本发明专利技术公开了一种齿轮啮合线上相邻啮合点耦合作用的计算方法和装置，包括计算非均匀载荷差对相邻啮合点产生的非平衡弯矩，根据斜齿轮的基本参数和所述非平衡弯矩，计算接触线上相邻耦合点间的耦合作用刚度；根据接触线上相邻耦合点间的耦合作用刚度，基于静平衡原理构建斜齿轮载荷分布的求解模型，对求解模型进行反复更新计算，得到斜齿轮沿接触线各啮合点的载荷分布，根据各啮合点的载荷分布，计算得到斜齿轮副的单齿综合啮合刚度。本发明专利技术无需预设啮合线上不同啮合点在啮合过程中的载荷分配，无需通过有限元模型计算相关影响因素确定值，在计算齿轮副综合啮合刚度时具有准确性和高效性。高效性。
【技术实现步骤摘要】
一种齿轮啮合线上相邻啮合点耦合作用的计算方法和装置
[0001]本专利技术涉及齿轮啮合
，具体是一种齿轮啮合线上相邻啮合点耦合作用的计算方法和装置。
技术介绍
[0002]齿轮传动系统主要作用是传递动力和运动，因其具有传动比稳定、传递功率大、传动稳定、承载能力高、使用寿命长等优点而被广泛应用于轨道交通、船舶和航天等各个领域的复杂机械装备中，是最常见的一种机械传动方式。
[0003]齿轮在啮合过程中，由于参与啮合的齿对数呈现周期性交替变化的特性，使得齿轮传动的综合啮合刚度呈现时变周期性，传递误差主要包括制造误差、装配误差和齿廓修形等齿轮几何参数，以及载荷作用下的齿轮弹性变形，齿轮的时变啮合刚度是齿轮传动系统的主要激励，准确获取齿轮副的时变啮合刚度是进行齿轮系统动力学分析的前提。齿轮副在加工、制造和安装过程中将不可避免地产生误差，从而影响齿轮沿轴向的啮合特性，为了改善齿轮的啮合状态，降低齿轮系统的振动噪声，需要对齿轮副进行齿廓与齿向修形。修形后的齿轮副在啮合过程中沿啮合线方向不同啮合点之间的耦合作用会加剧，不同啮合点间载荷分配差异增大。
[0004]目前，在对齿向修形的齿轮副啮合刚度计算的研究中，大多数都忽略了相邻啮合点间的耦合相互作用，虽然有少数研究关注到这一问题，然而，现有的相邻啮合点间耦合效应研究需要预先确定影响因素，并预先设定作用在每个啮合点上的载荷，然后利用相邻片啮合点之间的变形差来计算综合啮合刚度。但应用于斜齿轮时，当斜齿轮的基本设计参数发生变化时，这些影响因素的初始值可能不再适用，需要进行迭代更新，而迭代更新的过程是一个复杂且耗时的过程，导致计算效率低下。
技术实现思路
[0005]本专利技术的目的在于克服现有技术应用于斜齿轮时，当斜齿轮的基本设计参数发生变化时，这些影响因素的初始值可能不再适用，需要进行迭代更新，而迭代更新的过程是一个复杂且耗时的过程，导致计算效率低下的不足，提供一种齿轮啮合线上相邻啮合点耦合作用的计算方法和装置，以至少达到无需预先假设啮合线上不同啮合点在啮合过程中的载荷分配情况，无需通过有限元模型计算获得相关影响因素的确定值，也不需要进行迭代更新计算，在计算齿轮副综合啮合刚度时具有准确性和高效性的效果。
[0006]本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：一方面提供一种齿轮啮合线上相邻啮合点耦合作用的计算方法，包括：根据斜齿轮沿接触线不同啮合点之间的啮合力差异，计算非均匀载荷差对相邻啮合点产生的非平衡弯矩，并根据斜齿轮的基本参数和所述非平衡弯矩，计算接触线上相邻耦合点间的耦合作用刚度；其中，斜齿轮的基本参数至少包括弹性模量、剪切模量和转动惯量；
根据接触线上相邻耦合点间的耦合作用刚度，基于静平衡原理构建斜齿轮载荷分布的求解模型，对求解模型进行反复更新计算，得到斜齿轮的各啮合点的载荷分布，并根据各啮合点的载荷分布，计算得到斜齿轮副的单齿综合啮合刚度。
[0007]在一种可能的设计中，计算非均匀载荷差对相邻啮合点产生的非平衡弯矩，包括：计算非均匀载荷差对相邻啮合点在端面的啮合力分量产生的非平衡弯矩，计算公式如下：；其中，表示啮合力y轴分量在平面产生的弯矩，表示啮合力y轴分量在平面产生的力矩，表示啮合力x轴分量产生的弯曲扭矩，表示第个斜齿轮啮合点，表示第个斜齿轮啮合点，表示基圆螺旋角，表示啮合角，表示相邻轮齿切片啮合点沿齿廓方向的距离，表示斜齿轮切片的齿宽，。
[0008]在一种可能的设计中，根据斜齿轮的基本参数和所述非平衡弯矩，计算接触线上相邻耦合点间的耦合作用刚度，包括：根据弹性模量、剪切模量和转动惯量，基于势能原理构建变截面悬臂梁的非平衡弯矩在斜齿轮切片中所储存的能量等式方程，等式方程如下：其中，表示平面的能量分量，表示平面的能量分量，表示平面的能量分量，表示弹性模量，表示剪切模量，表示平面的转动惯量分量，表示平面的转动惯量分量，表示平面的转动惯量分量，表示平面的能量分量，表示平面的能量分量，表示平面的能量分量；根据能量等式方程，计算接触线上相邻耦合点间的耦合作用刚度分量，计算公式如下：
；其中，表示悬臂梁模型沿x轴的有效长度；根据接触线上相邻耦合点间的耦合作用刚度分量，计算接触线上相邻啮合点间的耦合作用刚度，计算公式如下：；其中，表示接触线上相邻啮合点间的耦合作用刚度。
[0009]在一种可能的设计中，转动惯量分量，转动惯量分量以及转动惯量分量的计算公式分别如下：；其中，表示微截面的1/2齿厚。
[0010]在一种可能的设计中，根据接触线上相邻耦合点间的耦合作用刚度，基于静平衡原理构建斜齿轮载荷分布的求解模型，对求解模型进行反复更新计算，得到斜齿轮的各啮合点的载荷分布，包括：根据接触线上相邻耦合点间的耦合作用刚度，基于静平衡原理构建斜齿轮载荷分布的求解模型，模型表达式如下：
；其中，分别表示沿接触线分布不同啮合点处的啮合力，分别表示每一齿轮切片的轮齿刚度，表示第1个啮合点和第2个啮合点之间的耦合作用刚度，表示第2个啮合点和第2个啮合点之间的耦合作用刚度，以此类推，表示第n
‑
1个啮合点和第n个啮合点之间的耦合作用刚度，分别表示每一齿轮切片的齿廓误差，表示齿轮啮合过程中承载静态传递误差，表示施加在齿轮上的驱动力矩，表示基圆半径；对求解模型进行反复更新计算，得到斜齿轮的各啮合点的载荷分布；其中，若计算出的啮合力为负，则表示对应的啮合点不存在啮合，此时啮合力为零。
[0011]在一种可能的设计中，根据各啮合点的载荷分布，计算得到斜齿轮副的单齿综合啮合刚度，计算公式如下：；其中，表示斜齿轮副的单齿综合啮合刚度，表示n个齿轮切片中的第个齿轮切片的齿廓误差。
[0012]第二方面提供一种齿轮啮合线上相邻啮合点耦合作用的计算装置，包括：耦合作用计算模块，用于根据斜齿轮沿接触线不同啮合点之间的啮合力差异，计算非均匀载荷差对相邻啮合点产生的非平衡弯矩，并根据斜齿轮的基本参数和所述非平衡弯矩，计算接触线上相邻耦合点间的耦合作用刚度；其中，斜齿轮的基本参数至少包括弹性模量、剪切模量和转动惯量；啮合刚度计算模块，用于根据接触线上相邻耦合点间的耦合作用刚度，基于静平衡原理构建斜齿轮载荷分布的求解模型，对求解模型进行反复更新计算，得到斜齿轮的各啮合点的载荷分布，并根据各啮合点的载荷分布，计算得到斜齿轮副的单齿综合啮合刚度。
[0013]第三方面提供一种计算机设备，包括依次相连的存储器、处理器和收发器，其中，所述存储器用于存储计算机程序，所述收发器用于收发消息，所述处理器用于读取所述计算机程序，执行如第一方面任意一种可能的设计中所述的齿轮啮合线上相邻啮合点耦合作用的计算方法。
[0014]第四方面提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有指令，当所述指令在计算机上运行时，执行如第一方面任意一种可能的设计中所述的齿轮啮合线上相邻啮合点耦合作用的计算方法。
[0015]本专利技术相较于现有技术的有益效果是：本专利技术根据斜齿轮啮合力沿接触线的分布差异，计算非均匀载荷差对相邻啮合点产生的非平衡弯本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种齿轮啮合线上相邻啮合点耦合作用的计算方法，其特征在于，包括：根据斜齿轮沿接触线不同啮合点之间的啮合力差异，计算非均匀载荷差对相邻啮合点产生的非平衡弯矩，并根据斜齿轮的基本参数和所述非平衡弯矩，计算接触线上相邻耦合点间的耦合作用刚度；其中，斜齿轮的基本参数至少包括弹性模量、剪切模量和转动惯量；根据接触线上相邻耦合点间的耦合作用刚度，基于静平衡原理构建斜齿轮载荷分布的求解模型，对求解模型进行反复更新计算，得到斜齿轮的各啮合点的载荷分布，并根据各啮合点的载荷分布，计算得到斜齿轮副的单齿综合啮合刚度。2.根据权利要求1所述的齿轮啮合线上相邻啮合点耦合作用的计算方法，其特征在于，计算非均匀载荷差对相邻啮合点产生的非平衡弯矩，包括：计算非均匀载荷差对相邻啮合点在端面的啮合力分量产生的非平衡弯矩，计算公式如下：；；其中，表示啮合力y轴分量在平面产生的弯矩，表示啮合力y轴分量在平面产生的力矩，表示啮合力x轴分量产生的弯曲扭矩，表示第个斜齿轮啮合点，表示第个斜齿轮啮合点，表示基圆螺旋角，表示啮合角，表示相邻轮齿切片啮合点沿齿廓方向的距离，表示斜齿轮切片的齿宽，。3.根据权利要求2所述的齿轮啮合线上相邻啮合点耦合作用的计算方法，其特征在于，根据斜齿轮的基本参数和所述非平衡弯矩，计算接触线上相邻耦合点间的耦合作用刚度，包括：根据弹性模量、剪切模量和转动惯量，基于势能原理构建变截面悬臂梁的非平衡弯矩在斜齿轮切片中所储存的能量等式方程，等式方程如下：其中，表示平面的能量分量，表示平面的能量分量，表示平面的能量分量，表示弹性模量，表示剪切模量，表示平面的转动惯量分量，表示平面的转动惯量分量，表示平面的转动惯量分量，表示平面的能量分
量，表示平面的能量分量，表示平面的能量分量；根据能量等式方程，计算接触线上相邻耦合点间的耦合作用刚度分量，计算公式如下：；其中，表示悬臂梁模型沿x轴的有效长度；根据接触线上相邻耦合点间的耦合作用刚度分量，计算接触线上相邻啮合点间的耦合作用刚度，计算公式如下：；其中，表示接触线上相邻啮合点间的耦合作用刚度。4.根据权利要求3所述的齿轮啮合线...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈再刚，宁婕妤，李正发，杨国军，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：
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