一种齿轮齿面摩擦因数的反求方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN103177168A*(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103177168103177168A(43)申请公布日2013.06.26(21)申请号201310144189.7(22)申请日2013.04.24(71)申请人湖南大学地址410082湖南省长沙市岳麓区麓山南路2号湖南大学机械与运载工程学院(72)发明人周长江韩旭郑成龙(74)专利代理机构湖南兆弘专利事务所43008代理人赵洪周长清(51)Int.Cl.G06F17/50(2006.01)权权利要求书1页利要求书1页说明书6页说明书6页附图6页附图6页(54)发明名称一种齿轮齿面摩擦因数的反求方法(57)摘要本发明公开了一种齿轮齿面摩擦因数的反求方法，其步骤为：(1)轮齿关键摩擦特征参数的提取；(2)建立齿轮强度的正问题计算模型，求解关键摩擦特征参数；(3)由齿根应变试验解与齿根应变数值解构建误差函数，进而建立反问题模型；(4)利用优化算法求解误差函数，反求齿面摩擦因数。本发明具有原理清晰，通用性强、计算精度高、简单易操作、适用范围广等优点。CN103177168ACN103768ACN103177168A权利要求书1/1页1.一种齿轮齿面摩擦因数的反求方法，其特征在于，步骤为：(1)轮齿关键摩擦特征参数的提取；(2)建立齿轮强度的正问题计算模型，求解关键摩擦特征参数；(3)由齿根应变试验解与齿根应变数值解构建误差函数，进而建立反问题模型；(4)利用优化算法求解误差函数，反求齿面摩擦因数。2.根据权利要求1所述的齿轮齿面摩擦因数的反求方法，其特征在于，所述步骤(1)的具体流程为：在轮齿上设置若干个测点，在线测量齿根应力和轮齿变形；对测试数据进行处理，得到测点动态应变的变化规律。3.根据权利要求2所述的齿轮齿面摩擦因数的反求方法，其特征在于，在齿轮试验结束后，提取十个循环的齿根峰值应变作为计算反求的输入参考值。4.根据权利要求2所述的齿轮齿面摩擦因数的反求方法，其特征在于，所述测点沿齿根峰值应力应变的齿向分布线标定。5.根据权利要求1～4中任意一项所述的齿轮齿面摩擦因数的反求方法，其特征在于，所述步骤(2)的具体流程为：给定摩擦因数初始值，对仿真模型进行模拟计算，提取各测点的计算值，作为齿根各测点的数值解输入。6.根据权利要求1～4中任意一项所述的齿轮齿面摩擦因数的反求方法，其特征在于，所述步骤(3)中采用试验数据与计算数据均方差ετ作为反问题模型：其中，n为测试点个数，为仿真得到的齿轮齿根测点应变，为试验得到的齿轮齿根测点应变。2CN103177168A说明书1/6页一种齿轮齿面摩擦因数的反求方法技术领域[0001]本发明主要涉及到齿轮传动领域，特指一种齿轮齿面摩擦因数的反求方法。背景技术[0002]齿轮机构是应用最为广泛的一种传动机构，具有功率范围大、传动效率高、传动比准确、使用寿命长、工作安全可靠等优点。齿轮的主要失效形式有：折断、磨损、点蚀、胶合等，而其失效机理(特别是润滑与摩擦方面的)至今尚未研究清楚。齿面摩擦的主要影响有：降低传动效率，加剧轮齿失效，引起系统振动与噪声等。摩擦损耗是齿轮传动功率损失最主要的因素，尤其在高速、重载、大功率传动系统中。在一定工况下，齿面摩擦对齿根弯曲与齿面接触疲劳强度的影响不能忽略；研究者在齿轮有限元分析中开始重视齿面摩擦的影响。研究证明，齿面摩擦在点蚀形成、齿根裂纹萌生与扩展及轮齿断裂过程中起到加速作用。同时，齿面摩擦影响到齿轮系统的动态特性，是重要的振动与噪声激励源。Jost指出摩擦学研究具有巨大经济效益，尤其适用于机械传动。随着齿轮传动高速、重载、精密、高效、低噪声与长寿命方向的发展，齿面摩擦特性研究对于减少摩擦损失、增大轮齿承载能力、改善系统传动性能等具有显著的意义。[0003]“齿面摩擦”对齿轮的影响，主要是通过对弯曲疲劳强度和接触疲劳强度的影响两方面来考虑的，而现行的齿轮强度设计也是从这两方面来展开。在计算弯曲疲劳强度时，常规的做法是将轮齿等效为悬臂梁来计算其根部的弯曲应力；在计算接触疲劳强度时，则是基于传统的Hertz理论。[0004]“齿轮齿面摩擦”的研究方法主要有基于弹流润滑理论的齿面摩擦计算方法和基于摩擦特性实验的齿面摩擦计算方法，而对于齿轮齿面摩擦因数反求方法、变化规律以及影响因素等方面的研究却尚未发现。发明内容[0005]本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种简单易操作、原理清晰、通用性好、计算精度高、适用范围广的齿轮齿面摩擦因数的反求方法。[0006]为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：[0007]一种齿轮齿面摩擦因数的反求方法，其步骤为：[0008](1)齿轮齿根位置关键摩擦特征参数的提取