[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

说明书

本发明涉及一种修正的考虑鼓向修形的齿轮副啮合特性分析方法，该方法为获取齿轮副的基本参数及鼓向修形参数，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，基于鼓向修形齿轮副的齿廓误差，采用考虑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；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，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；本发明的分析方法建模过程简单，计算量小，对计算机要求较低，计算结果精确真实。

技术领域

本发明属于机械动力学技术领域，具体涉及到一种修正的考虑鼓向修形的齿轮副啮合特性分析方法。

背景技术

目前，现有的考虑鼓向修形的齿轮副啮合特性分析方法主要有以下2种方法：

1.基于商用有限元分析软件

将三维CAD模型导入商用有限元分析软件或者直接在有限元软件中建立三维模型，选择合适的单元及材料参数，对三维模型进行网格划分，建立啮合齿轮副的有限元接触模型，设置合适的约束并选择适当的求解方法对齿轮副的啮合特性进行分析。但利用现有的商用有限元分析软件对考虑鼓向修形的齿轮副进行啮合特性分析时，建模过程复杂且繁重，计算效率低下，对计算机性能要求较高，并且采用不同的建模方式和单元类型得到的啮合特性也会有较大差距。

2.基于悬臂梁的建模方法

将齿轮轮齿简化成悬臂梁模型，基于能量法进行啮合刚度建模。然而现有的考虑鼓向修形的齿轮副啮合特性分析方法，忽略了非线性接触刚度、有限元修正基体刚度、延长啮合作用的影响，无法准确计算轮齿的弹性变形，与有限元计算的结果误差较大，不能真实反映齿轮副的啮合特性。

因此，现有技术中的考虑鼓向修形的齿轮副啮合特性分析方法不仅建模过程复杂且繁重，计算效率低下，对计算机性能要求较高，而且忽略了非线性接触刚度、有限元修正基体刚度、延长啮合作用的影响，无法准确计算轮齿的弹性变形，与有限元计算的结果误差较大，不能真实反映齿轮副的啮合特性。

发明内容

(一)要解决的技术问题

针对现有存在的技术问题，本发明提出一种修正的考虑鼓向修形的齿轮副啮合特性分析方法，解决了现有技术中的建模过程复杂且繁重，计算效率低下，对计算机性能要求较高，计算的结果误差较大，不能真实反映齿轮副的啮合特性等问题。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

一种修正的考虑鼓向修形的齿轮副啮合特性分析方法，包括如下步骤：

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；

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，L表示齿宽，N表示总薄片数，如图2所示。计算每片薄片齿轮在每一啮合位置的齿廓偏差；在图2a和图2c中，虚线表示鼓向修形曲线(圆弧曲线)，每一片薄片齿轮齿廓偏差可以表示为：

E_n＝E_p,n+E_g,n

(1)

式中，分别表示主动轮和从动轮的齿廓偏差；z_n为每一薄片沿齿宽方向的坐标；R_p和R_g表示主动轮和从动轮的鼓向修形曲线圆弧半径，它们可以表示为：