[发明专利]一种面齿轮齿面接触疲劳强度评估方法

说明书

本申请提供了一种面齿轮齿面接触疲劳强度评估方法，方法包括：确定面齿轮传动的使用工况及尺寸限制条件；根据面齿轮传动的使用工况及尺寸限制条件得到面齿轮传动的结构参数，所述结构参数包括齿数、模数、压力角和齿宽；将面齿轮传动的齿数和重合度进行当量转化得到等效锥齿轮的当量齿数和当量重合度；确定引入的修正系数，根据所述修正系数修正采用当量齿数和当量重合度计算的接触应力基本值σ_H0、接触应力σ_H和许用接触应力σ_HP；判断所述接触应力σ_H和许用接触应力σ_HP是否满足σ_H≤σ_HP关系，当满足上述要求时，则所述面齿轮传动的结构参数满足要求，当不满足上述要求时，调整所述面齿轮传动的结构参数，直至所述面齿轮传动的结构参数满足要求。

技术领域

本申请属于齿轮传动技术领域，特别涉及一种面齿轮齿面接触疲劳强度评估方法。

背景技术

齿轮传动是航空发动机转子与附件传动系统之间传递功率和扭矩的重要途径，目前航空发动机中在高压压气机转子和附件传动系统之间传递功率和扭矩的方式是采用一对弧齿锥齿轮传动，但是随着航空发动机和飞机附件提取功率需求的大幅度提升，同时又具有严苛的重量和空间限制，导致现有的弧齿锥齿轮传动存在承载能力不足、系统稳定性不高和重量超限等问题。

因此，探究一种采用面齿轮代替弧齿锥齿轮传动在发动机高压转子与附件机匣之间传递功率和扭矩。

然而将弧齿替换成面齿轮，必须建立面齿轮传动应用于航空发动机的强度评估方法，现有技术中的面齿轮强度评估大多采用有限元分析的方式，受边界条件和网格划分等因素影响，分析结果差别较大，与我国航空发动机现有的航空齿轮强度评估标准不符，难以满足我国先进航空发动机高可靠性、长寿命的设计需求。

发明内容

本申请的目的是提供了一种面齿轮齿面接触疲劳强度评估方法，以解决或减轻背景技术中的至少一个问题。

一方面，本申请的技术方案是：一种面齿轮齿面接触疲劳强度评估方法，所述方法包括：

确定面齿轮传动的使用工况及尺寸限制条件；

根据面齿轮传动的使用工况及尺寸限制条件得到面齿轮传动的结构参数，所述结构参数包括齿数、模数、压力角和齿宽；

将面齿轮传动的齿数和重合度进行当量转化得到等效锥齿轮的当量齿数和当量重合度；

确定引入的修正系数，根据所述修正系数修正采用当量齿数和当量重合度计算的接触应力基本值σ_H0、接触应力σ_H和许用接触应力σ_HP；

判断所述接触应力σ_H和许用接触应力σ_HP是否满足σ_H≤σ_HP关系，当满足上述要求时，则所述面齿轮传动的结构参数满足要求，当不满足上述要求时，调整所述面齿轮传动的结构参数，直至所述面齿轮传动的结构参数满足要求。

进一步的，圆柱齿轮的当量齿数z_vp为：

面齿轮的当量齿数z_vg为：

式中，z_p、z_g分别为圆柱齿轮与面齿轮的齿数，γ_p、γ_g分别为圆柱齿轮与面齿轮的节锥角，β是螺旋角。

进一步的，圆柱齿轮与面齿轮的节锥角分别为：

式中，γ为面齿轮传动的轴夹角，i为传动比。

进一步的，当量重合度cr为：