【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于齿轮强度，具体涉及一种含中心距误差的小模数齿轮强度修正计算方法。
技术介绍
1、近年来随着尖端机械行业的高速发展，传统齿轮开始趋向于微型化、高精度、高强度化方向发展，并逐渐被应用于无人机、机器人等诸多尖端
在此之前，小模数齿轮多被应用于儿童玩具、钟表等低
，齿轮生产多由模具注塑的形式加工，其啮合强度一般不被考虑在内，只需满足基本的啮合传动要求即可。
2、然而，随着小模数齿轮在重要机械装备领域的应用，小齿形且大扭矩的传动需求开始逐渐增加，其接触和弯曲强度的校核也开始重新被考虑在设计范围之内。理想情况下，齿轮在标准中心距安装时齿侧间隙为零，齿轮传动平稳。但是对于箱体中的齿轮，由于存在齿形误差、轴孔误差以及形位误差，实际安装时若采用标准中心距安装可能会造成齿轮传动卡死甚至无法安装，因此通常将两齿轮轴安装距离略大于标准中心距，这从而导致产生齿轮中心距误差。由于小模数齿轮有着更小的中心距及齿高，其啮合传动对中心距误差更加敏感，因此对小模数齿轮进行强度校核时将中心距误差考虑在内是十分有必要的。
3、在设计齿轮传动结构时，齿轮的强度校核与计算始终是避不开的一环，它直接影响到整个设备的稳定性和寿命。齿轮的主要损坏失效形式有齿面点蚀、齿根折断、齿面磨损和齿面胶合。其中齿根折断和齿面点蚀分别与齿轮齿根弯曲应力及齿面接触应力密切相关，因此，当前齿轮强度的校核多通过计算接触及弯曲应力来判断，其计算方法和公式一般基于齿轮强度计算国际标准iso-6336系列或国标gb-t-3480系列中的标准公式。>
4、然而，无论是国际标准还是其他国家的齿轮强度标准，均是基于现有实验数据总结拟合而得出，实验齿轮基本选自常规模数齿轮且未考虑中心距误差，若将现有强度校核标准直接用于小模数齿轮的强度校核，当结果大量偏向保守时，将造成强度浪费，与小模数齿轮的设计理念相悖，当结果偏低时，又会造成安全隐患，因此，有必要进一步研究含中心距误差的小模数齿轮的强度计算，为小模数齿轮的强度校核提供相应参考。
技术实现思路
1、本专利技术公开了一种含中心距误差的小模数齿轮强度修正计算方法，其以含中心距误差的小模数齿轮为研究对象，引入了中心距误差对齿轮接触强度与弯曲强度的影响，计算了含中心距误差的小模数齿轮理论接触强度与弯曲强度，建立了实际中心距下的小模数齿轮有限元接触模型，仿真得到了实际中心距误差下的齿轮接触强度与弯曲强度，从而可以有效解决
技术介绍
中涉及的至少一个技术问题。
2、为实现上述目的，本专利技术的技术方案为：
3、一种含中心距误差的小模数齿轮强度修正计算方法，包括以下步骤：
4、步骤1，根据中心距误差对小模数齿轮的影响，计算实际中心距下的啮合角；
5、步骤2，基于啮合角，计算齿轮的重合度系数、节点区域系数、齿廓系数以及应力修正系数；
6、步骤3，根据齿轮理论强度计算公式，结合步骤2计算的各项系数，计算含中心距误差的小模数齿轮的理论接触强度和理论弯曲强度；
7、步骤4，建立含中心距误差的小模数齿轮的有限元接触模型，得到实际中心距下齿轮的仿真接触强度与仿真弯曲强度；
8、步骤5，引入接触强度修正系数和弯曲强度修正系数，对齿轮理论强度计算公式进行修正，建立修正后的齿轮强度计算公式；
9、步骤6，构建前馈神经网络模型对接触强度修正系数和弯曲强度修正系数进行拟合与预测，通过修正后的齿轮强度计算公式，得到齿轮在不同中心距误差下的接触强度和弯曲强度。
10、作为本专利技术的一种优选改进，步骤1中，啮合角的计算表达式为：
11、
12、式中，α′为啮合角，a为理论中心距，α为分度圆压力角，a′为含中心距误差的实际中心距。
13、作为本专利技术的一种优选改进，步骤2中，重合度系数zε的计算表达式为：
14、
15、式中，εα为齿轮副重合度，z1和z2分别为两个齿轮的齿数，αa1和αa2分别为两个齿轮的齿顶圆压力角。
16、作为本专利技术的一种优选改进，步骤2中，节点区域系数zh的计算表达式为：
17、
18、式中，α′为啮合角，α为分度圆压力角。
19、作为本专利技术的一种优选改进，步骤2中，齿廓系数yf的计算表达式为：
20、
21、式中，hfe为单齿啮合区外界点时的弯曲力臂，sfn为危险截面处的法向弦长，α′为啮合角，αn为法向压力角，mn为法向模数。
22、作为本专利技术的一种优选改进，步骤2中，应力修正系数ys的计算表达式为：
23、
24、式中，ρf为齿根圆角半径。
25、作为本专利技术的一种优选改进，步骤5中，采用约束优化算法对接触强度修正系数和弯曲强度修正系数进行求解，其中，接触强度修正系数的数学模型为：
26、
27、式中，xh为接触强度修正系数，σh为理论接触强度，σhfem为仿真接触强度，lb为解的下界，ub为解的上界，x0为解的初值；
28、弯曲强度修正系数的数学模型为：
29、
30、式中，xf为弯曲强度修正系数，σf为理论弯曲强度，σffem为仿真弯曲强度。
31、作为本专利技术的一种优选改进，步骤5中，修正后的齿轮强度计算公式为：
32、
33、
34、式中，xh为接触强度修正系数，zb为小齿轮啮合系数，zd为大齿轮啮合系数，ze为弹性系数，zβ为螺旋角系数，t1为端面内分度圆上的名义切向力，d1为小齿轮分度圆直径，b为工作齿宽，u为齿数比，ka为使用系数，kv为动载系数，khβ为接触强度计算时的齿向载荷分布系数，khα为接触强度计算时的齿间载荷分配系数，xf为弯曲强度修正系数，yβ为弯曲强度计算的螺旋角系数，yb为轮缘厚度系数，ydt为齿高系数，kfβ为弯曲强度计算时的螺旋线载荷分布系数，kfα为弯曲强度计算时的齿间载荷分布系数。
35、作为本专利技术的一种优选改进，步骤6中，所述构建前馈神经网络模型对接触强度修正系数和弯曲强度修正系数进行拟合与预测，具体包括：
36、步骤61，建立样本集，将修正系数按均匀采样的方式，依照比例划分为训练集、验证集和测试集；
37、步骤62，模型训练，将中心距误差作为输入，不同中心距误差下的修正系数作为训练目标，使用最小二乘目标函数结合共轭性和最陡下降法，求得前馈神经网络模型的最优参数，确定目标函数的极小点，进一步建立中心距误差与修正系数之间的非线性映射关系；
38、步骤63，模型应用，将经过上述训练得到的前馈神经网络模型应用到不同的中心距误差下，得到训练范围内任意中心距误差下的修正系数，从而进一步得到任意中心距误差下小模数齿轮的接触强度与弯曲强度。
39、本专利技术的有益效果如下：
40、1、本专利技术以含中心距误差的小模数齿轮为研究对象，引入了中本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种含中心距误差的小模数齿轮强度修正计算方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1中，啮合角的计算表达式为：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤2中，重合度系数Zε的计算表达式为：
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤2中，节点区域系数ZH的计算表达式为：
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤2中，齿廓系数YF的计算表达式为：
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤2中，应力修正系数Ys的计算表达式为：
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤5中，采用约束优化算法对接触强度修正系数和弯曲强度修正系数进行求解，其中，接触强度修正系数的数学模型为：
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤5中，修正后的齿轮强度计算公式为：
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，步骤6中，所述构建前馈神经网络模型对接触强度修正系数和弯曲强度修正系数进行拟合与预测，具体包括：
【技术特征摘要】
1.一种含中心距误差的小模数齿轮强度修正计算方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1中，啮合角的计算表达式为：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤2中，重合度系数zε的计算表达式为：
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤2中，节点区域系数zh的计算表达式为：
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤2中，齿廓系数yf的计算表达式为：
6.根据权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘辉华，张渊豪，石照耀，胡波，丁宏钰，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：
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