[发明专利]一种弧齿锥齿轮设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种弧齿锥齿轮设计方法，适用于汽车等领域的弧齿锥齿轮(齿宽系数一定，螺旋角一定)的设计方法。

背景技术

弧齿锥齿轮传动具有承载能力高、运动平稳、噪声小等优点，因而在高速重载传动中获得了广泛的应用。弧齿锥齿轮传动高的可靠度要求，必然导致齿轮体积增大、质量增加。因此，研究弧齿锥齿轮传动的可靠性优化设计，实现最大限度地减小体积、减轻重量，符合客观实际需要。

目前研究齿轮传动可靠性优化设计的方法有复合形法、可行枚举法、MDCP法等。复合形法和可行枚举法，均采用整型点圆整法，即将所有的设计变量都看作连续变量，求得最优解，再将其圆整到离散的最近点。可见这种方法求得的最优解未必是真正的最优解，而且初值选取苛刻，收敛性难以判断，因此很难找出最优解。MDCP法虽然适合工程设计的混合离散变量求解，但是存在计算过程复杂、参数不易控制等缺点。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种弧齿锥齿轮设计方法，一种可行域内目标曲线逼近法寻求齿轮传动的最优解，适用于工程设计中的混合离散变量求解。

技术方案

一种弧齿锥齿轮设计方法，其特征在于步骤如下：

步骤1建立坐标系：以小弧齿锥齿轮齿数z为横坐标，横坐标零点z＝z_min，步距z_step＝1，终点z＝z_max；以大端端面模数m_t为纵坐标，纵坐标零点m_t＝1.5，步距小于等于0.25，但不为零，终点m_t＝m_tmax；所述z_min在12～20之间取值，z_max在30～50之间取值，m_tmax大于m_tmin；

步骤2绘制曲线：

绘制满足接触强度约束的齿数-模数曲线：

步骤a1.根据齿轮传动的接触强度许用可靠度[R_H]，查标准正态分布表获得对应的接触强度许用可靠度指标[β_H]；所述的[R_H]≤1；

步骤b1.在横坐标零点z＝z_min坐标点，逐点计算m_t＝i时的可靠度指标i为纵坐标上按照步距增加的模数坐标值；其中：根据齿轮设计手册得到该组参数下齿轮传动许用接触应力σ_HP和计算接触应力σ_H，并根据可靠性设计理论中的变异系数法确定σ_HP的均值和均方差以及σ_H的均值和均方差

步骤c1.当β_H＞[β_H]时，得到坐标系中齿数和模数的交点；

步骤d1.按照横坐标步距改变z值，重复步骤b1～步骤d1，直到z＝z_max终止；

步骤e1.将步骤b～d得到的所有齿数和模数的交点连接得到满足接触强度约束的齿数-模数曲线；

绘制满足弯曲强度约束的齿数-模数曲线：

步骤a2.根据齿轮传动的弯曲强度许用可靠度[R_Fj]，查标准正态分布表获得对应的弯曲强度许用可靠度指标[β_Fj]；所述的[R_Fj]≤1；j＝1表示小弧齿锥齿轮，j＝2表示大弧齿锥齿轮；

步骤b2.在横坐标零点z＝z_min坐标点，逐点计算m_t＝i时的可靠度指标

i为纵坐标上按照步距增加的模数坐标值；其中：根据齿轮设计手册得到该组参数下齿轮传动许用弯曲应力σ_FPj和计算弯曲应力σ_Fj，并根据可靠性设计理论中的变异系数法确定σ_FPj的均值和均方差以及σ_Fj的均值和均方差

步骤c2.当β_Fj＞[β_Fj]时，得到坐标系中齿数和模数的交点；

步骤d2.按照横坐标步距改变z值，重复步骤b2～步骤d2，直到z＝z_max终止；

步骤e2.将步骤b～d得到的所有齿数和模数的交点连接得到满足弯曲强度约束的齿数-模数曲线；

绘制纵向重合度曲线：