扭簧加载消隙齿轮齿面磨损量计算模型.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CN110188409A(43)申请公布日2019.08.30(21)申请号201910386560.8(22)申请日2019.05.09(71)申请人东南大学地址210096江苏省南京市玄武区四牌楼2号(72)发明人孙蓓蓓周阳陈林(74)专利代理机构南京经纬专利商标代理有限公司32200代理人张惠忠(51)Int.Cl.G06F17/50(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图3页(54)发明名称扭簧加载消隙齿轮齿面磨损量计算模型(57)摘要本发明涉及一种扭簧加载消隙齿轮齿面磨损量计算模型。该计算方法包括如下过程：首先，考虑工作扭矩和扭簧预紧扭矩的综合作用，计算齿轮工作接触面和非工作接触面的法向载荷；其次，计算主、从动轮的工作接触面以及非工作接触面的磨损率；接着，再计算每啮合一次主、从动轮工作接触面和非工作接触面的滑动量；最后分别计算主动轮和两片从动轮的磨损深度。本发明基于消隙齿轮啮合原理，考虑工作载荷和扭簧载荷在主、从动齿轮上的综合作用，将主动轮轮齿两面在异侧的磨损量叠加，建立磨损量计算模型，更加符合实际情况，预测的数据合理准确，为提高消隙齿轮传动精度提供理论指导。CN110188409ACN110188409A权利要求书1/2页1.一种扭簧加载消隙齿轮齿面磨损量计算模型，其特征在于：包括一个主动齿轮和两个从动齿轮，从动齿轮包括从动齿轮二和从动齿轮三，两个从动齿轮之间通过扭簧连接；计算模型包括如下步骤：步骤1：按照是否传递工作载荷，将消隙齿轮的接触面划分为工作接触面和非工作接触面；考虑产生磨损后，扭簧的松动对预紧扭矩的影响，更新预紧扭矩TY；将工作扭矩TW和扭簧预紧扭矩TY的叠加，计算工作面的法向载荷W1；以扭簧预紧扭矩TY来计算非工作接触面的法向载荷W2；步骤2：分别计算主动齿轮、从动齿轮的工作接触面以及非工作接触面的磨损率；步骤3：分别计算每啮合一次主动齿轮、从动齿轮工作接触面和非工作接触面的滑动量；步骤4：设总时间为t，将总时间合理划分为nt段，每段时长为Δt，计算每个时段内主动齿轮工作接触面和非工作接触面的磨损深度h11和h12，再对各时段磨损量累加求得主动齿轮磨损总深度H1；引入齿轮正反转时间分配系数c，并规定在每段时间长度Δt内正反转的时间分配都符合该系数；由此计算从动齿轮二和从动齿轮三在每一时段内的磨损量h2和h3，再分别对其累加求得磨损深度H2和H3。2.根据权利要求1所述的扭簧加载消隙齿轮齿面磨损量计算模型，其特征在于：步骤1中，工作接触面的法向载荷为非工作接触面的法向载荷扭簧扭矩TY0为初始预紧扭矩，为由于磨损产生的两片从动齿轮之间的转角，h为一时段主动齿轮或从动齿轮齿磨损总厚度，在时段内h不变，在一时段结束后对其进行更新，进而对预紧扭矩进行更新；Kt为扭簧的刚度，rb1和rb2分别指主动齿轮、从动齿轮基圆半径。3.根据权利要求1所述的扭簧加载消隙齿轮齿面磨损量计算模型，其特征在于：步骤2中，首先将啮合线SE离散化为若干点，以这些点对应的主动齿轮、从动齿轮压力角作为磨损模型的自变量；其中啮合点A在主动齿轮、从动齿轮的压力角分别为式中rA1和rA2是啮合点A到主动齿轮回转中心O1和从动齿轮回转中心O2的距离；接着计算工作接触面的接触半宽非工作接触面的接触半宽*其中R1＝rb1tanα1，R2＝rb2tanα2；b为有效接触齿宽，E是当量弹性模量，可由确定；2CN110188409A权利要求书2/2页从而主动齿轮或从动齿轮两接触面的磨损率可以表示为：Ihxy＝kxPv|Vt1-Vt2|，x＝1或2，y＝1或2；式中，kx为主动齿轮或从动齿轮磨损系数，这里x代指主动齿轮或者从动齿轮，当x＝1时，k1表示主动齿轮的磨损系数，当x＝2时，k2表示从动齿轮的磨损系数；Py为工作接触面或者非工作接触面的压强；y代指工作接触面或者非工作接触面，当y＝1时，P1表示工作接触面的压强；当y＝2时，P2表示非工作接触面的压强；工作接触面的压强非工作接触面压强接触点的相对切向速度|Vt1-Vt2|＝2πrb1(n1+n2)|tanα1-tanα|，α为分度圆压力角，n1是主动齿轮的转速，是从动齿轮转速，是齿轮的传动比。4.根据权利要求3所述的扭簧加载消隙齿轮齿面磨损量计算模型，其特征在于：主动齿轮滑动系数从动齿轮滑动系数接触面每次啮合的滑动量可以表示为Sxy＝2Txay，x＝1或2，y＝1或2；当x＝1时，代指主动齿轮，x＝2时，代指从动齿轮；当y＝1时，代指工作接触面，当y＝2时，代指非工作接触面。5.根据权利要求4所述的扭簧加载消隙齿轮齿面磨损量计算模型，其特征在于：步骤4中，在Δt时段内，主动齿轮工作接触面磨损量h11＝S11n1ΔtεIh1