[发明专利]含随机扰动齿面磨损的直齿轮啮合刚度生成方法

说明书

一种含随机扰动齿面磨损的直齿轮啮合刚度生成方法，确定齿轮的齿面累计磨损量；确定齿轮磨损量的随机扰动量和含随机扰动量的齿面累计磨损量；确定齿轮副啮合过程中由于弯曲、剪切产生的变形；确定齿轮副啮合过程中载荷作用点到轮齿中线和啮合线交点间的基础部分的变形量；确定基础部分的变形量；确定单个齿轮中线和啮合线交点在啮合线方向的变形量；确定轮齿的时变啮合刚度。考虑了随机扰动齿面磨损对直齿轮啮合刚度的影响。将磨损量扰动考虑为正态分布后加入进齿轮啮合点处的变形量中，并通过已知啮合点的啮合力来计算含随机扰动磨损后的直齿轮啮合刚度，分析不同随机扰动程度下直齿轮啮合刚度的影响，能够更合理的计算齿轮的时变啮合刚度。

技术领域

本发明涉及一种含随机齿面扰动磨损的直齿轮啮合刚度生成方法。

背景技术

齿轮齿面磨损是齿轮运行过程中不可避免的现象。据统计，机械设备故障的80％是齿轮系统失效引起的，其中磨损和点蚀占失效的41％。轻微的磨损虽无害，但随着磨损量的累积，齿面磨损会降低齿轮传动的效率和精度，甚至会引起严重的机械事故和重大经济损失。

齿面磨损过程存在着复杂的非线性特征，会产生很多的随机扰动量，影响齿轮传动系统的啮合刚度，进而影响整个齿轮副传动系统。因此，本发明提出一种含随机扰动齿面磨损量的计算方法，从而更合理的确定直齿轮的啮合刚度。

发明内容

发明目的：

本发明提供一种含随机扰动齿面磨损量计算方法，从而重新确定单个齿轮中线和啮合线交点在啮合线方向的变形量，进而得出更合理的直齿轮啮合刚度。

技术方案：

一种含随机扰动齿面磨损的直齿轮啮合刚度生成方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：确定齿轮的齿面累计磨损量；

步骤2：根据步骤1中确定的磨损量确定齿轮磨损量的随机扰动量和含随机扰动量的齿面累计磨损量；

步骤3：确定齿轮副啮合过程中由于弯曲、剪切产生的变形；

步骤4：确定齿轮副啮合过程中载荷作用点到轮齿中线和啮合线交点间，由于接触而产生的基础部分的变形量；

步骤5：确定齿轮副啮合过程中基础部分的变形量；

步骤6：确定单个齿轮中线和啮合线交点在啮合线方向的变形量；

步骤7：然后利用步骤1-6中的数据确定轮齿的时变啮合刚度。

步骤1中采用Archard磨损模型来确定(计算)齿轮齿面累计磨损量，假设轮齿的中线方向为y方向，垂直轮齿中线的方向为x方向，表达式如公式(1)所示：

其中，H_i,j为齿轮传动系统运行i次时，齿轮j(j＝1，2)的齿面累积磨损量；θ_j为主、从动齿轮的转角位移，和是主从动齿轮的滚动速度；k是磨损系数；p是最大接触力；a是啮合处的Herz接触半宽。

步骤1中最大接触力为：

p＝T₁/r₁＝T₂/r₂ (2)

其中，T₁，T₂是主、从动齿轮的转矩；r₁，r₂是分度圆半径；

步骤1中转角位移为：

θ_j＝ω_jt+θ_0j (3)