【技术实现步骤摘要】
一种考虑平行不对中的花键齿上应力数值计算方法
[0001]本公开总体说来涉及机械设计
，更具体地讲，涉及一种考虑平行不对中的花键齿上应力数值计算方法。
技术介绍
[0002]机械系统向着高精度、高可靠性及长寿命方向发展，渐开线花键是机械传动系统中的重要组成部分，在扭矩的传递中发挥着关键作用，被广泛应用于航空发动机、汽车、机床等传动装置中。渐开线花键由内花键和外花键组成，含有多个齿的外花键与相应数量的内花键齿槽相互啮合，传递动力输出端的扭矩。
[0003]然而在实际使用中，花键存在大量磨损失效的问题。研究表明，平行不对中是导致花键磨损失效的主要影响因素之一。花键平行不对中主要由装配误差、结构变形和轴系工况条件等因素产生。当内、外花键轴之间发生平行不对中时，内、外花键转动中心不再重合，导致花键传递的载荷仅由少数齿承担，增加了齿面上的应力，且不对中导致相互配合的花键齿面发生偏转，进一步影响了齿上接触应力的分布，使得齿面的磨损位置和磨损量复杂多变，大大加速了花键的磨损进程。根据经典Archard磨损理论，接触应力是准确计算磨损的关键变量。因此，为准确评估花键的磨损寿命，获得考虑平行不对中影响的花键齿接触应力计算方法研究是十分重要的。
技术实现思路
[0004]本公开提供一种考虑平行不对中的花键齿上应力数值计算方法，充分考虑到平行不对中对花键齿侧间隙不均匀分布的影响，能够根据花键轴变形特点，构建花键的载荷分配模型，以确定花键在具有一定平行不对中量时的啮合齿数和载荷沿轴向的分布，从而能够在不借助于有...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种考虑平行不对中的花键齿上应力数值计算方法，其特征在于，包括：根据花键的平行不对中量，确定所述花键的齿侧间隙，其中，所述花键包括z对齿，每对齿包括外花键齿和内花键齿槽；通过将所述花键在接触长度内沿轴向划分为n个微分段，构建所述花键在微分段上的载荷分配模型，其中，所述接触长度为所述花键的外花键和内花键相互接触部分的长度；基于所述齿侧间隙和所述载荷分配模型，确定所述花键的啮合齿数，其中，所述啮合齿数为所述z对齿中啮合齿的数量，所述啮合齿的外花键齿和内花键齿槽相啮合；基于所述啮合齿数和所述载荷分配模型，确定每对啮合齿在每个微分段上的第一载荷；基于所述每对啮合齿在每个微分段上的第一载荷，确定每对啮合齿在每个微分段上的接触应力分布。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述构建所述花键在微分段上的载荷分配模型，包括：构建所述花键在每个微分段上的第二载荷与内花键和外花键在每个微分段的扭转角之间的第一数量关系；构建所述花键的啮合齿在每个微分段处产生的变形量与所述第二载荷之间的第二数量关系；构建内花键和外花键在每个微分段的第一位移量与所述变形量之间的第三数量关系；构建所述第一位移量、所述变形量与外花键载荷施加起始端的第二位移量之间的第四数量关系；基于所述第一数量关系、所述第二数量关系、所述第三数量关系和所述第四数量关系，得到所述载荷分配模型。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一数量关系通过以下第一等式来表示：其中，θ
ext,j
表示外花键在第j个微分段的扭转角，θ
int,j
表示内花键在第j个微分段的扭转角，表示花键在第p个微分段上的第二载荷，Δl表示微分段的长度，G
ext
表示外花键材料的剪切模量，J
ext
表示外花键截面极惯性矩，G
int
表示内花键材料的剪切模量，J
int
表示内花键截面极惯性矩；所述第二数量关系通过以下第二等式来表示：
其中，表示花键在第j个微分段上的第二载荷，δ
j
表示在作用下的啮合齿在第j个微分段处产生的变形量，E表示啮合刚度，r
R
表示花键分度圆半径；所述第三数量关系通过以下第三等式来表示：其中，Δx
int,j
表示内花键在第j个微分段的第一位移量，Δx
ext,j
表示外花键在第j个微分段的第一位移量，r
f,int
表示内花键齿根圆半径，r
f,ext
表示外花键齿根圆半径；所述第四数量关系通过以下第四等式来表示：其中，Δx表示外花键载荷施加起始端的第二位移量。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述基于所述齿侧间隙和所述载荷分配模型，确定所述花键的啮合齿数，包括：将所述齿侧间隙升序排列，得到排序后的齿侧间隙c1,c2,...,c
z
，其中，c1为第1对齿的齿侧间隙，c2为第2对齿的齿侧间隙，C
z
为第z对齿的齿侧间隙；在数值范围[2,z]内，由小到大依次为k取值，以基于所述排序后的齿侧间隙迭代地执行以下步骤，直至满足预设条件：确定在第k
‑
1对齿啮合变形至第k对齿刚接触时，外花键载荷施加起始端的第二位移量Δx
k
...
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