[发明专利]含随机扰动齿面磨损的直齿轮啮合刚度生成方法

权利要求书

1.一种含随机扰动齿面磨损的直齿轮啮合刚度生成方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：确定齿轮的齿面累计磨损量；

步骤2：根据步骤1中确定的磨损量确定齿轮磨损量的随机扰动量和含随机扰动量的齿面累计磨损量；

步骤3：确定齿轮副啮合过程中由于弯曲、剪切产生的变形；

步骤4：确定齿轮副啮合过程中载荷作用点到轮齿中线和啮合线交点间，由于接触而产生的基础部分的变形量；

步骤5：确定齿轮副啮合过程中基础部分的变形量；

步骤6：确定单个齿轮中线和啮合线交点在啮合线方向的变形量；

步骤7：然后利用步骤1-6中的数据确定轮齿的时变啮合刚度。

2.根据权利要求1所述的含随机扰动齿面磨损的直齿轮啮合刚度生成方法，其特征在于：

步骤1中采用Archard磨损模型来确定齿轮齿面累计磨损量，假设轮齿的中线方向为y方向，垂直轮齿中线的方向为x方向，表达式如公式(1)所示：

其中，H_i,j为齿轮传动系统运行i次时，齿轮j(j＝1，2)的齿面累积磨损量；θ_j为主、从动齿轮的转角位移，和是主从动齿轮的滚动速度；k是磨损系数；p是最大接触力；a是啮合处的Herz接触半宽。

3.根据权利要求2所述的含随机扰动齿面磨损的直齿轮啮合刚度生成方法，其特征在于：

步骤1中最大接触力为：

p＝T₁/r₁＝T₂/r₂ (2)

其中，T₁，T₂是主、从动齿轮的转矩；r₁，r₂是分度圆半径；

步骤1中转角位移为：

θ_j＝ω_jt+θ_0j (3)

其中，ω_j是齿轮角速度；θ_0j是初始位置时刻齿轮的角位移。

4.根据权利要求3所述的含随机扰动齿面磨损的直齿轮啮合刚度生成方法，其特征在于：

步骤2中，根据确定的齿面磨损量，确定齿轮磨损量的随机扰动服从正态分布N(H_i,j，σ²)；其中σ²为齿面磨损的方差；则含随机扰动量的齿面累计磨损量表达式为：

δ_Wj＝H_i,j+N(H_i,j,δ²) (4)。

5.根据权利要求4所述的含随机扰动齿面磨损的直齿轮啮合刚度生成方法，其特征在于：

步骤3：确定动齿轮副啮合过程中由于弯曲、剪切产生的变形量，表达式为：

其中，E_j是齿轮的弹性模量；B_j为齿宽；α是压力角；h_xj是齿轮的载荷所在直线和轮齿中线的交点到过轮齿中线且与齿根圆相切的直线的距离；x_j是啮合点到轮齿中线的距离；y_j是啮合点到载荷作用点和轮齿中线的交点的距离；

齿轮的载荷所在直线和轮齿中线的交点到过轮齿中线且与齿根圆相切的直线的距离h_xj为：

其中，h_j是载荷作用点到轮齿中线的距离；r_cj是齿轮的齿根圆半径；S_Fj是圆周方向齿轮轮齿上相切齿根圆的两侧齿廓间的长度；

圆周方向齿轮轮齿上相切齿根圆的两侧齿廓间的长度S_Fj为：

其中，z_j是齿轮的齿数；α_Fj是齿根圆压力角。