螺旋锥齿轮的含误差齿面接触分析方法.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CN108875274A(43)申请公布日2018.11.23(21)申请号201810785506.6(22)申请日2018.07.17(71)申请人中南大学地址湖南省长沙市岳麓区麓山南路932号中南大学新校区机电工程学院(72)发明人唐进元丁撼(74)专利代理机构长沙永星专利商标事务所(普通合伙)43001代理人周咏林毓俊(51)Int.Cl.G06F17/50(2006.01)权利要求书7页说明书15页附图4页(54)发明名称螺旋锥齿轮的含误差齿面接触分析方法(57)摘要本发明公开了一种螺旋锥齿轮的含误差齿面接触分析方法，属于齿轮传动技术领域，包括：(1)求解初始接触状态时的大轮齿面初值，设定含装配误差的约束条件，求解小轮齿面初值，将大轮齿面初值、小轮齿面初值作为齿面接触分析求解的精确初值，求解整个齿面的初始接触点；(2)获取坐标转化矩阵，得到eTCA方程组，建立所述eTCA方程组的评价项，完成对螺旋锥齿轮齿面接触性能的评价。本文所述螺旋锥齿轮齿面接触分析方法，提出了精确的eTCA初值解决方案，并在求解过程中考虑制造装配误差作为基本约束条件，匹配精确的eTCA方程组建立过程，给定精确的非线性求解算法，完成了整个齿面接触点尤其是初始接触点的鲁棒性精确求解。CN108875274ACN108875274A权利要求书1/7页1.一种螺旋锥齿轮的含误差齿面接触分析方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)求解初始接触状态时的大轮齿面初值(φ2,θ2)，设定含装配误差的约束条件，求解小轮齿面初值(φ1,θ1)，将大轮齿面初值、小轮齿面初值作为齿面接触分析求解的精确初值(0)x，求解整个齿面的初始接触点P0*；(2)获取坐标转化矩阵，得到eTCA方程组，建立所述eTCA方程组的评价项：a)齿面接触印痕；b)传动误差；c)齿面误差，完成对螺旋锥齿轮齿面接触性能的评价。2.根据权利要求1所述螺旋锥齿轮的含误差齿面接触分析方法，其特征在于，所述步骤(1)中，具体步骤为：1.1)求解大轮齿面初值(φ2,θ2)；以大轮齿面中点M作为参考点，齿面中点M到大轮轴线的距离为r2，齿面中点M到轴线的投影点与齿面交叉顶点O2的距离为L2，根据齿面的参数化离散方法，建立的基本坐标系{i,j,k}，可表示为：i＝[100],j＝[010],k＝[001](1)而pi是关于齿面中点的锥角δM的函数，有：[t]从齿面中点M到大端面的距离为fb，b为齿面宽，ha2和hf2可根据以下公式求解：[t]ha2＝hae2-fbtanθa2(3)[t]hf2＝hfe2-fbtanθa2(4)由于齿面点设定为齿面中点M，则齿面中点M到节锥的距离为：齿面中点M到根锥的距离为：齿面中点M到大轮轴线的距离为：[t]r2＝(Re-fb)sinδ2-△h1cosδ2＝(Re-fb)sinδ2-1/2(hf2-ha2)cosδ2(7)系数f[t]是判定条件，当取0.25，0.5，0.75时，分别对应的是齿轮大端、中端和小端的齿面参考点；齿面中点M到轴线的投影点与齿面交叉顶点O2的距离为：以大轮齿面中点M坐标为已知条件，来求解大轮齿面初值(φ2,θ2)，则存在以下关系：显然，r2和L2都可以表示成关于φ2和θ2的参数化函数，齿面参数化建模中r2是具有非线性的，通过非线性迭代算法求解对应的(φ2,θ2)；1.2)求解小轮齿面初值(φ1,θ1)；2CN108875274A权利要求书2/7页在小轮齿面初值求解过程中，考虑制造装配因素作为齿面接触时约束条件，在安装误差的基本定义中，E为大小齿轮的轴线偏差，P为小轮沿轴向的偏移距离，G为大轮沿轴线的偏移距离，α为两轴线的轴交角；当大小齿轮合理装配在一起时，设大轮绕轴线p2旋转，小轮绕轴线p1旋转，则它们的装配误差可以表示为：而两个轴交点Op和Og的距离为：在齿轮初始接触时刻，传动误差几乎为零，大轮和小轮的传动比是恒定的且等于z2/z1，由于传动误差定义为输出轮的实际转动位置和理论值之差ΔφG，输出大轮的旋转角度差值φG可表示为输入小轮角度的φP近似抛物线函数。由此可得，齿面的装配直接影响齿面误差，则在初始接触时刻，小轮齿面点满足以下条件：同理，利用非线性迭代算法求解该方程，得到小轮齿面初值(φ1,θ1)；然后将大轮齿面初值、小轮齿面初值作为齿面接触分析方程求解的精确初值x(0)＝(0)(0)(0)(0)(φ1,φ2,θ1,θ2)。3.根据权利要求1所述螺旋锥齿轮的含误差齿面接触分析方法，其特征在于，利用凸模型自适应信赖域算法，求解大轮齿面初值(φ2,θ2)、小轮齿面初值(φ1,θ1)和齿面初始接触点P0*(φ1,θ1,φ2,θ2)。4.根据权利要求1所述螺旋锥齿轮的含误差齿面接触