj、zj根据j＝p,j＝g分别表示为主动齿轮p、被动齿轮g的节圆半径和齿数；结合S34中此时刻的主被动齿轮上参与啮合的轮齿切片的啮合半径范围，计算参与啮合的各个轮齿的刚度为： 步骤S4：根据S3中直齿切片的刚度计算斜齿轮副中参与啮合的各个轮齿对的啮合刚度；步骤S5：根据S4中此时刻斜齿轮参与啮合的各个轮齿对的啮合刚度，计算斜齿轮副的啮合刚度；步骤S6：根据S5中该时刻斜齿轮副的啮合刚度，依此类推，计算实际工况下，各个离散时刻斜齿轮副的啮合刚度，即可快速计算出实际工况下该斜齿轮副的时变啮合刚度；在步骤S4中根据主动轮齿和被动轮齿啮合的串联关系，计算斜齿轮上参与啮合的各个轮齿对的啮合刚度： 其中，Kpi和Kgi分别为第i个i＝1,2...,N轮齿中主动齿轮的刚度，CFi为载荷分配系数；在步骤S5中根据斜齿轮上参与啮合的各个轮齿对的啮合刚度，依据各对啮合轮齿对的并联关系，则斜齿轮副的啮合刚度为： 式中，λxx＝1,2,…,N表示各齿轮副的载荷分配比，CλxF为对应的载荷系数。

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