[发明专利]斜齿轮振动时变啮合刚度的测量方法

说明书

本发明涉及斜齿轮制造技术领域，具体的说是一种能够方便并准确地分析出斜齿轮的时变啮合刚度，有效提高工业测量效率的斜齿轮振动时变啮合刚度的测量方法，采用切片法结合石川公式完成斜齿轮时变啮合刚度测量，在分析处理过程中无需复杂的积分分析过程，避开了对斜齿轮复杂接触过程的分析，能够在很大程度上简化分析，并能够具有较高的准确度。

技术领域：

本发明涉及斜齿轮制造技术领域，具体的说是一种能够方便并准确地分析出斜齿轮的时变啮合刚度，有效提高工业测量效率的斜齿轮振动时变啮合刚度的测量方法。

背景技术：

齿轮传动是一种重要的传动方式。随着技术和研究地不断推进与发展,对齿轮的了解也越来越充分,而斜齿轮由于其能够平稳传动，在航空航天、医疗、精密加工等领域有着广泛应用。

齿轮的啮合刚度是其固有特性，是周期性变化的，具有极强的时变特性。这种时变特性会导致齿轮系统在传动过程中产生刚度激励，进而使齿轮系统产生动态激振力，会直接影响到齿轮系统的噪声、振动等动力学特性，使动力学方程呈现强烈的非线性。齿轮啮合刚度是机械系统动力学研究中必不可少的一项。工业应用中，斜齿轮啮合刚度的分析复杂，往往需要很高难度的分析过程。为缩短斜齿轮相关参数的测量分析时长、提高测量准确度，亟需一种能够实现方便快捷分析斜齿轮的时变啮合刚度的方法。

发明内容：

本发明针对现有技术中存在的缺点和不足，提出了一种能够提高斜齿轮时变啮合刚度分析效率，降低分析时长的斜齿轮振动时变啮合刚度的测量方法。

本发明可以通过以下措施达到：

一种斜齿轮振动时变啮合刚度的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：获得轮齿轴向切片，其中斜齿轮的法面参数如下：法面模数m_n、齿数 z、法面压力角α_n、法面齿顶高系数、法面顶隙系数c^*、法面变位系数x、螺旋角β、齿宽B，将斜齿轮的一个轮齿沿齿宽方向平均分成N个切片，由于每一个轮齿切片的厚度相对于齿轮的齿宽而言很小，将每一个切片视作一个直齿轮来分析刚度，直齿轮的齿形参数与斜齿轮的端面参数相同，每一个轮齿切片的齿宽b为：

步骤2：根据石川公式，分析轮齿切片刚度；将单个切片看作一个梯形和一个矩形的组合体，认为该近似齿形在力F_N下的变形包括梯形的弯曲变形、矩形的弯曲变形、剪切变形和基体变形四部分，将这四部分的变形相加即可得到单个轮齿切片的总变形，其中，梯形部分的弯曲变形为：

矩形的弯曲变形为：

剪切变形为：

基体变形为：

则第n个轮齿切片的总变形量为：

δ＝δ_Bt+δ_Br+δ_S+δ_G (17)

在啮合过程中，还存在接触变形的作用：

两个对应轮齿切片在啮合过程中的总变形量为：

δ_n＝δ_n1+δ_n2+δ_npV (19)

轮齿切片的刚度为：

步骤3：对整体啮合刚度进行分析；在已知每一个轮齿切片的刚度时，单齿啮合刚度通过切片刚度叠加得到，如下式所示：