[发明专利]斜齿圆柱齿轮副热弹啮合刚度计算方法和装置

权利要求书

1.一种斜齿圆柱齿轮副热弹啮合刚度计算方法，其特征在于，所述方法包括：

获取齿轮副的几何参数及工况参数；

根据所述几何参数和所述工况参数计算齿轮基圆端面齿距、齿轮副总重合度及啮合周期；

将整数倍于所述啮合周期的时间段离散为若干时刻，并且根据所述齿轮基圆端面齿距及所述齿轮副总重合度计算每一时刻对应的接触线长度；

根据预先确定的切片宽度，沿齿轮轴向将接触线划分成等宽度的直齿切片，并根据所述接触线长度计算得到直齿切片总数；

根据所述工况参数计算各直齿切片上单位长度上的载荷大小，进而计算出各直齿切片接触点的载荷大小；

根据所述几何参数和所述工况参数计算所述接触点处的时变摩擦系数；

根据所述时变摩擦系数和所述直齿切片上单位长度上的载荷大小计算单个直齿切片的热刚度；

根据所述单个直齿切片的热刚度计算得到单齿对啮合热弹刚度，再结合直齿切片数，齿轮副总重合度计算得到齿轮副热弹啮合刚度；

所述计算每一时刻对应的接触线长度包括：

将每个啮合周期T_m离散为N_t个时刻，取时间段[0，ceil(ε)×T_m]，计算每一时刻i齿对的接触线长度l(i)的计算公式如下：

其中v为齿轮运转线速度，P_bt为齿轮基圆端面齿距，β_b为齿轮基圆柱上的螺旋角，ε_α为齿轮副端面重合度，ε为齿轮副总重合度，b为齿轮齿宽；

所述齿轮副总重合度的计算公式为：

ε＝ε_α+ε_β；

ε_β为齿轮副轴向重合度；

所述啮合周期T_m计算公式为：

T_m＝p_bt/v；

所述齿轮基圆端面齿距计算公式为：

式中r_b1为主动轮基圆半径，z₁为主动轮齿数。

2.根据权利要求1所述的斜齿圆柱齿轮副热弹啮合刚度计算方法，其特征在于：

所述齿轮副热弹啮合刚度通过以下公式计算：

其中k_单(i)为第i时刻单齿对啮合热弹刚度，m表示第m个参与啮合的齿对，ε为齿轮副总重合度。

3.根据权利要求2所述的斜齿圆柱齿轮副热弹啮合刚度计算方法，其特征在于：

所述单齿对啮合热弹刚度的计算公式为：

其中k_e(i)为第i时刻单齿对啮合弹性刚度，k_t(i)为第i时刻单齿对啮合热刚度。

4.根据权利要求3所述的斜齿圆柱齿轮副热弹啮合刚度计算方法，其特征在于：

所述k_e(i)第i时刻单齿对啮合弹性刚度和k_t(i)第i时刻单齿对啮合热刚度的计算公式为：

式中，k_t1(i)、k_t2(i)分别为主、从动轮单齿热刚度，k_h12(i)为单齿对赫兹接触刚度，k_e1(i)、k_e2(i)分别为主、从动轮单齿弹性刚度，上述计算公式分别如下：

k_a1、k_s1、k_b1分别为主动轮齿轴向压缩刚度、剪切刚度和弯曲刚度，k_a2、k_s2、k_b2分别为从动轮齿轴向压缩刚度、剪切刚度和弯曲刚度，Δk_t1(i,j)和Δk_t2(i,j)分别为主、从动轮的直齿切片的热刚度，N_p为直齿切片总数；

其中直齿切片总数的计算公式为：

N_p(i)＝round(l(i)cosβ_b/△y)；

△y为预先确定的直齿切片宽度，β_b为齿轮基圆柱上的螺旋角。