一种针对摆线齿锥齿轮误差加载齿面接触分析的方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN103206515A*(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103206515103206515A(43)申请公布日2013.07.17(21)申请号201310136926.9(22)申请日2013.04.19(71)申请人北京工业大学地址100124北京市朝阳区平乐园100号(72)发明人刘志峰张志民罗兵郭春华张敬莹刘美荣(74)专利代理机构北京思海天达知识产权代理有限公司11203代理人张慧(51)Int.Cl.F16H55/20(2006.01)权权利要求书3页利要求书3页说明书8页说明书8页附图4页附图4页(54)发明名称一种针对摆线齿锥齿轮误差加载齿面接触分析的方法(57)摘要本发明涉及一种针对摆线齿锥齿轮误差加载齿面接触分析的方法，属于非线性振动理论分析领域，该方法考虑齿轮副弹性变形，支撑系统扭转，齿轮加工误差和机床设置误差，推导出一种新的误差加载接触分析方法。本发明方法当对一个加载齿面接触分析时能够更加贴近真实情况，本发明方法通常用于解决在加载、传递误差、载荷分布和加工仿真下的真实接触面积通过V-H-J（V是齿轮副的纵向设置参数，并且小齿轮的向上方向是主动的；H是齿轮副的坐标轴设置参数，并且朝向小齿轮大端方向是主动的；J是沿着坐标轴方向的调整参数，并且小齿轮远离大齿轮的方向是主动的。）设置参数和机床设置参数，补偿误差的影响来改善传递性能和修改接触面积的大小及位置。CN103206515ACN103265ACN103206515A权利要求书1/3页1.一种针对摆线齿锥齿轮误差加载齿面接触分析的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：1）变形和传递误差1.1）在加载条件下的传递误差加载条件下的传递误差有三个部分组成：位置偏离误差ΔEa，齿轮弹性变形引起的传递误差ΔEb和齿轮的弯曲变形引起的传递误差ΔEc，因此，综合传递误差ΔE为ΔE=ΔEa+ΔEb+ΔEc(1)1.2）载荷分布和变形协调规则假设有n对齿啮合，可以得到载荷分布关系式中，T是总力矩，Ti是第i对齿轮副的力矩，di是接触点的齿轮直径，Fi是接触点的法向力，αi载荷方向和切向的夹角；每个啮合齿对的传递偏差是相同的，因此，推出齿轮传递公式式中，ΔEi是第i对齿轮副的传递误差；1.3）轴的变形齿轮的轴扭转是齿轮的弯曲变形是fxr，fyr和fzr，小齿轮的轴相关参数为fxl，fyl，和fzl；摆线齿锥齿轮的支撑结构可以被简化为一个悬臂梁或者是一个支撑梁，使用Fi和Ti可以计算出弯曲变形和扭转变形，并可以计算出接触点的位移1.4）轴承变形考虑支撑结构，Fi产生一个的力，由于轴向力的作用，小齿轮的轴向位移是fz，由于切向力和径向力的作用和轴承径向内间隙的原因，沿着y轴方向的轴承中心的位移是fy，由于轴向力和径向力的作用和轴承轴向内间隙的原因，沿着x轴方向的轴承中心的位移是fx，因此，由轴承变形产生的齿面位移是公式(5)，sign(R)是一个sign函数；ua，ur分别是轴承的径向内间隙和轴向内间隙；ε是径向反向力和轴向反向力的夹角；δx，δy，δy是由轴向力和径向力作用引起的轴向变形和径向变形；1.5）齿变形1.5.1）在齿面接触点处的齿变形根据Hertz公式，在齿面接触点处的齿变形可以展开为2CN103206515A权利要求书2/3页式中，λ是弹性力学中的一个系数；E1，E2，μ1，μ2分别是弹性模量和泊松比；A是曲率的相对平均值；F是接触力；1.5.2）齿弯曲变形用Westinghouse的悬臂梁方法计算出齿的弯曲变形，在齿面接触点的弯曲变形值δw为式中，I是负载截面的正交惯性矩；t是负载截面的法向齿厚；L是加载点的齿高；E是材料弹性模量；μ是材料泊松比；2）齿面加工误差考虑齿厚误差和切向综合误差，实效误差为式中，是齿轮的齿厚误差；分别是轴向，径向和切向方向上的单位适量；Rr齿的径向半径；ΔF′ir是齿轮的切向综合误差；r1是齿轮的节圆半径；k1是转换系数，系数k1是使用分配率，齿厚误差的相对补偿效应和切向综合误差确定的，k1的定义与符合正态分布率的实际切向综合误差的分配率和啮合齿数相关联；3）机床设置误差机床设置参数的组成是：刀位装定角度τ的误差Δτ；由刀盘头中心到支架中心Md的距离所产生的机床距误差ΔMd和在刀盘头半径r的误差Δr；3.1）刀位装定角τ和螺旋角βm之间的关系-1τ=2sin(Md/2k)，其中k为刀具装定距离，由这个关系可以得到因刀位装定角误差产生的机床距误差ΔMd刀位装定角误差-1式中，cosβm=MdZp/(2R)，v=sin(0.5MdZ0/r)和R是锥距，R=Rm和β=βm，机床距Md，螺旋角βm，刀盘头半径r，和锥距半径R；刀盘头数是Z0，冠状齿轮数是Zp。3.2）刀