基于三维软件操作的通用齿面接触分析方法技术

本发明专利技术公开了基于三维软件操作的通用齿面接触分析方法，包括如下步骤：在三维软件里导入齿轮副并进行定位装配，使主、从动轮齿面不干涉，完成初始装配；主动轮绕其转轴转动角度∠1，从动轮绕其轴转动角度∠2；若主、从动轮发生干涉，则从动轮向其上述转动方向的反方向转动若干个微小角度△X,直至不发生干涉；若主、从动轮不发生干涉，则从动轮向其上述转动方向的同向转动若干个角度△X，直至从动轮首次与主动轮相交产生干涉，从动轮停止转动；记录从动轮由初始装配状态转动至微干涉状态的转动角度和保存微干涉状态下主、从动轮的齿面求交图；出现微干涉状态后，重复以上步骤，直至齿面的啮合过程结束。

【技术实现步骤摘要】
基于三维软件操作的通用齿面接触分析方法
本申请涉及齿轮传动
，尤其涉及基于三维软件操作的通用齿面接触分析方法。
技术介绍
齿面接触分析能够对齿轮副传动过程中的啮合质量进行全面评估，对于缩短产品试制周期、降低试制成本、提高产品质量具有重要的意义。齿面接触分析是根据齿轮副的装配、齿面几何信息得到齿轮副在啮合过程中的齿轮转角及齿面接触椭圆(或接触区域)的参数，难点是确定接触椭圆中心点(接触点)位置和接触椭圆参数。传统的齿面接触分析方法有理论计算、有限元分析和滚检试验。采用理论计算方法，操作者需要掌握齿轮齿面的数学模型，并通过求解啮合方程来得到分析结果，对于不同的齿轮副，齿面数学模型不同，且对复杂齿面齿轮，容易出现求解不稳定，计算复杂的情况，从而对操作者的理论基础要求比较高；采用有限元分析方法，需要在获得齿轮三维模型的基础上，通过专业的有限元软件进行网格划分，建立有限元分析模型，然后通过有限元求解器进行求解，操作步骤及涉及的软件较多，耗费时间长，且操作者需具备较深的有限元方面的知识；采用滚检试验，滚检试验需完成齿轮副的实际加工，使用专用的滚检试验机进行试验，成本高，时间长。
技术实现思路
本专利技术针对上述现有的齿面接触分析方法十分复杂、不易操作的问题做出改进，提供基于三维软件操作的通用齿面接触分析方法。为解决上述技术问题，基于三维软件操作的通用齿面接触分析方法，包括如下步骤：S1：在三维软件里导入齿轮副三维模型并对齿轮副三维模型进行定位装配，使主动轮与从动轮齿面不存在干涉现象，完成齿轮副的初始装配；S2：齿轮副划分主动轮和从动轮，主动轮绕其转轴转动角度∠1，从动轮绕其轴转动角度∠2，∠2＝∠1*N1/N2，N1与N2分别是主动轮和从动轮的齿数，此时，主动轮与从动轮为初始状态；S3：步骤S2中，若主动轮与从动轮发生干涉，则从动轮向其在步骤S2中转动方向的反方向转动若干个微小角度△X,直至主动轮与从动轮不发生干涉；S4：步骤S2中，若主动轮与从动轮不发生干涉，则从动轮向其在步骤S2中转动方向的同向转动一个微小角度△X；在主动轮与从动轮发生干涉前，从动轮重复转动△X，直至从动轮首次与主动轮相交产生干涉，此时从动轮停止转动，此时主动轮与从动轮为微干涉状态；S5:在微干涉状态下，记录从动轮由初始装配状态转动至微干涉状态的转动角度和以图片形式保存微干涉状态下主动轮和从动轮的齿面求交图；S6：在步骤S4出现微干涉状态后，重复S2-S5的步骤，直至齿面的啮合过程结束。作为上述基于三维软件操作的通用齿面接触分析方法的一种改进，步骤S1包括：S11：在三维软件中导入齿轮副三维模型；S12：在完成齿轮副的轴线定位装配的基础上，固定主动轮，旋转从动轮，使从动轮与主动轮齿面不干涉。作为上述基于三维软件操作的通用齿面接触分析方法的一种改进，把主动轮从初始状态到齿面的啮合过程结束的整个过程转动的角度设为θ，把一对齿面的啮合过程的离散份数设为N，∠1＝θ/N。作为上述基于三维软件操作的通用齿面接触分析方法的一种改进，0°<△X<0.03°。作为上述基于三维软件操作的通用齿面接触分析方法的一种改进，利用三维软件的“测量”命令，当测量的距离等于零时，主动轮与从动轮为干涉，当测量的距离大于零时，主动轮与从动轮为不干涉。作为上述基于三维软件操作的通用齿面接触分析方法的一种改进，主动轮与从动轮外啮合，在步骤S2中，主动轮转动角度∠1时与从动轮转动角度∠2时转向相反。作为上述基于三维软件操作的通用齿面接触分析方法的一种改进，主动轮与从动轮内啮合，在步骤S2中，主动轮转动角度∠1时与从动轮转动角度∠2时转向相同。与现有技术相比，本专利技术具有如下优点：本专利技术基于三维软件操作的通用齿面接触分析方法，将已有的齿轮副三维模型导入三维软件中进行简单的几何操作，得到齿轮啮合时的微干涉状态，并将微干涉状态下主、从动轮干涉产生的交线视为接触椭圆。整个啮合过程中产生的所有微干涉状态下主、从动轮干涉产生的交线形成了齿轮啮合过程中的接触区域，分析接触区域是否产生边缘接触，当接触区域发生在齿面边缘的时认为发生边缘接触。综上可知，操作者只需在软件里进行简单操作即可得到接触区域，并可直观地判断是否产生边缘接触，直观地分析评价齿轮的啮合性能，无需具备求解啮合方程的理论知识，也不涉及复杂的有限元分析工作，克服了现有的齿面接触分析方法十分复杂、不易操作的问题。【附图说明】为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。图1为本申请基于三维软件操作的通用齿面接触分析方法中主动轮和从动轮干涉状态图；图2为本申请基于三维软件操作的通用齿面接触分析方法中主动轮和从动轮干不涉状态图；图3为本申请基于三维软件操作的通用齿面接触分析方法中主动轮和从动轮啮合过程中的一个求交图，图中椭圆为接触椭圆；图4为本申请基于三维软件操作的通用齿面接触分析方法中主动轮和从动轮啮合过程中多个求交分析图的合并，图中的接触椭圆组成接触区域。【具体实施方式】为了使本申请所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。基于三维软件操作的通用齿面接触分析方法，包括如下步骤：S1：在三维软件里导入齿轮副三维模型并对齿轮副三维模型进行定位装配，使主动轮与从动轮齿面不存在干涉现象，完成齿轮副的初始装配；其中，步骤S1又包括：S11：在三维软件中导入齿轮副三维模型；S12：在完成齿轮副的轴线定位装配的基础上，固定主动轮，旋转从动轮，使从动轮与主动轮齿面不干涉，如图2所示；在三维软件中可通过“平移”命令，“相和”命令等命令，实现主动轮与从动轮的轴线定位装配；然后固定主动轮，从动轮绕其轴线转动，使主动轮和从动轮呈啮合状，利用三维软件的“距离测量”命令，当测量的距离等于零时，主动轮与从动轮产生了干涉，此时需转动调节从动轮的位置，最终使主动轮与从动轮不干涉，即测量的距离大于零。此时为初始装配状态；S2：齿轮副划分主动轮和从动轮，主动轮绕其转轴转动角度∠1，从动轮绕其轴转动角度∠2，∠2＝∠1*N1/N2，N1与N2分别是主动轮和从动轮的齿数，此时，主动轮与从动轮为初始状态；其中，若主、从动轮外啮合时，主、从动轮的齿轮转向相反，即∠1和∠2逆向转动；若主、从动轮内啮合时，主、从动轮的齿轮转向相同，即∠1和∠2同向转动；把主动轮从初始状态到齿面的啮合过程结束的整个过程转动的角度设为θ，把齿面的啮合过程的离散采样份数设为N，∠1＝θ/N。理论上，θ＝360°/N1，N1为主动轮的齿数，N为自定义量(即采样数)。∠1的大小设定与针对一对齿面的啮合过程的采样数量相关。在一对齿面的啮合过程中，为了本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于三维软件操作的通用齿面接触分析方法，其特征在于，包括如下步骤：/nS1：在三维软件里导入齿轮副三维模型并对齿轮副三维模型进行定位装配，使主动轮与从动轮齿面不存在干涉现象，完成齿轮副的初始装配；/nS2：齿轮副划分主动轮和从动轮，主动轮绕其转轴转动角度∠1，从动轮绕其轴转动角度∠2，∠2＝∠1*N

【技术特征摘要】
1.基于三维软件操作的通用齿面接触分析方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：在三维软件里导入齿轮副三维模型并对齿轮副三维模型进行定位装配，使主动轮与从动轮齿面不存在干涉现象，完成齿轮副的初始装配；
S2：齿轮副划分主动轮和从动轮，主动轮绕其转轴转动角度∠1，从动轮绕其轴转动角度∠2，∠2＝∠1*N1/N2，N1与N2分别是主动轮和从动轮的齿数，此时，主动轮与从动轮为初始状态；
S3：步骤S2中，若主动轮与从动轮发生干涉，则从动轮向其在步骤S2中转动方向的反方向转动若干个微小角度△X,直至主动轮与从动轮不发生干涉；
S4：步骤S2中，若主动轮与从动轮不发生干涉，则从动轮向其在步骤S2中转动方向的同向转动一个微小角度△X；在主动轮与从动轮发生干涉前，从动轮重复转动△X，直至从动轮首次与主动轮相交产生干涉，此时从动轮停止转动，此时主动轮与从动轮为微干涉状态；
S5:在微干涉状态下，记录从动轮由初始装配状态转动至微干涉状态的转动角度和以图片形式保存微干涉状态下主动轮和从动轮的齿面求交图；
S6：在步骤S4出现微干涉状态后，重复S2-S5的步骤，直至齿面的啮合过程结束。


2.根据权利要求1所述的基于三维软件操作的通用齿面接触分析方法，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：周元生，王圣晖，卢少凡，唐进元，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43