一种行星轮系的损耗及效率仿真计算方法技术

本发明专利技术公开了一种行星轮系的损耗及效率仿真计算方法。所述行星轮系的损耗仿真计算方法，包括以下步骤：S1，设定初始摩擦系数，进行动力学仿真，计算得到轮齿的动态啮合力，相对滑移速度和轮齿相对曲率半径；S2，基于滚滑弹模型，根据计算的轮齿的动态啮合力、相对滑移速度和轮齿相对曲率半径，计算轮齿摩擦力；S3，根据计算的轮齿摩擦力重复进行动力学仿真和滚滑弹模型计算，经过多次迭代操作，计算得到修正的轮齿的动态啮合力和修正轮齿摩擦力；S4，计算行星轮摩擦功率损耗、轴承功率损耗和搅油功率损耗。本实施例考虑了三个损耗机制之间的耦合影响，减少了损耗计算时的误差，提高了损耗的计算精度，进而，提高了效率计算精度。提高了效率计算精度。提高了效率计算精度。

【技术实现步骤摘要】
一种行星轮系的损耗及效率仿真计算方法


[0001]本专利技术涉及机械传动领域，具体涉及一种行星轮系的损耗及效率仿真计算方法。

技术介绍

[0002]效率作为传动机构设计的主要参数，是衡量传动机构是否达到设计要求的重要指标之一，在传动系统设计阶段，效率的仿真计算尤为重要。行星轮系结构复杂，构件众多，对其整体效率仿真计算存在较大的原始误差，使得设计周期延长。故此，提高行星轮系传动机构的效率仿真计算的计算精度，可以提高齿轮的设计效率，降低设计成本。
[0003]传统行星轮齿的损耗包括行星轮摩擦功率损耗，搅油功率损耗和轴承功率损耗，通常三个损耗机制独立计算，不考虑三个损耗机制之间的耦合影响，但实际上，三个损耗之间互相耦合，互相影响，导致仿真的原始误差较大。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服现有技术中所存在的未考虑不同损耗的相互影响使得行星轮系的效率仿真计算误差较大的不足，提供一种考虑行星轮摩擦功率损耗，搅油功率损耗和轴承功率损耗三种损耗间的耦合影响的行星轮系的损耗及效率仿真计算方法。
[0005]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供了以下技术方案：
[0006]第一方面，本专利技术实施例提供一种行星轮系的损耗仿真计算方法，包括以下步骤：
[0007]S1，设定初始摩擦系数，进行动力学仿真，计算得到轮齿的动态啮合力，相对滑移速度和轮齿相对曲率半径；
[0008]S2，基于滚滑弹模型，根据计算的轮齿的动态啮合力、相对滑移速度和轮齿相对曲率半径，计算轮齿摩擦力；
[0009]S3，根据计算的轮齿摩擦力重复进行动力学仿真和滚滑弹模型计算，经过多次迭代操作，计算得到修正的轮齿的动态啮合力、修正相对滑移速度、修正轮齿相对曲率半径和修正轮齿摩擦力；
[0010]S4，计算行星轮摩擦功率损耗、轴承功率损耗和搅油功率损耗。
[0011]优选地，所述步骤S3具体包括以下步骤：
[0012]S31，根据计算的轮齿摩擦力进行动力学仿真，计算得到修正的轮齿的动态啮合力、修正相对滑移速度和修正轮齿相对曲率半径；
[0013]S32，基于滚滑弹模型，根据修正的轮齿的动态啮合力、修正相对滑移速度和修正轮齿相对曲率半径，计算修正轮齿摩擦力；
[0014]S33，判断修正轮齿摩擦力是否满足迭代停止的要求；若满足，则停止迭代，执行步骤S4；若不满足，修正轮齿摩擦力记作轮齿摩擦力，重复步骤S31和S32。
[0015]优选地，所述步骤S4中轴承损耗的计算包括以下步骤：
[0016]S41a，基于滚滑弹模型计算油液温度，将油液温度带入粘温方程，计算各啮合位置的油液粘度；
[0017]S41b，计算各啮合位置的油液粘度的平均值，记作油液粘度平均值；
[0018]S41c，根据油液温度和油液粘度平均值计算轴承损耗功率。
[0019]优选地，所述步骤S4中搅油损耗的计算包括以下步骤：
[0020]S42a，基于滚滑弹模型计算油液温度，将油液温度带入粘温方程，计算各啮合位置的油液粘度；
[0021]S42b，计算浸油面积与体积；
[0022]S42c，基于油液温度、油液粘度、浸油面积与体积计算不同啮合位置的无量纲力矩；
[0023]S42d，基于不同啮合位置的油液粘度与无量纲力矩计算不同啮合位置的单齿功率损耗；
[0024]S42e，根据轮齿的修正支持力、油液温度和油液粘度计算损耗加权值；
[0025]S42f，根据损耗加权值和单齿啮合损耗功率得到搅油损耗加权平均值，完成搅油损耗的计算。
[0026]优选地，所述粘温方程采用Roelands公式，计算方式如下所示：
[0027][0028]其中，T为油液温度，η为油液粘度，η0为初始油液粘度，T0为初始温度，S0为粘温系数。
[0029]优选地，所述步骤S42e中损耗加权值的计算公式如下所示：
[0030]α
i
＝p
i
T
i
η
i
/∑PTη
[0031]其中，α
i
为第i个轮齿的损耗加权值，p
i
为第i个轮齿的压力，T
i
为第i个轮齿的油液温度，η
i
为第i个油液粘度，P为轮齿的平均压力，T为轮齿的油液温度，η为油液粘度。
[0032]优选地，所述S42f中，搅油损耗加权平均值P
o
的计算方式如下所示：
[0033][0034]其中，P
oi
为对应啮合位置的单齿啮合损耗功率，n为离散点数。
[0035]第二方面，本专利技术实施例提供一种行星轮系的效率仿真计算方法，包括以下步骤：
[0036]A1，根据权利要求1至7任一项所述方法计算行星轮摩擦功率损耗、轴承功率损耗和搅油功率损耗；
[0037]A2，行星轮摩擦功率损耗、轴承功率损耗和搅油功率损耗相加计算得到整体啮合损耗；
[0038]A3，根据整体啮合损耗计算效率。
[0039]与现有技术相比，本专利技术的有益效果：
[0040]1.使用动力学仿真计算啮合力等啮合参数，然后使用滚滑弹模型修整摩擦系数，通过多次迭代得到修正的轮齿的动态啮合力和修正轮齿摩擦力，提高了行星轮摩擦功率损耗计算精度。
[0041]2.使用滚滑弹模型修整啮合温度和油液粘度，将啮合温度转换为油液温度；将油
液温度和油液粘度带入搅油损耗模型和轴承损耗模型中进行计算，提高了搅油损耗和轴承损耗的计算精度；并且将摩擦功率损耗、轴承功率损耗和搅油功率损耗相关联，考虑了三个损耗机制之间的耦合影响，减少了损耗计算时的误差，提高了损耗的计算精度。
[0042]3.采用对应啮合位置的油液粘度与温度来求取搅油损耗加权值，进而修正搅油损耗，提高计算精度。
附图说明：
[0043]图1为本专利技术示例性实施例1的行星轮系的损耗仿真计算方法的流程图。
具体实施方式
[0044]下面结合试验例及具体实施方式对本专利技术作进一步的详细描述。但不应将此理解为本专利技术上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本
技术实现思路
所实现的技术均属于本专利技术的范围。
[0045]实施例1
[0046]如图1所示，本实施例提供一种行星轮系的损耗仿真计算方法，包括以下步骤：
[0047]S1，设定初始摩擦系数，进行动力学仿真，计算得到轮齿的动态啮合力，相对滑移速度和轮齿相对曲率半径；
[0048]S2，基于滚滑弹模型，根据计算的轮齿的动态啮合力、相对滑移速度和轮齿相对曲率半径，计算轮齿摩擦力；
[0049]S3，根据计算的轮齿摩擦力重复进行动力学仿真和滚滑弹模型计算，经过多次迭代操作，计算得到修正的轮齿的动态啮合力、修正相对滑移速度、修正轮齿相对曲率半径和修正轮齿摩擦力；
[0050]S4，计算行星轮摩擦功率损耗、轴承功率损耗和搅油功率损本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种行星轮系的损耗仿真计算方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，设定初始摩擦系数，进行动力学仿真，计算得到轮齿的动态啮合力，相对滑移速度和轮齿相对曲率半径；S2，基于滚滑弹模型，根据计算的轮齿的动态啮合力、相对滑移速度和轮齿相对曲率半径，计算轮齿摩擦力；S3，根据计算的轮齿摩擦力重复进行动力学仿真和滚滑弹模型计算，经过多次迭代操作，计算得到修正的轮齿的动态啮合力、修正相对滑移速度、修正轮齿相对曲率半径和修正轮齿摩擦力；S4，计算行星轮摩擦功率损耗、轴承功率损耗和搅油功率损耗。2.根据权利要求1所述的行星轮系的损耗仿真计算方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括以下步骤：S31，根据计算的轮齿摩擦力进行动力学仿真，计算得到修正的轮齿的动态啮合力、修正相对滑移速度和修正轮齿相对曲率半径；S32，基于滚滑弹模型，根据修正的轮齿的动态啮合力、修正相对滑移速度和修正轮齿相对曲率半径，计算修正轮齿摩擦力；S33，判断修正轮齿摩擦力是否满足迭代停止的要求；若满足，则停止迭代，执行步骤S4；若不满足，修正轮齿摩擦力记作轮齿摩擦力，重复步骤S31和S32。3.根据权利要求1所述的行星轮系的损耗仿真计算方法，其特征在于，所述步骤S4中轴承损耗的计算包括以下步骤：S41a，基于滚滑弹模型计算油液温度，将油液温度带入粘温方程，计算各啮合位置的油液粘度；S41b，计算各啮合位置的油液粘度的平均值，记作油液粘度平均值；S41c，根据油液温度和油液粘度平均值计算轴承损耗功率。4.根据权利要求1所述的行星轮系的损耗仿真计算方法，其特征在于，所述步骤S4中搅油损耗的计算包括以下步骤：S42a，基于滚滑弹模型计算油液温度，将油液温度带入粘温方程，计算各啮合位置的油液粘度；S42b，计算浸油面积与体积；S42c，基于油液温度、油液粘度、浸油面...

【专利技术属性】
技术研发人员：李慎龙，杜明刚，李春明，邓春龙，邵毅敏，王利明，余文念，黄定川，陈秋原，刘威，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：