[发明专利]一种行星轮系内部动态啮合力和动态摩擦力测试方法

说明书

本发明公开了一种行星轮系内部动态啮合力和动态摩擦力测试方法。所述行星轮系内部动态啮合力测试方法，包括以下步骤；S1，分别获取太阳轮和齿圈基于有限元的啮合力‑齿根应变曲面和基于实测的啮合力‑齿根应变曲面；筛选试验齿根应变有效脉冲；S2，根据太阳轮和齿圈的基于有限元的啮合力‑齿根应变曲面和基于实测的啮合力‑齿根应变曲面，分别插值计算各应变片测点的太阳轮和齿圈的基于有限元的等效啮合力矩阵F_ss和基于实测的等效啮合力矩阵F_se；S3，根据太阳轮和齿圈的基于有限元的等效啮合力矩阵F_ss以及基于实测的等效啮合力矩阵F_se，计算综合等效啮合力，得到综合等效啮合力矩阵F_st。

技术领域

本发明涉及机械传动领域，具体涉及一种行星轮系内部动态啮合力和动态摩擦力测试方法。

背景技术

行星轮系是机械传动领域的一种重要形式，由于其高功率、高效率、结构紧凑而在机械行业里得到广泛的应用。行星轮系的内部动态力是指行星轮系运行过程的动态啮合力与动态摩擦力，是影响行星轮系寿命的重要因素。通过测试的手段，检测行星轮系运动过程中的内部动态力，能够为行星轮系的设计、维护、检修提供充分的数据支持。

传统的行星轮系内部动态力测试方法，通过有限元仿真或经验公式法等获得啮合力与齿根应力的映射关系，再通过试验测试获得实际的齿根应力，依据映射关系，得到实际的啮合力。但传统的测试方法没有考虑到行星轮系内部动态力的对称性与特异性，和试验测试的偶然性与误差性，具有以下缺点：

1)由于行星轮系存在安装误差与加工误差，导致通过有限元仿真或经验公式法等方法，不能准确地获得反应试验时的应变与啮合力的映射关系，最终导致传统行星轮系内部动态力测试方法，不能准确地反应实际行星轮系内部动态力。

2)由于应变片粘贴的位置、方向存在误差，导致基于有限元仿真等方法获得的应变与啮合力的映射关系，不能准确反应实际每组应变片应变与啮合力映射关系的特异性，最终导致传统行星轮系内部动态力测试方法，不能准确地反应实际行星轮系内部动态力。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中所存在的传统的测试方法没有考虑到行星轮系内部动态力的对称性与特异性，和试验测试的偶然性与误差性的不足，提供一种能准确地反应实际行星轮系内部动态力的行星轮系内部动态啮合力和动态摩擦力测试方法。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

第一方面，本发明实施例提供一种行星轮系内部动态啮合力测试方法，包括以下步骤；

S1，基于有限元和实验测量的方法分别获取太阳轮和齿圈各啮合位置的齿根在不同大小的压力下的应力情况，得到基于有限元的啮合力-齿根应变曲面和基于实测的啮合力-齿根应变曲面；计算太阳轮和齿圈的啮合周期以及啮合脉冲长度；根据啮合周期与啮合脉冲长度，筛选试验齿根应变有效脉冲；

S2，根据太阳轮和齿圈的基于有限元的啮合力-齿根应变曲面，插值计算各应变片测点的太阳轮和齿圈的基于有限元的等效啮合力矩阵F_ss；

根据基于实测的啮合力-齿根应变曲面，插值计算各应变片测点的太阳轮和齿圈的基于实测的等效啮合力矩阵F_se；

S3，根据太阳轮和齿圈的基于有限元的等效啮合力矩阵F_ss以及基于实测的等效啮合力矩阵F_se，计算太阳轮和齿圈每个测点在完整啮合周期上的综合等效啮合力，太阳轮和齿圈所有测点的综合等效啮合力组成太阳轮和齿圈的综合等效啮合力矩阵F_st。

优选地，所述步骤S1通过以下步骤获取基于有限元的啮合力-齿根应变曲面：

S111，建立太阳轮和齿圈的有限元模型，设定啮合步长，得到啮合步数n；