[发明专利]一种基于有限元分析的斜齿轮时变啮合刚度计算方法

权利要求书

1.一种基于有限元分析的斜齿轮时变啮合刚度计算方法，其特征在于，包括：

S1、分别计算一对啮合斜齿轮主动轮和从动轮的渐开线长度；

S2、根据主动轮和从动轮各自的渐开线长度及渐开线划分份数，计算其各自沿齿宽方向网格划分份数；

S3、对主动轮和从动轮进行平面划分，根据步骤S2得到的主动轮和从动轮各自沿齿宽方向网格划分份数，将主动轮和从动轮各自沿齿宽方向进行映射，分别建立主动轮和从动轮的有限元模型；

S4、根据步骤S3建立的主动轮和从动轮有限元模型，依次沿着主动轮和从动轮接触线位置对节点进行加载，分别计算主动轮和从动轮沿接触线上的载荷；

S5、根据接触变形公式，以及步骤S4计算得到的主动轮和从动轮各自沿接触线上的载荷，计算主动轮和从动轮在各啮合位置的接触变形；

S6、添加边界条件后求解，分别对主动轮和从动轮依次提取在各个接触线处接触点的法向变形；

S7、根据步骤S5计算得到的主动轮和从动轮在各啮合位置的接触变形、以及步骤S6得到的主动轮和从动轮在接触线处接触点的法向变形，计算主动轮和从动轮各自在啮合线上的法向弹性变形；

S8、根据步骤S7计算得到的主动轮和从动轮各自在啮合线上的法向弹性变形，结合ISO齿轮啮合刚度计算公式，计算主动轮和从动轮各自的单齿刚度；

S9、基于弹性力学对齿轮啮合刚度进行分析，得到单对轮齿啮合刚度与主动轮和从动轮单齿刚度的关系式；根据步骤S8得到的主动轮和从动轮各自的单齿刚度，计算主动轮和从动轮齿轮啮合刚度。

2.根据权利要求1所述的一种基于有限元分析的斜齿轮时变啮合刚度计算方法，其特征在于，步骤S1所述计算主动轮渐开线长度具体为：

式中，为主动轮发生线长度，O为从动圆圆心，B₁为从动轮基圆上一点，r_a1为主动轮齿顶圆半径，r_b1为主动轮基圆半径，s₁为主动轮渐开线长度，r_f1为主动轮齿根圆半径；

步骤S1所述计算从动轮渐开线长度具体为：

式中，为从动轮发生线长度，r_a2为从动轮顶圆半径，r_b2为从动轮基圆半径，s₂为从动轮渐开线长度，r_f2为从动轮齿根圆半径，O为从动圆圆心，B₂为从动轮齿根圆上一点，

3.根据权利要求1所述的一种基于有限元分析的斜齿轮时变啮合刚度计算方法，其特征在于，所述步骤S2具体为：

S21：确定渐开线的划分等份数；

S22：计算一对啮合斜齿轮沿齿宽方向齿廓长度；

S23：根据步骤S21确定的渐开线的划分等份数，以及步骤S22的斜齿轮沿齿宽方向齿廓长度，分别计算主动轮和从动轮沿齿宽方向的等份数。

4.根据权利要求1所述的一种基于有限元分析的斜齿轮时变啮合刚度计算方法，其特征在于，步骤S3具体为：

S31、建立一对啮合斜齿轮主动轮和从动轮的三维模型；

S32、分别划分主动轮和从动轮平面网格；

S33、沿着齿宽方向将主动轮和从动轮各自平面网格模型按照步骤S2计算的划分份数进行映射。