[发明专利]一种修正的考虑鼓向修形的齿轮副啮合特性分析方法

权利要求书

1.一种修正的考虑鼓向修形的齿轮副啮合特性分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：获取齿轮副的基本参数及鼓向修形参数；

S2：基于齿轮副齿廓偏差，建立考虑非线性接触、有限元修正基体刚度、延长啮合影响的鼓向修形齿轮副啮合刚度计算模型；

S3：通过三维绘图模拟软件建立含鼓向修形的啮合齿轮副三维模型，并将三维模型导入到ANSYS软件建立三维有限元接触模型，求解齿轮整个啮合过程中的时变啮合刚度数据；

S4：得到不同鼓向修形量c_β的时变啮合刚度解析方法的修正系数λ_k，采用二次插值方法求得λ_k和c_β之间的关系表达式；

S5：给定任意鼓向修形量c_β，计算齿轮副时变啮合刚度K_T及对应的修正系数λ_k，得到精确的时变啮合刚度结果K＝λ_k·K_T，得到时变啮合刚度曲线图；

所述步骤S2还包括：

S2.1：将齿轮副的轮齿沿齿宽方向分解为N个独立且均匀的薄片齿轮，并计算每片薄片齿轮在每一啮合位置的齿廓误差；

S2.2：采用考虑非线性接触、有限元修正基体刚度、延长啮合影响的齿轮副啮合特性分析方法，计算得到每片薄片齿轮副的时变啮合刚度k_n；

S2.3：以所有薄片齿轮副均处于啮合状态为基准，计算得到鼓向修形齿轮副在整个齿廓每一啮合位置的时变啮合刚度。

2.根据权利要求1所述的修正的考虑鼓向修形的齿轮副啮合特性分析方法，其特征在于，所述步骤S3还包括：

S3.1：通过三维绘图软件Autodesk Inventor Professional(AIP)建立含鼓向修形的啮合齿轮副三维模型；

S3.2：定义接触类型，创建接触对，选择实体单元Solid185、接触单元Conta174创建接触对，接触类型设为标准接触，接触刚度系数设为1.0，摩擦系数设为0.2，考虑延长啮合效应创建3个齿轮齿面接触对，通过ANSYS自动识别接触状态；

S3.3：施加约束，约束从动齿轮内孔边界节点所有自由度，在主动齿轮内孔中心建立一个节点作为主控节点，将主动齿轮内孔边界点与主控节点定义为一个刚性区域，约束主控节点的平动自由度，保留其转动自由度；

S3.4：定义载荷，在主动齿轮内孔边界所有节点上施加切向力F来模拟扭矩：

式中：T₁为输入扭矩，r_int1为主动齿轮内孔半径，n表示主动齿轮内孔边界节点数，L_e为有效工作齿面宽度；

S3.5：求解处理器对每一个啮合位置的齿轮啮合模型数据进行求解；

S3.6：处理提取结果，提取每一离散位置的主动轮转角变形量，根据公式求得每一离散位置的啮合刚度k，获得齿轮整个啮合过程中的时变啮合刚度数据；

式中，T₁为齿轮所受扭矩，Δθ为齿轮的转角变形量，r_b1为主动齿轮基圆半径。

3.根据权利要求1所述的修正的考虑鼓向修形的齿轮副啮合特性分析方法，其特征在于，所述方法中计算得到每片薄片齿轮副的时变啮合刚度k_n，由此得到薄片直齿轮副在啮合过程中的最大变形量Q_m为：

式中，F为总啮合力，Q_m为最大变形量，n为自然数，N为分解的薄片齿轮数，E_n为每一片薄片齿轮齿廓偏差，k_n为每一片薄片齿轮副的时变啮合刚度。