[发明专利]一种计算带有边缘接触的齿间载荷分配方法有效

专利信息
申请号: 201510044228.5 申请日: 2015-01-29
公开(公告)号: CN104615878B 公开(公告)日: 2017-12-29
发明(设计)人: 项云飞;赵宁;郭辉;王宇泽;刘家企 申请(专利权)人: 西北工业大学
主分类号: G06F19/00 分类号: G06F19/00;G06F17/50
代理公司: 西北工业大学专利中心61204 代理人: 王鲜凯
地址: 710072 *** 国省代码: 陕西;61
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摘要:
搜索关键词: 一种 计算 带有 边缘 接触 载荷 分配 方法
【说明书】:

技术领域

发明属于齿轮几何学与力学分析交叉领域,具体涉及一种计算带有边缘接触的齿间载荷分配方法,特别是获得齿轮在拟真实工况下发生边缘接触的受力情况。

背景技术

进行齿轮副的准静力学分析,其中一个关键问题是如何求解各个瞬态的齿间载荷分配,当轮齿发生边缘接触时,这种求解计算将变得非常复杂,也难于求解。

目前,齿轮的受力计算分析主要采用ANSYS等有限元软件,通过有限元的方法可以计算齿轮在任何接触瞬时的齿面接触情况、齿轮应力应变情况、齿面接触压力等等,同时也能较好的处理齿轮副发生边缘接触的情况。但是采用ANSYS等有限元软件计算齿轮加载接触,通常非常麻烦,在齿轮有限元模型不精确时,得到的计算结果十分不可靠,要想得到较为精确的结果通常需要将有限元模型划分得十分细密,而导致的代价是计算所需要的机时十分长,同时对计算机的性能要求较高才能处理。可以说,采用有限元方法进行计算,其计算结果的好坏程度上很大一部分取决于有限元模型的建立,具有计算的不确定性。

方宗德学者在文献“齿轮轮齿承载接触分析(LTCA)的模型和方法,机械传动,1998,22(2),p1-3”中基于柔度系数法和变形协调条件提出了一种轮齿加载接触分析方法(LTCA),虽然在计算上相对于有限元方法具有更好的确定性,同时计算复杂度相对较小,但该方法忽略了接触柔度系数的非线性影响,以及将接触区域载荷近似处理为线接触载荷来替代实际的区域载荷,同时也没有说明对边缘接触的处理方式,因此该方法还不够完善和准确,其求解结果也不可信。

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,本发明提出一种计算带有边缘接触的齿间载荷分配方法。

技术方案

一种计算带有边缘接触的齿间载荷分配方法,其特征在于步骤如下:

步骤1、进行不考虑边缘接触的齿轮加载接触分析:

通过齿面接触分析方法得到:未施加载荷的每个啮合瞬时大小齿轮副的齿面接触时参与啮合齿面的接触位置、静态传动误差、接触点位置主曲率、主方向和诱导法曲率;

根据接触位置、静态传动误差、接触点位置主曲率、主方向和诱导法曲率建立各个接触位置上接触椭圆大小、齿面压缩量与载荷三者的关系式,并得到接触椭圆的方向;

根据多对相邻齿面静态传动误差的小齿轮转角区间,得到当小轮上基准齿面的转角为φ1时,所对应的小大齿轮的接触齿面对数m;

对各接触齿面对上施加的载荷分别为P1,P2,……Pm,根据变形协调条件和总载荷不变得到方程组:

式中,RGi为第i对齿轮接触点距转动中心的转动半径;αti表示载荷与切平面之间的夹角;Δθi为加载传动误差,T为小大齿轮传递总扭矩;

所述加载传动误差Δθi(Pi)为:

Δθi(Pi)=Δθio(Pi)+Δθic(Pi)+Δθib(Pi)(2)

式中,Δθio(Pi)为无加载传动误差,Δθic(Pi)为接触变形引起的加载传动误差,Δθib(Pi)为轮齿弯曲变形引起的加载传动误差;

对三种传动误差分量进行求解:

①求解Δθio(Pi)

式中,z1,z2为小、大齿轮的齿数;φ1为小轮上基准齿面的转角;φi2为大轮上第i对面的转角;为小轮上基准齿面的初始转角;为大轮上第i对面的初始转角;

②求解Δθic(Pi)

按Hertz接触理论建立起两轮齿压缩量δic与载荷Pi的关系,δic=f(Pi),则有:

③求解Δθib(Pi)

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