一种航空螺旋锥齿轮喷油润滑喷嘴布局优化设计方法.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CN109543304A(43)申请公布日2019.03.29(21)申请号201811402557.2(22)申请日2018.11.23(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)发明人戴瑜朱湘马飞跃吴伟贾继富(74)专利代理机构长沙市融智专利事务所43114代理人欧阳迪奇(51)Int.Cl.G06F17/50(2006.01)权利要求书3页说明书6页附图3页(54)发明名称一种航空螺旋锥齿轮喷油润滑喷嘴布局优化设计方法(57)摘要本发明公开了一种航空螺旋锥齿轮喷油润滑喷嘴布局优化设计方法；齿轮润滑效果可由计算润滑油喷射到轮齿表面的冲击深度数值进行判断，从而对喷嘴参数布局优化设计，其数学模型的计算具体实施步骤为：由螺旋锥齿轮球面渐开线空间关系，通过几何运算得到一段时间内大、小齿轮空间位置及滑油射流线的位置变化(初始时间螺旋锥齿轮副与射流线的关系如附图所示)，同时根据齿轮啮合转过角度所用时间与射流喷油时间相等，得到润滑油在大、小齿轮上的冲击深度。本发明冲击深度数学模型的计算方法简单，能提高齿轮喷油润滑性能与效果。CN109543304ACN109543304A权利要求书1/3页1.一种航空螺旋锥齿轮喷油润滑喷嘴布局优化设计方法，其特征在于,首先计算润滑油喷射到互相啮合的大螺旋锥齿轮和小螺旋锥齿轮的轮齿表面的冲击深度数值，然后基于冲击深度越大则齿轮润滑效果越好的原则，从冲击深度来得到不同喷嘴布局下的润滑效果，最后选择冲击深度大的喷嘴布局以完成喷嘴参数布局优化设计；其中齿轮冲击深度计算方法为：由螺旋锥齿轮球面渐开线空间关系，通过几何运算得到一段时间内大、小螺旋锥齿轮空间位置及滑油射流线的位置的变化，同时根据齿轮啮合转过角度所用时间与喷射流经过距离所用时间相等，得到润滑油在大、小螺旋锥齿轮上的冲击深度；其中小螺旋锥齿轮冲击深度的计算过程为：根据空间几何关系以及球面渐开线特性，计算初始时刻螺旋锥齿轮副的大螺旋锥齿轮空间角度位置和小螺旋锥齿轮空间角度位置，然后再计算小螺旋锥齿轮转动相应时间后的空间角度位置以及喷嘴的射流线经过的距离，从而由小螺旋锥齿轮端面几何关系，得到小螺旋锥齿轮上的冲击深度数学模型；大螺旋锥齿轮冲击深度的计算过程为：根据空间几何关系以及球面渐开线特性，计算初始时刻螺旋锥齿轮副大轮空间角度位置和小轮空间角度位置，然后再计算大齿轮转动相应时间后的空间角度位置以及喷嘴的射流线经过的距离，从而由大轮端面几何关系，得到大齿轮上的冲击深度数学模型。2.根据权利要求1所述的一种航空螺旋锥齿轮喷油润滑喷嘴布局优化设计方法，其特征在于,所述的小齿轮冲击深度的计算过程包括：以初始时刻t0＝0，由空间几何关系以及球面渐开线特性，计算螺旋锥齿轮副大轮空间角度位置θg1和小轮空间角度位置θp1：θp1＝iθg1+invα球(δ,δb)p-λ(1)其中：i指螺旋锥齿轮副传动比；invα球(δ,δb)g和invα球(δ,δb)p分别为大、小齿轮的球面渐开线函数，分别表示大、小齿轮的分度圆与渐开线交点处的两个偏角的大小；过小轮齿面的冲击点做垂直其轴线的面，在该面上做过小轮中心点且向射流线在该面投影线作垂线，以及齿轮副的对称面和小轮中心点的连线，该垂线和连线的夹角即λ；xH′指大齿轮坐标系下小齿轮冲击点的横向偏置距离；invαa球(δa,δb)g表示大齿轮的齿顶圆与渐开线交点处的偏角的大小；在时刻t1＝t，由空间几何关系以及球面渐开线特性，计算小齿轮转动时间t后的空间角度位置θp2：式中：Lp为冲击距离；rα指过小轮齿面滑油冲击点做垂直其轴线的面，从小轮中心点向射流线在该面投影线作的垂线距离；invαp2球(δp2,δb)p指小轮渐开线上冲击点处偏角βp2球；从时间t0到t1，射流线经过的距离Δh′为：2CN109543304A权利要求书2/3页式中：Vj指喷油速度；指射流线和小轮轴线夹角；ωp指小轮转速；由小轮端面几何关系，得到小齿轮上的冲击深度dp的数学模型为：其中，式中：δap,δg分别指小齿轮顶锥角和大齿轮节锥角；Np指小齿轮齿数；m′n指小齿轮滑油冲击点模数；β′指小齿轮滑油冲击点处螺旋角；ha′p指小齿轮滑油冲击点处齿顶高；Σ指螺旋锥齿轮副轴交角；θ，φ分别指喷油射流线仰角和方位角；d′,Ag分别指小齿轮冲击位置处分度圆直径和大齿轮安装距；yL,zV,zV′分别指大齿轮坐标系下喷嘴的纵向偏置，垂向偏置以及小齿轮滑油冲击点垂向偏置。3.根据权利要求1所述的一种航空螺旋锥齿轮喷油润滑喷嘴布局优化设计方法，其特征在于,所述的大齿轮冲击深度的计算过程包括：以初始时刻t0＝0，由空间几何关系以及球面渐开线特性，计算螺旋锥齿轮副大轮空间角度位