基于齿面接触分析的变位行星齿轮啮合刚度计算方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115952653A(43)申请公布日2023.04.11(21)申请号202211595408.9(22)申请日2022.12.13(71)申请人中南大学地址410083湖南省长沙市岳麓区麓山南路932号(72)发明人谭来春胡泽华唐进元(74)专利代理机构广州嘉权专利商标事务所有限公司44205专利代理师李峥嵘(51)Int.Cl.G06F30/20(2020.01)G06F30/17(2020.01)权利要求书4页说明书13页附图7页(54)发明名称基于齿面接触分析的变位行星齿轮啮合刚度计算方法(57)摘要本发明公开了一种基于齿面接触分析的变位行星齿轮啮合刚度计算方法，包括如下步骤：S100.基于刀具加工变位齿轮时所述刀具与所述变位齿轮的啮合，建立所述变位齿轮的全齿面方程；S200.基于两个所述变位齿轮的啮合，建立两个所述变位齿轮的接触方程，根据所述接触方程，计算两个所述变位齿轮啮合时的接触轨迹；S300.根据所述全齿面方程和所述接触轨迹，得到所述接触轨迹上的齿面点信息，根据所述齿面点信息，利用势能法进行啮合刚度的计算。本发明的基于齿面接触分析的变位行星齿轮啮合刚度计算方法，能够快速、准确地计算变位之后的行星齿轮时变啮合刚度，有利于行星齿轮系统的后续分析，适于推广使用。CN115952653ACN115952653A权利要求书1/4页1.一种基于齿面接触分析的变位行星齿轮啮合刚度计算方法，其特征在于，包括以下步骤：S100.基于刀具加工变位齿轮时所述刀具与所述变位齿轮的啮合，建立所述变位齿轮的全齿面方程；S200.基于两个所述变位齿轮的啮合，建立两个所述变位齿轮的接触方程，根据所述接触方程，计算两个所述变位齿轮啮合时的接触轨迹；S300.根据所述全齿面方程和所述接触轨迹，得到所述接触轨迹上的齿面点信息，根据所述齿面点信息，利用势能法进行啮合刚度的计算。2.根据权利要求1所述的基于齿面接触分析的变位行星齿轮啮合刚度计算方法，其特征在于，步骤S100中，所述刀具加工所述变位齿轮的方式为：通过滚齿刀或者插齿刀加工所述变位齿轮。3.根据权利要求2所述的基于齿面接触分析的变位行星齿轮啮合刚度计算方法，其特征在于，步骤S100中，以所述变位齿轮的中心线上的任一点为原点建立第一坐标系，所述第一坐标系所在平面垂直所述变位齿轮的中心线，所述第一坐标系与所述变位齿轮固连；以所述滚齿刀的中线上的任一点为原点建立第二坐标系，所述第二坐标系所在平面垂直所述滚齿刀的中心线，所述第二坐标系与所述滚齿刀固连；使所述变位齿轮与所述滚齿刀相对转动，所述变位齿轮的转角定义为φ；计算所述滚齿刀的中线与所述变位齿轮中心线之间的距离：rmg＝rpg+xm式中，rpg为所述变位齿轮的分度圆半径，x为所述变位齿轮的变位系数，m为所述变位齿轮的模数；所述全齿面方程表示为：j式中，Mgc(φ)为所述第一坐标系和所述第二坐标系之间的坐标变换矩阵，为所述滚齿刀在所述第二坐标系下的齿面方程，所述滚齿刀的轮齿的齿顶至齿根的轮廓依次由CD段、DM段以及MN段组成，CD段、DM段以及MN段具有不同的齿面方程。4.根据权利要求2所述的基于齿面接触分析的变位行星齿轮啮合刚度计算方法，其特征在于，步骤S100中，以所述变位齿轮的中心线上的任一点为原点建立第三坐标系，所述第三坐标系所在平面垂直所述变位齿轮的中心线，所述第三坐标系与所述变位齿轮固连；以所述插齿刀的中心线上的任一点为原点建立第四坐标系，所述第四坐标系所在平面垂直所述插齿刀的中心线，所述第四坐标系固连所述插齿刀；使所述变位齿轮与所述插齿刀相对转动，所述变位齿轮的转角定义为φg，所述插齿刀的转角定义为φs；所述全齿面方程表示为：2CN115952653A权利要求书2/4页式中，为所述第三坐标系和所述第四坐标系之间的坐标变换矩阵，为所述插齿刀在所述第四坐标系下的齿面方程，所述插齿刀的轮齿的齿顶至齿根的轮廓依次由EF段、FG段以及GH段组成，EF段、FG段以及GH段具有不同的齿面方程。5.根据权利要求1至4中任意一项所述的基于齿面接触分析的变位行星齿轮啮合刚度计算方法，其特征在于，步骤S200中，基于两个所述变位齿轮的外啮合，建立所述接触方程的过程包括：建立主动轮的工作齿面方程和齿面单位外法向量方程；其中，所述主动轮的工作齿面方程表示为：式中，rap为所述主动轮的齿顶半径，rbp为所述主动轮的基圆半径，θ0p＝π/2Zp‑invα1，Zp为所述主动轮的齿数，α1为所述主动轮的压力角；所述主动轮的齿面单位外法向量方程表示为：6.根据权利要求5所述的基于齿面接触分析的变位行星齿轮啮合刚度计算方法，其特征在于，建立所述接触方程的过程还包括：建立从动轮的工作齿面方程和齿面单位外法向量