斜齿轮副齿宽修形优化设计方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111488658A(43)申请公布日2020.08.04(21)申请号202010274023.7(22)申请日2020.04.09(71)申请人北京理工大学地址100081北京市海淀区中关村南大街5号(72)发明人刘辉严鹏飞张晨吴云豪(74)专利代理机构北京集佳知识产权代理有限公司11227代理人韩静粉(51)Int.Cl.G06F30/17(2020.01)G06F30/20(2020.01)G06F111/10(2020.01)权利要求书2页说明书5页附图3页(54)发明名称斜齿轮副齿宽修形优化设计方法(57)摘要本发明提供了一种斜齿轮副齿宽修形优化设计方法，包括以下步骤：步骤A：确定斜齿轮副的设计变量；步骤B：以斜齿轮副的齿向动态载荷分布系数作为齿宽方向动态性能优化目标，并确定目标函数；步骤C：建立设计变量的边界约束；步骤D：根据设计变量、目标函数和边界条件在matlab中建立基于齿宽修形的动态性能优化数学模型，并对数学模型进行求解。本发明通过软件对齿宽进行修形，实现了斜齿轮副齿宽修形优化，提高了齿面动态载荷分布均匀度，降低了齿面动态载荷峰值。CN111488658ACN111488658A权利要求书1/2页1.一种斜齿轮副齿宽修形优化设计方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤A：确定斜齿轮副的设计变量；步骤B：以斜齿轮副的齿向动态载荷分布系数作为齿宽方向动态性能优化目标，并确定目标函数；步骤C：建立所述设计变量的边界约束；步骤D：根据所述设计变量、所述目标函数和所述边界条件在matlab中建立基于齿宽修形的动态性能优化数学模型，并对所述数学模型进行求解。2.根据权利要求1所述的斜齿轮副齿宽修形优化设计方法，其特征在于，所述步骤A中，所述斜齿轮副中的两个齿轮的设计变量相同，所述设计变量均包括：所述齿轮副中齿端两侧位置的最大修形量Δd,max1和Δd,max2，述齿轮副中齿端两侧多项式函数的弯曲指数s1和s2，所述齿轮副中齿端两侧位置的修形长度b1和b2。3.根据权利要求1所述的斜齿轮副齿宽修形优化设计方法，其特征在于，所述步骤B具体包括：步骤B1：将所述齿轮副的齿轮沿齿宽方向分解为N个独立且均匀的薄片齿轮副；步骤B2：确定目标函数fd(X)＝Kβ，式中，(Fm,i)RMS为第i对所述薄片齿轮副动态啮合力的均方根值，[(Fm,i)RMS]max为每对所述薄片齿轮副动态啮合力的均方根值的最大值，Fn为准静态条件下齿面所受实际载荷，N为切片后处于啮合状态的所述薄片齿轮副总数。4.根据权利要求1所述的斜齿轮副齿宽修形优化设计方法，其特征在于，所述步骤C中的约束条件包括边界约束和性能约束。5.根据权利要求4所述的斜齿轮副齿宽修形优化设计方法，其特征在于，所述边界约束为：为所述设计变量下限组成的列向量，为所述设计变量上限组成的列向量。6.根据权利要求5所述的斜齿轮副齿宽修形优化设计方法，其特征在于，所述性能约束包括齿轮弯曲疲劳强度和接触疲劳强度约束；σH≤[σH]；σF≤[σF]；σF和σH分别为弯曲疲劳强度和接触疲劳强度，[σF]和[σH]分别为弯曲疲劳强度极限和接触疲劳强度极限。7.根据权利要求2所述的斜齿轮副齿宽修形优化设计方法，其特征在于，所述最大修形量的上限取为平均转矩作用下齿面最大弹性变形量，齿宽修形长度范围为0≤bi≤d/2；d为齿宽。8.根据权利要求2-7中任意一项所述的斜齿轮副齿宽修形优化设计方法，其特征在于，所述修形曲线的多项式函数的弯曲指数范围为1≤si≤5；所述最大修形量的上限为33μm。9.根据权利要求3所述的斜齿轮副齿宽修形优化设计方法，其特征在于，所述步骤D中2CN111488658A权利要求书2/2页的数学模型为：minfd(X)。3CN111488658A说明书1/5页斜齿轮副齿宽修形优化设计方法技术领域[0001]本发明涉及机械动力学技术领域，特别是涉及一种斜齿轮副齿宽修形优化设计方法。背景技术[0002]斜齿轮副在传动过程中，常常面临着齿面动态载荷分布不均，且齿面动态载荷峰值较高的问题。[0003]因此，如何实现斜齿轮副齿宽修形优化，提高齿面动态载荷分布均匀度，降低齿面动态载荷峰值为本领域技术人员亟待解决的技术问题。发明内容[0004]有鉴于此，本发明目的是提供一种斜齿轮副齿宽修形优化设计方法，能够实现斜齿轮副齿宽修形优化，提高齿面动态载荷分布均匀度，降低齿面动态载荷峰值。[0005]为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：[0006]一种斜齿轮副齿宽修形优化设计方法，包括以下步骤：[0007]步骤A：确定斜齿轮副的设计变量；[0008]步骤B：以斜齿轮副的齿向动态载荷分布系数作为齿宽方向动态性能优化目标，并确定目