[发明专利]基于齿轮结构损伤数的载荷使用分布规律获取方法

说明书

本发明涉及一种基于齿轮结构损伤数的载荷使用分布规律获取方法，涉及齿轮损伤分析技术领域。本发明通过首先计算齿轮在随机载荷作用下疲劳危险部位所受到的损伤，然后计算损伤数，最后采用非参数密度估计方法获取载荷使用分布规律的流程实现了在样本容量较大、窗宽较小的情况下，得到载荷数据分布的基本特征。

技术领域

本发明涉及齿轮损伤分析技术领域，具体涉及一种基于齿轮结构损伤数的载荷使用分布规律获取方法。

背景技术

当特定构件在典型工况下的载荷-时间历程足够长，载荷循环频次足够多时，即特定随机变量的样本量足够大时，看似杂乱无章的载荷-时间历程会形成一定的载荷使用分布规律，这种分布规律是编制载荷谱必须要获知的信息。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：如何获取载荷的使用分布规律，为编制载荷谱提供支撑。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于齿轮结构损伤数的载荷使用分布规律获取方法，包括以下步骤：

步骤一、计算齿轮在随机载荷作用下疲劳危险部位所受到的损伤；

步骤二、基于步骤一的计算结果计算损伤数；

步骤三、基于步骤二的结果采用非参数密度估计方法获取载荷使用分布规律。

优选地，步骤一具体为：

假设用于制造齿轮材料的SN曲线为N·S^b＝C，则齿轮在随机载荷作用下疲劳危险部位所受到的损伤D为：

其中，N为循环周次，S为载荷幅值，b为曲线斜率，C为曲线截距，b和C为齿轮材料参数，S_i表示齿轮所受的载荷变化幅值，T_i表示对应齿轮载荷变化的轴扭矩；

式中，假定齿根疲劳危险点的载荷幅值S与轴扭矩T之间呈线性关系为S＝KT，K为预设常数，n_i为对应于轴扭矩数值为T_i的旋转周次；

从式(1)可以看出，由于K和C都是常数，所以真正代表载荷对齿根疲劳危险部位造成损伤程度的量值为∑_in_iT_i^b，将该量值称为损伤数。

优选地，步骤二具体为：获取各个档位转速与扭矩的信息，其中，将扭矩切割成预设的足够小的区间，将落入相应区间内的转速对时间进行积分，求得相应轴扭矩T_i作用下齿轮旋转的周次n_i，获得(n_i，T_i)数据对，从而计算损伤数。

优选地，步骤二在求取轴扭矩T_i的过程中，认为负扭矩与正扭矩对齿根疲劳危险部位造成的损伤在同一点。

优选地，步骤三具体为：采用非参数密度估计的方法对载荷均幅值二维分布做分布拟合，所述非参数密度估计是指，若随机变量x服从一个未知的概率密度函数f(x)，要利用从中抽取的样本x₁,...,x_n对概率密度函数f(x)进行估计，其中n表示总样本数。