[发明专利]一种斜齿轮副对角修形量的计算方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种斜齿轮副对角修形量的计算方法。用于汽车变速器齿轮系统的优化设计。 

背景技术

国内外理论研究与实践表明，在齿轮传动过程中，由于轮齿受载变形加上加工制造误差，当轮齿进入啮合和脱离啮合区时，不可避免地要产生冲击和噪声，同时沿齿向的载荷分布也不是完全均匀的。在齿轮设计及制造过程中，单纯依靠提高齿轮精度，使之沿齿高尽可能接近于理论齿形，沿齿向尽可能平直，这种方法不仅对齿轮传动特性的改善有限，反而大大增加了成本。试验、理论分析和生产实践均表明：在高速、重载情况下，符合理论齿形的轮齿反而不能满足低振动和低噪声的要求，而通过齿轮修形可以在成本基本不增加的前提下有效改善齿轮承载性能，并减小振动和噪声。 

对角修形是一种主要针对斜齿轮的修形方式。在轮齿啮合过程中，当轮齿进入啮合时，对角修形量为最大值，随着啮合接触线由啮入端向啮出端移动，对角修形量先逐渐减小，啮合接触线到达轮齿中部时对角修形量最小，然后对角修形逐渐增大，当啮合接触线到达啮出端时，对角修形量达到最大值。同一条啮合接触线上的对角修形量基本相同，最大对角修形量位于轮齿啮入和啮出的端部。对角修形后的齿面与原渐开线齿面沿接触线相切，且齿对间基本保持全长接触，对重合度影响较小。哈尔滨工业大学的王宪法和李华敏在《窄斜齿轮对角修形的最佳修形量计算及修形区域的选择》一文中提出了一种以降低齿轮啮合刚度波动为前提的计算方法，其最佳修形量计算公式为：δ_m=Δs₀+ΔE。上述公式虽然可以降低齿轮啮合的刚度波动，但由于没有考虑到齿轮传动的传递误差以及齿面载荷分布，因此对齿轮传动过程中存在的振动与噪声，不能进行有效控制。 

发明内容

本发明公开了一种斜齿轮副对角修形量的计算方法，以齿轮传动的传递误差以及齿面载荷分布为指标，基于斜齿轮对角修形的几何定义，从齿轮几何学角度出发，根据齿轮啮合原理提出的斜齿轮副对角修形量计算方法。通过选取适当的对角修形量来达到汽车变速器减振降噪的目的，以克服现有技术中存在的缺陷。 

本发明技术方案是这样实现的：一种斜齿轮副对角修形量的计算方法，其特点是：根据 齿轮传动的传递误差以及齿面载荷分布，建立斜齿轮对角修形量方程Δ_ip、Δ_iw，然后建立主动轮对角修形后的工作齿面方程、被动轮对角修形和传递误差后的工作齿面方程；斜齿轮副两啮合工作齿面满足瞬时相切的条件，并转化为求两啮合齿面间距最短及法向量角度偏差最小的优化问题，求解方程得到的最优解Δ_p和Δ_w即为实际对角修形量的参考值，通过选取对角修形量计算得到的斜齿轮副，使汽车变速器达到减振和降噪；具体计算步骤如下： 

A)建立斜齿轮对角修形量的方程： 

Δ_ip=[2Δ_pΨ_ip/Ψ_maxp-Δ_p](Φ_kp-Φ_p＇)/(Φ_ap-Φ_p＇),Φ_1p≤Φ_kp≤Φ_2p,0≤Ψ_ip≤Ψ_maxp    (1) 

Δ_iw=[2Δ_wΨ_iw/Ψ_maxw-Δ_w](Φ_kw-Φ_w＇)/(Φ_aw-Φ_w＇),Φ_1w≤Φ_kw≤Φ_2w,0≤Ψ_iw≤Ψ_maxw  (2)