[发明专利]考虑复杂基体与裂纹扩展路径的直齿轮啮合刚度计算方法

摘要

本发明涉及一种考虑复杂基体与裂纹扩展的直齿轮啮合刚度计算方法，该方法基于有限元理论获得啮合齿轮主从动轮的总体柔度矩阵，确定每个啮合位置下可能接触点的整体柔度矩阵；引入非线性赫兹接触理论，计算每个啮合位置下可能接触点的接触柔度矩阵；将可能接触点的整体柔度矩阵、接触柔度矩阵和初始间隙向量引入变形协调方程，计算该啮合位置的啮合刚度。该方法可以同时考虑由断裂力学获得的裂纹扩展路径，且可同时考虑复杂基体结构(包括腹板结构和减重孔结构)对直齿轮啮合刚度的影响。本发明方法可以计算同时考虑齿轮腹板结构、减重孔结构和裂纹扩展路径的直齿轮啮合刚度。本发明方法结果采用三维接触有限元方法进行了验证，结果说明本发明方法对于计算含裂纹的复杂基体齿轮啮合刚度存在较高精度。

主权项

1.一种考虑复杂基体与裂纹扩展路径的直齿轮啮合刚度计算方法，其特征在于，其包括如下步骤：S1、确定直齿轮副参数，其参数包括基本参数、腹板参数、减重孔参数和初始裂纹参数；S2、根据所述直齿轮副的基本参数与初始裂纹参数，采用有限元软件进行裂纹扩展路径的模拟；S3、基于步骤S1中直齿轮副参数，借助有限元软件建立考虑减重孔参数的有限元网格模型，将含裂纹路径或无裂纹路径和减重孔的网格模型节点与单元信息导入MATLAB软件，基于有限元理论即通过控制有限元理论中平面四节点单元厚度考虑齿轮辐板参数与承载轮齿接触分析方法，进行包含复杂基体与裂纹路径的主从动齿轮柔度矩阵的计算；S4、根据S3中获得的主从动轮柔度矩阵，将其引入变形协调方程，并结合赫兹接触理论，进行静态传递误差x_s的求解，并进行啮合刚度k的计算。