1.一种测量齿轮啮合时变刚度的方法,其特征在于:以两个齿轮处于单双齿交替啮合的临界状态之间的状态作为一个啮合测量周期,在一个啮合测量周期内以下式标记小齿轮转角:
其中,ε为齿轮重合度;zp为小齿轮齿数;i=1,2,3…10;标记的小齿轮转角θi作为测量位置,连接小齿轮在各个测量位置的刚度Ki,得到齿轮在一个啮合测量周期内的啮合刚度。
2.根据权利要求1所述的测量齿轮啮合时变刚度的方法,其特征在于:当小齿轮在其中一个测量位置,即小齿轮转角为θi时,扭矩激振器在输入轴产生瞬时扭矩x(t),两角度编码器分别测量两齿轮的瞬时角位移θp(t)和θg(t),根据公式y(t)=Rpθp(t)-Rgθg(t)得到齿轮组在该位置的传动误差y(t);再将瞬时扭矩x(t)和传动误差y(t)进行处理,得到系统在该位置的频率ωi,由下式计算该位置的啮合刚度Ki:
其中,θp(t):小齿轮瞬时角位移;θg(t):大齿轮瞬时角位移;Rp:小齿轮分度圆半径;Rg:大齿轮分度圆半径;Ip:小齿轮转动惯量;Ig:大齿轮转动惯量;
为等效转矩惯量。
3.根据权利要求2所述的测量齿轮啮合时变刚度的方法,其特征在于:将x(t)和y(t)分别作为系统的输入信号和输出信号,经下两式频率分析:
得到频响函数H(ωi)和相干函数r2(ωi);相干函数r2(ωi)的取值范围为0<r2(ωi)<
1;当相干函数接近于1时,得到系统在该位置的频率ωi;
其中,Gx(ωi):在第i个位置时关于x(t)的自功率谱;Gy(ωi):在第i个位置时关于y(t)的自功率谱;Gxy(ωi):在第i个位置时关于x(t)和y(t)的互功率谱。
4.根据权利要求1或2或3所述的测量齿轮啮合时变刚度的方法,其特征在于:标记小齿轮转角θ1=0时为初始状态,两齿轮处于单双齿交替啮合的临界状态;若小齿轮逆时针转动,x(t)>0,齿轮进入单齿啮合区域,测量小齿轮转角θ1对应的啮合刚度K1;若小齿轮顺时针转动,x(t)<0,齿轮进入双齿啮合区域,测量小齿轮转角为θ1时所对应的啮合刚度K10。
5.根据权利要求4所述的测量齿轮啮合时变刚度的方法,其特征在于:小齿轮逆时针或顺时针方向运行测量,或者逆时针和顺时针两方向运行均测量。
6.根据权利要求4所述的测量齿轮啮合时变刚度的方法,其特征在于:在一个测量周期内,至少选取六个位置测量啮合刚度,排除的方式是先在如下四对转角中选择若干对:小齿轮转角θ1与小齿轮转角θ5、小齿轮转角θ2与小齿轮转角θ4、小齿轮转角θ6与小齿轮转角θ10、小齿轮转角θ7与小齿轮转角θ9;再在所选择的每对转角中选择一个转角作为排除位置。