一种面向齿轮装置回差的多层次影响因素耦合分析方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种面向齿轮装置回差的多层次影响因素耦合分析方法，该方法主要包括：利用层次分析法分析对齿轮装置的回差有影响的因素之间的三层次耦合关系；定性分析了第三层因素对第二层因素的影响，并对第二层因素分析讨论；提炼出第二层中单因素对齿轮轮系最终回差的影响公式；综合第二层单因素对最终回差的影响得到总回差计算式；引入概率方法后建立了齿轮轮系回差的统计综合式；最后使用通过在公式中输入各误差因素参数，即可得出齿轮轮系的回差的数值。本发明专利技术主要根据影响回差的所有误差之间关系构建了一个三层次的、基于概率的回差分析模型，并为回差分析提供了一个完整的分析框架，在基于回差对简单或复杂、单级或多级的任意齿轮轮系进行设计及优化方面具有较大的工程实际意义与价值。大的工程实际意义与价值。大的工程实际意义与价值。

【技术实现步骤摘要】
一种面向齿轮装置回差的多层次影响因素耦合分析方法


[0001]本专利技术提出一种面向齿轮装置回差的多层次影响因素耦合分析方法，其通过定性分析在齿轮装置中影响回差的各因素之间耦合关系，分别定量得到各因素影响最终回差计算式并综合得到总回差计算式，基于概率方法建立齿轮装置的统计综合式，为齿轮装置在分析、设计、优化回差时所需要进行的定性分析与定量计算提供了新思路并具有一定的工程实际参考价值。

技术介绍

[0002]无论是大型机械化装备还是精密机械当中，齿轮作为传递运动中力与力矩的紧凑化机械系统都有着广泛应用。然而齿轮系统中均存在回差，其定义为在工作状态下，齿轮副的主动轮由正向改为反向时，从动轮在转角上的滞后量。适量的回差对于整个传动系统是必要的，可以防止因温度升高等原因导致齿轮传动卡死的情况。但过大的回差将影响齿轮装置的传动精度，在工作时齿轮之间会发生冲击，造成输出轴相角滞后，降低传动性能，使系统的稳定裕度减少，影响其动态品质。故应该尽量减小回差并合理设计，以改善系统稳定性。
[0003]现有的针对回差的大部分研究对于影响回差的因素考虑并不全面本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种面向齿轮装置回差的多层次影响因素耦合分析方法，其方法具体步骤如下：步骤一：明确回差产生根源并确定分析基础；齿轮副中的侧隙是产生齿轮副回差的主要根源；采用圆周侧隙值作为分析回差的基础，即把回差的角度值转化为圆周侧隙值进行分析；步骤二：提炼出对回差有影响的所有直接因素；对于一般的齿轮装置，引起回差的因素可基本概括为：齿轮固有位置误差、齿轮装置误差、齿轮受力变形误差、齿轮受热变形误差和齿轮受摩擦力引起误差；其中，各种影响回差的直接因素又可分为或表示成齿轮装置中的多种误差，如齿轮固有位置误差可分为齿厚减薄、齿轮几何偏心，齿轮装置误差可分为箱体类误差、间隙类误差、偏心类误差，齿轮受力变形误差可分为轴的扭转变形、轴的弯曲变形、轴承游隙变化、轮齿变形，齿轮受热变形误差可分为跨棒距误差、径向综合总偏差；步骤三：建立影响齿轮装置中回差各因素之间耦合关系的三层模型；第一层是最终输出端的回差，第二层因素是对回差直接产生影响的因素，即步骤二中所提炼出的各种对回差有影响的误差影响因素，第三层是通过影响第二层因素而间接影响传动误差的各项因素，包括温度、摩擦力和载荷；步骤四：分析第三层因素对第二层因素的影响；包括载荷对轴扭转变形误差、对轴弯曲变形误差以及对轴承间隙误差的影响、温度与摩擦力对第二层所有因素的影响；步骤五：对第二层单因素分别进行分析讨论，提炼出第二层中单因素对齿轮装置中最终回差的影响公式；步骤六：综合第二层所有单因素对最终回差的影响，得到总回差计算式；步骤七：用概率法对各单因素进行综合分析，建立基于概率的齿轮装置的回差统计计算式。2.如权利要求1所述的一种面向齿轮装置回差的多层次影响因素耦合分析方法其特征在于步骤三中，为了便于研究分析，建立了回差影响因素耦合关系的三层模型；第一层是最终输出端的回差，可以通过检测得到；第二层因素是对回差直接产生影响的因素；它们是根据提炼出的直接影响回差因素而得到，这些因素均为具体的间隙量；包括：齿轮本身误差、中心距偏差、轴线平行度误差、偏心、轮系受载荷引起变形误差；齿轮本身误差分为跨棒测量距偏差和径向综合总偏差，前者反映了齿厚减薄量，后者则体现了齿轮的偏心误差；中心距偏差包括所有引起齿轮副中心距变化的因素；轴线平行度误差又可分解为轴线平面内偏差和垂直平面内偏差，最终造成齿轮副的圆周侧隙值的改变；偏心是指所有零部件的动环偏心，与初始相位角相关；第三层是通过影响第二层因素来间接影响传动误差的各项因素，包括温度、摩擦力和载荷；当温度变化时，零件发生胀缩，引起第二层因素中的齿轮固有位置误差、装置误差、受力变形误差等间隙量发生变化，进而间接影响回差；摩擦力主要受正压力与摩擦系数的影响，其中，正压力的影响归入到载荷因素中统一分析；当摩擦系数变化时，压力角随之发生变化，从而改变各几何类变形量向分度圆投影的折算系数，进而影响回差；当关节承受载荷时，会发生复杂的力
‑
变形耦合问题；各零件在受力时会发生多种形式的变形，如：拉压变形、弯曲变形、扭转变形等；这些变形同时又会改变零件间的位形、接触区域以及接触区域形状，进而引发载荷的变化，从而形成极为复杂的力
‑
变形耦合关系；这种动力学关系需要利用多体动力学、非线性接触力学、冲击动力学等进行刻画，形成力
‑
变形耦合模型；当载荷
经过力
‑
变形耦合模型后，会对第二层因素中的轴扭转变形误差、轴弯曲变形误差、轴承间隙误差以及齿轮变形误差产生影响，并最终影响回差；本发明方法重点分析轴扭转变形误差、轴弯曲变形误差、轴承间隙误差以及齿轮变形误差对回差的影响；至于力与变形的耦合动力学关系可以通过在有限元分析或通过实验而得到。3.如权利要求1所述的一种面向齿轮装置回差的多层次影响因素耦合分析方法其特征在于步骤五中，提炼出第二层中单因素对齿轮装置回差的影响公式；为表现本发明方法对于齿轮装置中回差分析的透彻性与全面性，有必要举例说明；而由于3K行星轮系存在多种工况与内外啮合关系，在齿轮装置中具有鲜明的代表性，可以较为突出本发明的特点，故选择一3K行星轮系为例；将该3K行星轮系各齿轮参数归纳为表1(分度圆压力角α
n
＝20
°
)：表1 3K行星轮系齿轮参数最后的计算式为：式中：为输入齿轮a4—三联中齿轮c4的角值侧隙，为三联中齿轮c4—输出内齿轮b4的角值侧隙，为三联左齿轮d
41
—固定内齿轮e
41
的角值侧隙，为三联右齿轮d
42
—固定内齿轮e
42
的角值侧隙(arcmin)；j
t12
为输入齿轮a4—三联中齿轮c4的圆周侧隙，j
t23
为三联中齿轮c4—输出内齿轮b4的圆周侧隙，j
t45
为三联左齿轮d
41
—固定内齿轮e
41
的圆周侧隙，j
t67
为三联右齿轮d
42
—固定内齿轮e
42
的圆周侧隙(μm)；
公式(1)即为在该3K轮系中将回差转换为圆周侧隙后的计算式；通过联立式(1)与任一误差所产生的圆周侧隙计算式，即可得到该误差影响最终回差的计算式，以下是第二层中所有单因素对该3K行星轮系最终回差的影响公式推导与分析；(一)齿轮本身误差包括跨棒测量距偏差M
d
和径向综合偏差F
″
i
两大类，此误差存在于每一个齿轮中；(1)跨棒测量距偏差M
d
所产生的圆周侧隙j
tMd
的计算式为：为了使齿轮有一定的减薄量，M
d
在外齿轮时的值一般为负，最终导致圆周侧隙值的增加，故在计算式中加一负号使其最终的结果为正值；而M
d
的值一般为正，故计算式前面为+号，最终增加圆周侧隙值；联立式(1)和(2)可得M
d
对最终回差的影响B
Md
计算式为：式中：(1、2)表示此式适用于计算齿轮1、2的本身误差，以此类推，后续公式中均如此规定，不再特别说明；括号中出现了2齿轮对应两个计算公式的情况，是因为三联中齿轮同时与输入齿轮和输出内齿轮啮合，所以其本身误差会根据啮合对象不同而有不同的计算公式；全部齿轮的M
d
对于最终回差的影响B1的计算式为：(2)径向综合偏差F
″
i
F
″
i
所产生的圆周侧隙j
tFi
″
的计算式为：式中：“+”适用于外啮合副(输入齿轮a4‑‑‑‑
三联中齿轮c4)，
“‑”
适用于内啮合副(三联中齿轮c4‑‑‑‑
输出内齿轮b4、三联左齿轮d
41
‑‑‑‑
固定内齿轮e
41
、三联右齿轮d
42
‑‑‑‑
固定内
齿轮e
42
)，后续公式中均如此规定，不再特别说明；联立式(1)和(5)可得F
″
i
对最终回差的影响计算式为：全部齿轮的F
″
i
对于最终回差的影响B2的计算式为：(二)其他...

【专利技术属性】
技术研发人员：边宇枢，石春阳，樊丰晨，高志慧，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：