一种齿轮分扭传动系统静态均载的优化方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种齿轮分扭传动系统静态均载的优化方法及系统。该方法包括：获取齿轮分扭传动系统的功率和转速，并根据功率和转速确定参数特征；根据参数特征确定齿轮分扭传动系统刚度；获取输入扭矩、左分支双联轴上扭矩、右分支双联轴上扭矩以及分扭级传动比，并确定由齿轮副啮合变形引起的啮合偏转角以及由扭转变形引起的扭转偏转角；利用压铅丝法测量齿轮副间的法向侧隙；根据齿轮副间的法向侧隙确定齿轮副间的圆周侧隙；根据齿轮副间的圆周侧隙确定由齿轮副啮合变形、扭转变形以及齿轮副间的法向侧隙引起的输入轴偏转角，求解齿轮分扭传动系统静力学平衡方程，确定齿轮分扭传动系统的系统均载系数。本发明专利技术提高了系统的使用性能以及空间利用率。

【技术实现步骤摘要】
一种齿轮分扭传动系统静态均载的优化方法及系统
本专利技术涉及静态均载优化领域，特别是涉及一种齿轮分扭传动系统静态均载的优化方法及系统。
技术介绍
齿轮传动是常见的传动装置，在机械传动中有着重要的地位，因传动比准确、效率高、结构紧凑等优点而应用于各种传动机构中，圆柱齿轮分扭传动系统是基于传统齿轮传动形式而改进的新型齿轮传动系统，其具有功重比高、均载性能好、传动平稳、可靠性高等优点，因此在航空发动机、直升机主减速器以及大型轮船主减速器中被广泛使用。分扭传动系统的主要特点是将功率一分为二，减小了系统对齿轮参数的要求，减轻了整个传动系统的质量，该系统的关键技术是使各分路实现载荷的均衡，从而提高系统的使用性能。提高系统均载性能的方法主要有使用弹性元件和平衡梁等，但由于使用弹性元件和使用平衡梁的方法存在较大的缺陷，比如，使用弹性元件会使齿轮结构复杂化，使用平衡梁会增加附带机构，不利于空间的最优利用。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种齿轮分扭传动系统静态均载的优化方法及系统，以解决因使用弹性元件和使用平衡梁等用于提高齿轮分扭传动系本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种齿轮分扭传动系统静态均载的优化方法，其特征在于，包括：/n获取齿轮分扭传动系统的功率和转速，并根据所述功率和所述转速确定所述齿轮分扭传动系统的参数特征；所述参数特征包括齿轮的齿数、模数、压力角、螺旋角、弹性模量，轴的外径、内径以及阶梯轴段的长度；/n根据所述参数特征确定齿轮分扭传动系统刚度；所述齿轮分扭传动系统刚度包括齿轮副的啮合刚度以及轴的扭转刚度；所述啮合刚度包括左分支分扭级齿轮副间的啮合刚度、右分支分扭级齿轮副间的啮合刚度、左分支并车级齿轮副间的啮合刚度以及右分支并车级齿轮副间的啮合刚度；所述轴的扭转刚度包括左分支双联轴的扭转刚度以及右分支双联轴的扭转刚度；/n获取输入扭矩、左分...

【技术特征摘要】
1.一种齿轮分扭传动系统静态均载的优化方法，其特征在于，包括：
获取齿轮分扭传动系统的功率和转速，并根据所述功率和所述转速确定所述齿轮分扭传动系统的参数特征；所述参数特征包括齿轮的齿数、模数、压力角、螺旋角、弹性模量，轴的外径、内径以及阶梯轴段的长度；
根据所述参数特征确定齿轮分扭传动系统刚度；所述齿轮分扭传动系统刚度包括齿轮副的啮合刚度以及轴的扭转刚度；所述啮合刚度包括左分支分扭级齿轮副间的啮合刚度、右分支分扭级齿轮副间的啮合刚度、左分支并车级齿轮副间的啮合刚度以及右分支并车级齿轮副间的啮合刚度；所述轴的扭转刚度包括左分支双联轴的扭转刚度以及右分支双联轴的扭转刚度；
获取输入扭矩、左分支双联轴上扭矩、右分支双联轴上扭矩以及分扭级传动比；
根据所述输入扭矩、所述左分支双联轴上扭矩、所述右分支双联轴上扭矩、所述分扭级传动比以及所述齿轮分扭传动系统刚度确定由齿轮副啮合变形引起的啮合偏转角以及由扭转变形引起的扭转偏转角；所述由齿轮副啮合变形引起的啮合偏转角包括左分支分扭级啮合变形引起的偏转角、右分支分扭级啮合变形引起的偏转角、左分支并车级啮合变形引起的偏转角以及右分支并车级啮合变形引起的偏转角；所述由扭转变形引起的扭转偏转角包括左分支双联轴扭转变形引起的偏转角以及右分支双联轴扭转变形引起的偏转角；
利用压铅丝法测量所述齿轮分扭传动系统的齿轮副间的法向侧隙；所述齿轮副间的法向侧隙包括左分支分扭级齿轮副间的法向侧隙、右分支分扭级齿轮副间的法向侧隙、左分支并车级齿轮副间的法向侧隙和右分支并车级齿轮副间的法向侧隙；
根据所述齿轮副间的法向侧隙确定齿轮副间的圆周侧隙；所述齿轮副间的圆周侧隙包括输入齿轮与左分支分扭级齿轮之间的圆周侧隙、左分支并车级齿轮与输出齿轮之间的圆周侧隙、输入齿轮与右分支分扭级齿轮之间的圆周侧隙以及右分支并车级齿轮与输出齿轮之间的圆周侧隙；
根据所述齿轮副间的圆周侧隙确定由所述齿轮副啮合变形、所述扭转变形以及所述齿轮副间的法向侧隙引起的输入轴偏转角；所述输入轴偏转角包括由左分支上的齿轮副啮合变形、扭转变形以及齿轮副间的法向侧隙引起的输入轴偏转角以及由右分支上的齿轮副啮合变形、扭转变形以及齿轮副间的法向侧隙引起的输入轴偏转角；
根据所述输入扭矩、所述左分支双联轴上扭矩、所述右分支双联轴上扭矩、所述分扭级传动比以及所述输入轴偏转角确定齿轮分扭传动系统静力学平衡方程；
基于所述齿轮分扭传动系统静力学平衡方程确定齿轮分扭传动系统的系统均载系数。


2.根据权利要求1所述的齿轮分扭传动系统静态均载的优化方法，其特征在于，所述根据所述参数特征确定齿轮分扭传动系统刚度，具体包括：
利用公式Km＝(0.75εα+0.25)K′确定齿轮啮合的总刚度；其中，Km为齿轮啮合的总刚度；εα为齿轮副的端面重合度；K'为单对齿的啮合刚度；
根据所述齿轮啮合的总刚度确定齿轮副的啮合刚度；
利用公式确定扭转刚度模型；其中，Kt为扭转刚度；li为阶梯轴第i段长度；Ipi为阶梯轴第i段截面极惯性矩；n为阶梯轴不同直径段个数；G为材料的剪切弹性模量；
基于所述扭转刚度模型确定轴的扭转刚度。


3.根据权利要求2所述的齿轮分扭传动系统静态均载的优化方法，其特征在于，所述根据所述输入扭矩、所述左分支双联轴上扭矩、所述右分支双联轴上扭矩、所述分扭级传动比以及所述齿轮分扭传动系统刚度确定由齿轮副啮合变形引起的啮合偏转角以及由扭转变形引起的扭转偏转角，具体包括：
利用公式以及确定由齿轮副啮合变形引起的啮合偏转角；其中，θL1为左分支分扭级啮合变形引起的偏转角；θR1为右分支分扭级啮合变形引起的偏转角；i1为分扭级齿轮副传动比；rbLs为左分支分扭级大齿轮的基圆半径；rbRs为右分支分扭级大齿轮的基圆半径；KmLps为左分支分扭级齿轮副间的啮合刚度；KmRps为右分支分扭级齿轮副间的啮合刚度；TL为左分支双联轴上的扭矩；TR为右分支双联轴上的扭矩；θL2为左分支并车级啮合变形引起的偏转角；θR2为右分支并车级啮合变形引起的偏转角；rbLh为左分支并车级小齿轮的基圆半径；rbRh为右分支并车级小齿轮的基圆半径；KmLBh为左分支并车级齿轮副间的啮合刚度；KmRBh为右分支并车级齿轮副间的啮合刚度；
利用公式确定由扭转变形引起的扭转偏转角；其中，θL3为左分支双联轴扭转变形引起的偏转角；θR3为右分支双联轴扭转变形引起的偏转角；KtLsh为左分支双联轴的扭转刚度；KtRsh为右分支双联轴的扭转刚度。


4.根据权利要求3所述的齿轮分扭传动系统静态均载的优化方法，其特征在于，所述根据所述齿轮副间的圆周侧隙确定由所述齿轮副啮合变形、所述扭转变形以及所述齿轮分扭传动系统的齿轮副间的法向侧隙引起的输入轴偏转角，具体包括：
基于所述齿轮副间的圆周侧隙，利用公式确定齿轮副间法向侧隙引起的偏转角；
其中，θL4为左分支齿轮副间法向侧隙引起的偏转角；θR4为右分支齿轮副间法向侧隙引起的偏转角；JLs为输入齿轮与左分支分扭级齿轮之间的圆周侧隙；JLh为左分支并车级齿轮与输出齿轮之间的圆周侧隙；JRs为输入齿轮与右分支分扭级齿轮之间的圆周侧隙；JRh为右分支并车级齿轮与输出齿轮之间的圆周侧隙；rLs为左分支分扭级齿轮副的分度圆半径、rLh为左分支并车级齿轮副的分度圆半径、rRs为右分支分扭级齿轮副的分度圆半径、rRh为右分支并车级齿轮副的分度圆半径；
根据所述齿轮副间法向侧隙引起的偏转角、所述由齿轮副啮合变形引起的啮合偏转角以及所述由扭转变形引起的扭转偏转角确定输入轴偏转角。


5.根据权利要求4所述的齿轮分扭传动系统静态均载的优化方法，其特征在于，所述根据所述输入扭矩、所述左分支双联轴上扭矩、所述右分支双联轴上扭矩、所述分扭级传动比以及所述输入轴偏转角确定齿轮分扭传动系统静力学平衡方程，具体包括：
所述齿轮分扭传动系统静力学平衡方程为：

其中，TL为左分支双联轴上扭矩；TR为右分支双联轴上扭矩；T0为输入扭矩；i1为分扭级传动比；θLp为因左分支上齿轮副啮合变形、扭转变形和法向侧...

【专利技术属性】
技术研发人员：靳广虎，丁景伟，陆凤霞，鲍和云，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32