[发明专利]考虑延长啮合和齿圈柔性的内啮合齿轮副啮合刚度计算方法

说明书

本发明公开了一种考虑延长啮合和齿圈柔性的内啮合齿轮副啮合刚度计算方法，它是在基于轮齿刚度和基体刚度计算的基础上，通过轮齿接近距离和分离距离的确定，建立内啮合齿轮副时变啮合刚度解析模型，根据齿圈的几何计算啮合刚度；该内啮合齿轮副啮合刚度计算方法包括以下步骤：步骤1计算轮齿刚度；步骤2计算基体刚度；步骤3计算轮齿分离距离与接近距离；步骤4计算内啮合齿轮副时变啮合刚度。本发明的计算方法考虑了行星齿轮副齿圈变形和延长啮合的影响，提出改进的渐开线齿廓行星齿轮啮合刚度解析模型，具有相当的计算精度，同时也能保证计算效率和有效性。

技术领域

本发明属于机械动力学技术领域，涉及内啮合齿轮副啮合刚度的计算模型，具体涉及一种考虑延长啮合和齿圈柔性的内啮合齿轮副啮合刚度计算方法。

背景技术

时变啮合刚度是齿轮系统主要的内部激励，是进行动力学建模及分析的基础。行星齿轮传动系统一般包含两种齿轮啮合类型，即太阳轮与行星轮的外啮合传动和行星轮与内齿圈的内啮合传动。由于内啮合齿轮副的重合度一般较高，因此内啮合传动更容易出现延长啮合现象。又由于行星齿轮的齿圈具有较大的柔性，因此在计算内啮合齿轮副的啮合刚度时也不应将其忽视。

内啮合齿轮副啮合刚度的计算方法一般分为解析方法和有限元方法。传统的解析方法不能考虑齿圈柔性和延长啮合效应，但是计算效率较高。而有限元方法能考虑齿圈柔性和延长啮合效应，但是计算效率很低。

发明内容

本发明的目的是：提出一种考虑延长啮合和齿圈柔性的内啮合齿轮副啮合刚度计算方法，该计算方法考虑齿圈柔性和延长啮合效应，具有相当的计算精度，同时也能保证计算效率。

本发明的技术解决方案是：它是在基于轮齿刚度和基体刚度计算的基础上，通过轮齿接近距离和分离距离的确定，建立内啮合齿轮副时变啮合刚度解析模型，根据齿圈的几何参数计算啮合刚度。

更进一步的，该内啮合齿轮副啮合刚度计算方法包括以下步骤：步骤1计算轮齿刚度；步骤2计算基体刚度；步骤3计算轮齿分离距离与接近距离；步骤4计算内啮合齿轮副时变啮合刚度。

本发明的优点是：计算因素考虑全面，解析模型设立准确，计算精度高，计算效率快。

附图说明

图1为本发明的内齿轮轮齿悬臂梁模型。

图2为本发明的外-内啮合齿轮副啮合示意图。

图3为本发明的内齿轮基体变形几何参数图。

图4为本发明的两轮齿之间分离距离S_a和S_r计算示意图。

图5为本发明的内啮合齿轮副时变啮合刚度计算方法框图。

图6为本发明的行星轮-齿圈啮合齿轮副有限元模型示意图。

图7为本发明的通过两种方法获得的啮合刚度对比图。

图8为本发明的主体思路流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步说明本发明的技术解决方案，但不能理解为是对技术方案的限制。

实施例：依以下步骤计算内啮合齿轮副的啮合刚度

步骤1计算轮齿刚度：内齿轮轮齿悬臂梁模型如图1所示，内啮合齿轮副的接触刚度k_h通过文献[1]所示方法计算；基于能量法，通过弹性力学及材料力学变形能的两种表示方式来计算齿轮轮齿弯曲、剪切和轴向压缩刚度[2]：