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专利号: 2019102445746
申请人: 长安大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种齿轮副几何接触分析的方法,其特征在于,包括以下步骤:

(1)根据齿轮副的几何参数和加工参数,建立大、小轮的工作齿面方程,计算出大轮节锥中点的位矢和法矢,建立大轮参考坐标系Sg;在旋转投影面上对工作齿面进行离散化,获得齿面位置参数,联立齿面方程求解非线性方程组,获得大、小轮的齿面坐标;

(2)建立齿轮副的啮合坐标系,确定大、小轮在固定坐标系的相对位置关系;给定某一小轮啮合转角,将小轮的齿面坐标变换到Sg坐标系下,获得小轮齿面网格点到Sg平面xgzg的距离和位置,再利用插值法求出该位置参数所对应的大轮齿面点到Sg平面xgzg的距离,并将其沿着牵连速度方向进行投影,获得该点的法向距离;

(3)遍历所有的小轮齿面网格点,求出当前小轮啮合转角下的最小距离点K和所对应的大轮附加转角 重新计算小轮齿面网格点到Sg平面xgzg的距离,直至找到满足精度的小轮网格点和大轮附加转角;

(4)给定小轮初始啮合转角和啮合周期,将啮合周期均分为n个离散位置,得到n个小轮啮合转角,重复步骤(2)‑(3),获得该小轮啮合转角的齿面接触点和传动误差幅值,所有的接触点组成了接触路径,所有的传动误差幅值形成传动误差曲线;

(5)由步骤(2)得到大、小轮到Sg平面xgzg的距离,采用每个网格顺序搜索和线性插值的方法,求出当前啮合状态下,满足弹性变形量的所有离散点,由其构成接触椭圆,所有小轮转角下的接触椭圆形成了齿面印痕。

2.如权利要求1所述的一种齿轮副几何接触分析的方法,其特征在于,步骤(1)的具体包括:借助齐次坐标变换和啮合方程推导出大、小轮工作齿面的位矢和法矢:

大轮为 和 小轮为 和 上标1,2表示小

轮和大轮,下标1,2表示所在的坐标系, 和 分别为大轮和小轮的齿面参数;

建立大轮节点处的参考坐标系Sg,xg为节点沿着节线的切矢,yg为节点的法矢,zg与xg、yg垂直, 为大轮节锥中点的位置矢量,S2(o2,x2,y2,z2)为大轮动坐标系;在大、小轮各自旋转投影面上,对大、小轮工作齿面进行离散化,获得齿面位置参数,通过联立齿面方程和位置参数,建立非线性方程组,分别求解出大轮和小轮网格点处的齿面坐标。

3.如权利要求1所述的一种齿轮副几何接触分析的方法,其特征在于,步骤(2)的具体包括:以S1为小轮动坐标系,S2为大轮动坐标系,Sf为小轮固定参考坐标系,Sh为大轮固定参考坐标系,S1相对于Sf的小轮转角为 S2相对于Sh的大轮转角为对于不同类型齿轮副,明确Sf和Sh两者之间的关联:给定小轮转角 大轮的名义转角z1和z2分别为小轮和大轮的齿数;将小轮齿面所有网格点的坐标通过坐标变换关系S1→Sf→Sh→S2→Sg,表示在坐标系Sg上,则沿着yg的坐标分量即为小轮网格点到Sg平面xgzg的距离;

假设小轮齿面网格点A在Sg下的投影点B坐标为xg1和zg1,采用插值法获得投影点到大轮齿面点C的距离yg2,则在Sg平面上小轮网格点到大轮的距离为yg=yg2‑yg1;将其投影到该点的牵连速度方向上,得到该点进入啮合时所需要的法向距离Δv=(yg2‑yg1)cosμ,式中:μ为(2)大轮齿面点C的牵连速度和节点M 法矢的夹角。

4.如权利要求1所述的一种齿轮副几何接触分析的方法,其特征在于,步骤(3)的具体包括:对所有的小轮网格节点,通过步骤(2)求出最小距离点,并将法向距离转换为大轮的附加转角 附加转角 Δvmin为最接近接触点的距离,KD为最小距离点到旋转轴的半径,D为接触点向旋转轴作垂直的交点;

将大轮齿面坐标旋转 后,再次转换到Sg坐标系中,同样小轮齿面网格点坐标需要再次转换到Sg坐标系上,计算距离最小点的距离和传动误差幅值,重复上述过程直至求解出满足误差精度的距离最小点,将该点作为两齿面的几何接触点,附加转角的累积形成传动误差幅值。

5.如权利要求1所述的一种齿轮副几何接触分析的方法,其特征在于,步骤(4)的具体包括:以中间齿对为基准,将分别将大、小轮顺时针和逆时针旋转绕各自轴线旋转一个齿距角,得到啮合齿对,根据步骤(2)‑(3)计算各齿对的最小距离和附加转角;给定小轮初始啮合转角 和啮合周期T,将T划分为n等份,则小轮啮合转角为对每个小轮转角 分别计算三个齿对的最小距离,将其作为三齿对的啮合点,同时计算该接触点的大轮附加转角,遍历所有的小轮转角,获得齿面印痕和传动误差。

6.如权利要求1所述的一种齿轮副几何接触分析的方法,其特征在于,步骤(5)的具体包括:得到小轮齿面网格点在Sg平面xgzg的投影点及两啮合齿面的法向距离,在Sg平面xgzg中,某一个网格上的四个节点分别为P1、P2、P3和P4,所对应的两齿面法向距离分别为d1、d2、d3和d4,若距离大于弹性变形量δ=0.00635mm,则将其剔除;若两点之间均小于δ,则该两点都在接触椭圆内,不予考虑;若出现一个点大于δ,另一点小于δ,则采用线性插值的方法求出两点之间等于δ的点坐标,最后连接所有点的坐标,得到接触椭圆。