1.一种测量直齿轮啮合阻尼及其阻尼成分的方法,其特征在于:按照如下步骤:步骤1、在干摩擦和润滑两种状态下,通过测试系统测量并处理信号,得到一个啮合周期内的主动轮角位移θpd(t)、θpt(t),从动轮角位移θgd(t)、θgt(t),输入扭矩Tp以及输出扭矩Tg;根据下式分别求得两种状态下的传递误差:δi(t)=Rpθpi(t)-Rgθgi(t),i=d,t
式中,下标d和t分别代表干摩擦和润滑状态;Rp和Rg分别为主动轮和从动轮的基圆半径;
步骤2、建立齿轮传动扭转动力学模型:
其 中: Km为一个啮合周期的综合啮合刚度
Ip和Ig分别为主、从动轮的转动惯量;
步骤3、通过下式求得齿轮材料的迟滞性阻尼Cd和润滑状态下的啮合阻尼Ct,式中,下标d和t分别代表干摩擦和润滑状态;
并以此求得齿轮啮合的润滑阻尼Cr=Ct-Cd。
2.根据权利要求1所述的测量直齿轮啮合阻尼及其阻尼成分的方法,其特征在于:步骤1中,先测量主动轮角位移和从动轮的角位移以及输入扭矩和输出扭矩信号,再对测试信号进行预处理,以一个啮合周期所转过的角度为间隔截取信号,基于角域同步平均技术消除信号中的非周期分量及随机干扰,获得干摩擦和润滑状态下一个啮合周期的主动轮角位移θpd(t)、θpt(t)和从动轮角位移θgd(t)、θgt(t)以及输入扭矩Tp和输出扭矩Tg。
3.根据权利要求1或2所述的测量直齿轮啮合阻尼及其阻尼成分的方法,其特征在于:轮齿的啮合刚度由弯曲刚度Kb,剪切刚度KS,压缩刚度Kα和赫兹接触刚度Kh组成,分别可由下列公式求得:式中,E、v分别代表齿轮材料的杨氏模量和泊松比,L为齿宽,α为瞬时啮合角,α1为齿轮的压力角、α2为齿基半角;
一对轮齿的时变啮合刚度为:
其中下标1和2分别代表主动轮和从动轮;
一对齿轮的综合啮合刚度为:
其中,下标i代表同时啮合的轮齿对数。
4.如权利要求1所述的测量直齿轮啮合阻尼及其阻尼成分的方法,其特征在于:测试系统包括包括驱动装置(1)、输入轴(4)、输出轴(7)、两个扭矩传感器(2、9)、两个角度编码器(5、6)、负载装置(10)以及一对啮合齿轮;一对啮合齿轮包括主动轮(3)和被动轮(8)。
5.根据权利要求1或2所述的测量直齿轮啮合阻尼及其阻尼成分的方法,其特征在于:测试系统包括齿轮箱(11)、储油箱(12)、补油箱(13);补油箱(13)的腔体内设活塞,活塞的驱动杆连接驱动缸(14);齿轮箱(11)连通储油箱(12);储油箱(12)连通补油箱(13),连通管路上设有第二截止阀(16);补油箱(13)连通齿轮箱(11)底部,连通管路上设有第三截止阀(17)。
6.根据权利要求5所述的测量直齿轮啮合阻尼及其阻尼成分的方法,其特征在于:齿轮箱(11)内设有油面高度控制装置(18)。
7.根据权利要求6所述的测量直齿轮啮合阻尼及其阻尼成分的方法,其特征在于:油面高度控制装置(18)包括内有空腔的筒体(22),筒体(22)底端固定于齿轮箱(11)底面,筒体(22)的空腔底端构成齿轮箱(11)连通储油箱(12)的接口;筒体(22)侧壁上设置条形孔(23),条形孔(23)上端的位置对应于试验系统中油面的最大高度;筒体(22)中设有可滑动的滑杆(21),滑杆(21)外周上至少设置两个密封圈并以之与筒体(22)的空腔构成密封连接;在两个密封圈之间的滑杆(21)侧壁上设置油孔(24),油孔(24)与筒体(22)的空腔底端相通;当滑杆(21)在上下极限位置之间移动时,油孔(24)均与条形孔(23)相通,且条形孔(23)始终处于两密封圈之间。
8.根据权利要求7所述的测量直齿轮啮合阻尼及其阻尼成分的方法,其特征在于:固定筒体(22)底端的齿轮箱(11)底面向下凹陷成槽,槽底设置排油阀门;油孔(24)向下移动的极限位置低于齿轮箱(11)底面。