1.直齿圆柱齿轮副时变啮合刚度计算方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤一、计算单对齿啮合过程中,随主动齿轮转角变化的各部分齿轮刚度及变形;
步骤二、给定随主动轮转角变化的轮齿误差曲线;
步骤三、以被动齿轮的轴孔为参照,计算得到轮齿啮合时的变形量;
再基于轮齿啮合时的变形量、以及所有齿对作用力之和等于外部静态力矩产生的总的作用力,求解获得静态传递误差,并根据所述静态传递误差及位移激励,获得时变啮合刚度;
所述位移激励为:
δNLTE=min([ep1+eg1,...,epi+egi,...,epN+egN])其中,δNLTE为位移激励,下标p表示主动轮,下标g表示从动轮,e为所述步骤二中得到的轮齿误差。
2.根据权利要求1所述的直齿圆柱齿轮副时变啮合刚度计算方法,其特征在于,在所述步骤一中,计算单对齿啮合过程中的轮齿齿部弯曲刚度、剪切刚度、压缩刚度、轮齿接触变形、齿轮轮体刚度和轮体加载时引起的相邻齿变形的刚度。
3.根据权利要求2所述的直齿圆柱齿轮副时变啮合刚度计算方法,其特征在于,根据势能原理,计算轮齿齿部弯曲刚度、剪切刚度和压缩刚度:式中,Kb表示轮齿齿部弯曲刚度,Ks表示剪切刚度;Ka表示压缩刚度;h代表啮合力作用位置处齿厚的一半;α1表示啮合力与齿厚方向的夹角;d表示有效作用长度,即啮合力作用位置至齿根圆固定部分的距离;dx表示距啮合力作用位置为x的微截面宽度,E表示材料弹性模量,G为材料剪切模量,其中:v为材料泊松比;Ix和Ax分别代表距啮合力作用点x处截面惯性矩与截面面积,即Ax=2hxW,其中符号W为齿宽,hx表示距啮合力作用位置为x的微截面长度的一半。
4.根据权利要求3所述的直齿圆柱齿轮副时变啮合刚度计算方法,其特征在于,采用以下方式计算轮齿接触变形:δh=ChFk
其中,δh为轮齿接触变形;
当仅考虑轮齿接触线性变形时,
当考虑轮齿接触非线性变形时,
5.根据权利要求4所述的直齿圆柱齿轮副时变啮合刚度计算方法,其特征在于,采用以下方式计算齿轮轮体刚度:其中,u表示啮合线与轮齿对称线交点到齿根圆的距离,S为单个轮齿齿廓曲线与齿根圆两个交点之间的齿根圆上的弧长;
L、M、P、Q是与齿轮设计参数相关的系数。
6.根据权利要求5所述的直齿圆柱齿轮副时变啮合刚度计算方法,其特征在于,采用以下方式计算轮齿加载时轮体变形引起的相邻齿偏移对应的刚度Kfij:其中,u表示啮合线与轮齿对称线交点到齿根圆的距离,Li、Mi、Pi、Qi、Ri、Si、Ti、Ui、Vi是与齿轮设计参数相关的系数,下标i为参与啮合的轮齿编号。
7.根据权利要求6所述的直齿圆柱齿轮副时变啮合刚度计算方法,其特征在于,在所述步骤二中,通过傅里叶级数表达所述轮齿误差曲线:其中,A表示谐波幅值,θmax为轮齿参与啮合对应的齿轮传动角度,为相位角,Ne表示误差曲线中包含的总谐波次数。
8.根据权利要求7所述的直齿圆柱齿轮副时变啮合刚度计算方法,其特征在于,在所述步骤三中,得到的第i对轮齿啮合时的变形为:根据所有齿对作用力之和等于外部静态力矩产生的总的作用力,可以得到:所述时变啮合刚度的计算方法为:
其中,式中,Z表示整数集,Rb表示齿轮基圆半径,下标p表示主动轮,下标g表示从动轮,δSTE为静态传递误差,δNLTE为位移激励,Kmesh为时变啮合刚度,T0表示外部静态力矩,Fi表示第i对齿轮的作用力。
9.根据权利要求8所述的直齿圆柱齿轮副时变啮合刚度计算方法,其特征在于,在所述步骤三结束后,还包括以下步骤:步骤四、不断转动齿轮角度位置来改变齿轮对啮合位置,对每个角度位置均计算对应的时变啮合刚度与位移激励,获得整个啮合周期的齿轮副动态激励曲线。
10.一种直齿圆柱齿轮副时变啮合刚度计算装置,其特征在于,包括处理器,以及与所述处理器通信连接的存储器;所述存储器存储有可被所述处理器执行的指令,所述指令被所述处理器执行,以使所述处理器能够执行权利要求1至9中任一项所述的方法。