[发明专利]斜齿圆柱齿轮副热弹啮合刚度计算方法和装置

说明书

本发明提供了一种斜齿圆柱齿轮副热弹啮合刚度计算方法和装置，该方法包括，获取齿轮副几何参数及工况参数，通过几何及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，将啮合周期离散等分成一定数量时刻，计算接触线长度，然后根据预先选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所述直齿切片总数，从而计算各个直齿切片接触点的载荷大小，并考虑到时变摩擦系数，计算出直齿切片的热刚度和弹性刚度，最后算出齿轮副热弹啮合刚度。

技术领域

本发明涉及机械传动系统动力学技术领域，尤其涉及一种斜齿圆柱齿轮副热弹啮合刚度计算方法和装置。

背景技术

渐开线齿轮传动系统啮合特性决定了齿轮副间的啮合刚度是周期性变化的，且刚度是传动系统内部重要激励源之一。因此，准确计算，特别是在高速重载条件下工作的齿轮副啮合刚度，是评价传动系统动力学特性及开展减振降噪优化设计的重要前提。现有研究主要聚焦于渐开线直齿圆柱齿轮热弹啮合刚度计算，不同于直齿轮副，斜齿圆柱齿轮副啮合过程中，接触线长度是逐渐变化的，载荷及摩擦系数沿接触线长度方向分布不均匀，使得该类型齿轮副啮合热弹刚度的计算不够接近实际情况。

发明内容

鉴于上述问题，本发明实施例提供一种斜齿圆柱齿轮副热弹啮合刚度计算方法。

本发明实施例提供了一种斜齿圆柱齿轮副热弹啮合刚度计算方法，方法包括：

获取齿轮副的几何参数及工况参数；

根据几何参数和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；

将整数倍于啮合周期的时间段离散为若干时刻，并且根据齿轮基圆端面齿距及齿轮副总重合度计算在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，并根据接触线长度计算得到直齿切片总数；

根据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；

根据几何参数和工况参数计算接触点处的时变摩擦系数；

根据时变摩擦系数和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。

进一步的，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(i＝1，2，…,ceil(ε)×N_t)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，β_b为齿轮基圆柱上的螺旋角，b为齿宽，ε_α为齿轮副端面重合度，ε为齿轮副总重合度，P_bt为齿轮基圆端面齿距；

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；

啮合周期T_m计算公式为：

T_m＝p_bt/v；

齿轮基圆端面齿距计算公式为：