[发明专利]弧齿锥齿轮含安装误差的齿面载荷传动误差数值计算方法

说明书

本发明公开了一种弧齿锥齿轮含安装误差的齿面载荷传动误差数值计算方法，在齿面接触分析的基础上求解弧齿锥齿轮在加载和不加载条件下的齿面传动误差，且在求解过程中考虑了安装误差对传动误差的影响，能保证两齿面之间真正发生点接触。为弧齿锥齿轮的设计与分析提供有意义的思路。整个求解过程均可利用数值计算辅助软件予以实现，不存在人为因素导致的偶然性和不确定性，计算过程可通过软件实现。

技术领域

本发明属于弧齿锥齿轮设计领域，具体为一种弧齿锥齿轮含安装误差的齿面载荷传动误差数值计算方法。

背景技术

弧齿锥齿轮传动是机械工程等领域最常见、最普遍的传动形式之一，由于具有承载能力大、传动平稳、传动噪声低、传动比大、重合度高等特点，可以高效率、高可靠的传递空间内任意轴间的运动和力。而弧齿锥齿轮的传动误差作为弧齿锥齿轮齿面接触性能的评价标准之一，其与弧齿锥齿轮的冲击、振动、噪音等息息相关，直接影响着弧齿锥齿轮的运转平稳性。

为了得到优良的传动误差幅值以及传动误差曲线，必须考虑安装误差，齿形误差等多种误差对传动误差的影响。对于弧齿锥齿轮的传动误差计算，目前主要采用齿面接触分析求解不加载情况下的传动误差以及利用有限元方法求解加载条件下的传动误差，都存在人为的偶然性和不确定性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能保证求解过程确定不存在人为影响的弧齿锥齿轮含误差的齿面载荷传动误差数值计算方法。

本发明提供的这种弧齿锥齿轮齿面载荷传动误差数值计算方法，分别计算单齿啮合不加载、加载和双齿啮合不加载、加载状态下考虑安装误差的传动误差，从而分别得出单齿啮合载荷传动误差和双齿啮合载荷转动误差，包括以下步骤：

A、传动误差定义

传动误差表示的是在啮合转动过程中，从动轮的实际转角相对于理论转角的差值，即传动误差为：

其中，φ₁为小轮的转角；φ₂为大轮的转角；N1和N2分别为小轮和大轮的齿数，小轮为主动轮、大轮为从动轮；

B、单齿啮合不加载状态下的传动误差Δφ₁计算

B.1)输入机床调整卡参数、基本齿坯设计参数和刀具参数，通过齿面参数化建模，确定大、小齿轮的啮合接触状态以及坐标转换矩阵，大轮考虑安装误差的坐标转换矩阵，求解大、小齿轮精确的齿面初始点；

B.2)根据点矢重合、法矢重合以及啮合条件建立啮合接触非线性方程组(TCA方程组)；

B.3)计算大轮理论转角，求解大轮实际转角，计算传动误差，求得未知参数；

B.4)改变小轮转角，重复步骤2.2)和2.3)，如此循环迭代，直至求出在所需转角之下的大轮实际转角，即可计算出Δφ₁；

C、单齿啮合加载状态下，由于受载变形引起的传动误差Δ₁^*计算

C.1)求解齿面上接触点K到旋转轴线的距离rk、齿面主曲率δk和接触点K的螺旋角β_k和齿面接触力F；

C.2)根据主曲率δk和齿面接触力F计算齿面接触椭圆的长半轴a、短半轴b及以及齿面变形量w；

C.3)根据上述求解得出的参数，求解在载荷作用下引起的传动误差△₁^*；

单齿啮合载荷状态下的传动误差

D、双齿啮合不加载状态下的传动误差计算过程和原理与单齿啮合不加载状态下的计算一样；

E、双齿啮合加载状态下，两齿对由于受载变形引起的的传动误差计算