一种同步运动传动误差曲线的设计方法及应用传动误差曲线的弧齿锥齿轮.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CN109002654A(43)申请公布日2018.12.14(21)申请号201810969141.2(22)申请日2018.08.23(71)申请人西北工业大学地址710072陕西省西安市友谊西路127号(72)发明人刘光磊刘明晨杨韬(74)专利代理机构西北工业大学专利中心61204代理人陈星(51)Int.Cl.G06F17/50(2006.01)F16H55/08(2006.01)权利要求书2页说明书9页附图5页(54)发明名称一种同步运动传动误差曲线的设计方法及应用传动误差曲线的弧齿锥齿轮(57)摘要本发明提出一种同步运动传动误差曲线的设计方法及应用传动误差曲线的弧齿锥齿轮。本发明的同步运动传动误差曲线具有两个换齿点，意味着换齿冲击的次数少；相邻传动误差曲线在换齿点的斜率极为接近，意味着换齿时的角速度近乎无差别；啮入和啮出点靠近传动误差曲线的拐点，二阶导数为零，意味着换齿时惯性动载荷几乎为零；啮入和啮出点之间的相邻传动误差曲线同步运动，意味着齿间载荷分配不均匀系数达到最小。上述特点将会极大地降低轮齿上的载荷和换齿所带来的振动和冲击，改善齿间载荷分配，进一步提高弧齿锥齿轮的传动性能。CN109002654ACN109002654A权利要求书1/2页1.一种同步运动传动误差曲线的设计方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：以齿面参考点为对称点，在传动误差曲线坐标系中构造具有三个周期的简谐传动误差曲线；其数学表达式为其中a为传动误差曲线的幅值；T为主动轮的齿距角，为主动轮的实际转角，为齿面参考点啮合时，主动轮的实际转角；在简谐传动误差曲线上从左至右顺次取十三个控制点，分别是四个极大值点A1、A5、A9和A13、三个极小值点A3、A7和A11和六个落在横坐标轴上拐点A2、A4、A6、A8、A10和A12；其中极小值点A7是与齿面参考点对应的点；步骤2：以极小值点所在的水平线为对称轴，将三个起始控制点A1、A2和A3和三个终了控制点和三个终了控制点对称到对称轴的下方，得到A1’、A2’、A3’、A11’、A12’和A13’，得到变异的简谐型传动误差曲线；步骤3：对A1’、A2’、A3’、A4、A5、A6、A7、A8、A9、A10、A11’、A12’和A13’进行三次样条拟合，并将拟合后得到的传动误差曲线向纵坐标的负方向平移a/2，得到初始的当前齿对单根传动误差曲线；步骤4：将步骤3得到的初始的当前齿对单根传动误差曲线向左和向右各平移一个齿距角，分别得到先导齿对和后继齿对的传动误差曲线；步骤5：以起始的三个控制点A1’、A2’、A3’和终了的三个控制点A11’、A12’和A13’的坐标位置为优化设计变量，建立如下多目标优化设计模型并进行优化求解，得到同步运动传动误差曲线：其中表示当前齿对单根传动误差曲线中，控制点Aj处的二阶导数；表示当前齿对单根传动误差曲线中，控制点Aj处的一阶导数，表示先导齿对传动误差曲线中，控制点Aj处的一阶导数；表示当前齿对单根传动误差曲线中，控制点Aj’处的小轮转角，表示先导齿对传动误差曲线中，控制点Aj’处的小轮转角。2CN109002654A权利要求书2/2页2.一种采用同步运动传动误差曲线的弧齿锥齿轮，其特征在于：所述同步运动传动误差曲线为采用步骤1方法设计得到的同步运动传动误差曲线。3CN109002654A说明书1/9页一种同步运动传动误差曲线的设计方法及应用传动误差曲线的弧齿锥齿轮技术领域[0001]本发明涉及齿轮传动技术领域，具体为一种同步运动传动误差曲线的设计方法及应用传动误差曲线的弧齿锥齿轮。背景技术[0002]弧齿锥齿轮是机械传动中十分重要的传动零件，在飞行器、舰船以及其他精密机械中应用十分广泛。弧齿锥齿轮的传动性能与传动误差曲线和齿面接触印痕有关，其中传动误差曲线又对其振动和噪声有更大的影响。从运动学角度讲，齿轮传动误差是从动轮实际转角与名义转角之差，它是主动轮转角或时间的函数，其斜率表示齿轮传动中的相对速度变化。从动力学角度讲，振动是由于物体位移或(和)速度发生周期性变化而引起的；冲击是速度突变引起的，振动和冲击产生噪声。齿轮传动的振动、冲击和噪声主要来源于轮齿啮合振动和冲击。相互啮合的一对齿轮，轮齿啮合处的相对位移和速度的周期性变化产生齿轮啮合振动；轮齿啮入时的相对速度突变产生齿轮啮合冲击。传动误差曲线能够表示齿轮传动过程中的位移和速度变化，相邻传动误差曲线在换齿点处的速度差能够表示齿轮冲击的程度，相邻传动误差曲线在换齿点处的角加速度能够表示惯性力的大小，相邻传动误差曲线之间的差距能够表示齿间载荷分配的不均匀程度。因此，齿轮系统动力学中常用传动误差曲线来衡量齿轮系统啮合振动和冲击的剧烈程度。[0003]为