1.融合齿背接触机理的高速圆柱齿轮动态啮合刚度计算方法,其特征在于,首先由圆柱齿轮传动系统振动模型求得齿面振动位移,根据齿面振动位移的取值范围判定齿面的正常啮合/脱啮/齿背接触啮合状态,结合TCA、LTCA程序计算出的轮齿齿面时变啮合刚度,最终得到同时与啮合时间和齿面振动位移相关联的轮齿实时动态啮合刚度。
2.根据权利要求1所述的融合齿背接触机理的高速圆柱齿轮动态啮合刚度计算方法,其特征在于,具体过程如下:
步骤1:首先分析高速圆柱齿轮传动系统中的主被动齿面啮合接触关系,具体地:当轮齿发生齿背啮合时,啮合轮齿的主从动关系会发生变化,产生了减速/增速传动的转换,即当轮齿正常啮合时,小轮齿面驱动大轮齿面,为减速传动;当系统振动使得轮齿发生齿背接触时,大轮齿面反过来驱动小轮齿面,系统瞬时表现为增速传动;
步骤2:当齿轮发生齿背接触时,参与啮合的齿面发生变化,针对高速圆柱斜齿轮齿面实际啮合状态,分别对增/减速状态进行齿面承载接触分析,求得各自的齿面承载传动变形,依据下面公式计算得到啮合刚度;
其中,kn为啮合刚度,Tm为负载扭矩;mn为法向模数;z2为被动轮齿数;β为斜齿轮螺旋角;
Z为承载传动变形;
步骤3:再根据齿面/齿背动态接触状态,得考虑齿背接触特性的圆柱斜齿轮动态啮合刚度,如下面表达式所示,其同时与啮合时间和齿面振动位移相关,表现出较强的非线性特性;
其中,λ为齿面振动位移;b为1/2齿侧间隙;k1(t)为齿面正常接触啮合刚度;k2(t)为齿背接触啮合刚度;
步骤4:为了求解动态传递误差λ,在建立的齿轮动力学模型基础上,建立如下表达式所示的的动力学方程:
其中,yp、zp、θp、yg、zg、θg分别为高速、低速斜齿轮在端啮合线、轴向以及转动方向的振动位移;mp、mg、Ip、Ig分别为高速齿轮和低速齿轮的质量及转动惯量;Rp、Rg为高速齿轮和低速齿轮的基圆半径;cp1y、cp2y为高速齿轮左右两端轴承的径向支撑阻尼,cg1y、cg2y为低速齿轮左右两端轴承的径向支撑阻尼,kp1y、kp2y为高速齿轮左右两端轴承的径向支撑刚度,kg1y、kg2y为低速齿轮左右两端轴承的径向支撑刚度;cpz、cgz、kpz、kgz为系统轴向等效支撑阻尼和刚度;Fy、Fz分别为轮齿端面啮合线方向和轴向的动态啮合力;Tp、Tg为系统输入扭矩和负载扭矩;Fs为轮齿线外啮入冲击力;cm为齿面啮合等效阻尼;f(λ)为齿面动态相对振动位移非线性分段函数。