[发明专利]一种考虑错位量影响的准双曲面齿轮接触计算方法

说明书

本发明涉及一种考虑错位量影响的准双曲面齿轮接触计算方法，包括以下步骤：建立准双曲面齿轮有限元接触计算模型；进行不考虑错位量影响的齿轮有限元接触计算，求取等效啮合力作用方向单位矢量和等效啮合节点坐标；建立齿轮传动系统有限元模型；进行齿轮传动系统有限元模型静力学求解，求取齿轮中心梁单元节点位移矢量和错位量参考节点位移矢量；改变准双曲面齿轮有限元接触计算模型的方位；进行考虑错位量影响的齿轮有限元接触计算；进行考虑错位量影响的齿轮有限元接触计算与传动系统有限元模型静力学求解之间的迭代求解，求取齿轮有限元接触计算模型与传动系统有限元模型的静力学平衡状态，计算准确考虑错位量影响的准双曲面齿轮接触计算结果。

技术领域

本发明涉及一种齿轮接触计算方法，尤其涉及一种考虑错位量影响的准双曲面齿轮接触计算方法。

背景技术

准双曲面齿轮广泛应用于驱动桥、变速箱等机械传动系统，齿轮传动系统受载变形，会引起齿轮错位，导致齿轮的啮合状态发生变化。为了确保准双曲面齿轮设计满足性能要求，通常需要对其进行加载接触分析(LTCA，Loaded Tooth Contact Analysis)，利用Abaqus等商用有限元分析软件能够有效实现齿轮的接触计算。但是，采用有限元接触计算方法对包含多个滚动轴承的齿轮传动系统进行分析时，考虑到轴承的每个滚子与滚道之间均存在接触关系，受收敛性和计算规模的限制，现有研究往往在建模时忽略了滚动轴承、壳体等其他传动系统部件，仅对单对齿轮副进行有限元接触计算，没有考虑由传动系统受载变形引起的齿轮错位量对齿轮接触计算的影响。为了实现对包含多个滚动轴承的齿轮传动系统的数值模拟，解析形式的非线性轴承单元和准双曲面齿轮等效啮合单元被应用于齿轮传动系统模型，但准双曲面齿轮的等效啮合参数通常根据理论公式求得，没有考虑齿面摩擦和齿轮非线性接触状态的影响，且缺乏将传动系统静力学计算求得的齿轮错位量准确体现在齿轮有限元接触计算模型中的有效手段。因为准双曲面齿轮啮合状态与轴承非线性刚度存在耦合，所以需要一种能够准确考虑准双曲面齿轮啮合状态和包含多个非线性轴承单元的传动系统之间耦合影响的计算方法，以准确实现考虑错位量影响的准双曲面齿轮接触计算。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种考虑错位量影响的准双曲面齿轮接触计算方法，能够准确考虑准双曲面齿轮啮合状态和包含多个非线性轴承单元的传动系统之间耦合影响，准确实现考虑错位量影响的准双曲面齿轮接触计算。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种考虑错位量影响的准双曲面齿轮接触计算方法，包括以下步骤：

1)建立准双曲面齿轮有限元接触计算模型；

2)进行不考虑错位量影响的齿轮有限元接触计算，求取等效啮合力作用方向单位矢量N和等效啮合节点坐标R；

3)根据等效啮合力作用方向单位矢量N和等效啮合节点坐标R，建立齿轮传动系统有限元模型；

4)进行齿轮传动系统有限元模型静力学求解，求取齿轮中心梁单元节点位移矢量δ_o1和δ_o2以及错位量参考节点位移矢量δ_p1和δ_p2；

5)根据齿轮中心梁单元节点位移矢量δ_o1和δ_o2以及错位量参考节点位移矢量δ_p1和δ_p2，改变准双曲面齿轮有限元接触计算模型的方位；进行考虑错位量影响的齿轮有限元接触计算，求取考虑错位量影响的等效啮合力作用方向单位矢量N′和等效啮合节点坐标R′；

6)进行考虑错位量影响的齿轮有限元接触计算与传动系统有限元模型静力学求解之间的迭代求解，求取齿轮有限元接触计算模型与传动系统有限元模型的静力学平衡状态，并计算准确考虑错位量影响的准双曲面齿轮接触计算结果。

所述步骤1)中建立准双曲面齿轮有限元接触计算模型包括以下步骤：