一种行星轮系内部动态啮合力和动态摩擦力测试方法技术

本发明专利技术公开了一种行星轮系内部动态啮合力和动态摩擦力测试方法。所述行星轮系内部动态啮合力测试方法，包括以下步骤；S1，分别获取太阳轮和齿圈基于有限元的啮合力

【技术实现步骤摘要】
一种行星轮系内部动态啮合力和动态摩擦力测试方法


[0001]本专利技术涉及机械传动领域，具体涉及一种行星轮系内部动态啮合力和动态摩擦力测试方法。

技术介绍

[0002]行星轮系是机械传动领域的一种重要形式，由于其高功率、高效率、结构紧凑而在机械行业里得到广泛的应用。行星轮系的内部动态力是指行星轮系运行过程的动态啮合力与动态摩擦力，是影响行星轮系寿命的重要因素。通过测试的手段，检测行星轮系运动过程中的内部动态力，能够为行星轮系的设计、维护、检修提供充分的数据支持。
[0003]传统的行星轮系内部动态力测试方法，通过有限元仿真或经验公式法等获得啮合力与齿根应力的映射关系，再通过试验测试获得实际的齿根应力，依据映射关系，得到实际的啮合力。但传统的测试方法没有考虑到行星轮系内部动态力的对称性与特异性，和试验测试的偶然性与误差性，具有以下缺点：
[0004]1)由于行星轮系存在安装误差与加工误差，导致通过有限元仿真或经验公式法等方法，不能准确地获得反应试验时的应变与啮合力的映射关系，最终导致传统行星轮系内部动态力测试方法，不能准确地反应实际行星轮系内部动态力。
[0005]2)由于应变片粘贴的位置、方向存在误差，导致基于有限元仿真等方法获得的应变与啮合力的映射关系，不能准确反应实际每组应变片应变与啮合力映射关系的特异性，最终导致传统行星轮系内部动态力测试方法，不能准确地反应实际行星轮系内部动态力。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于克服现有技术中所存在的传统的测试方法没有考虑到行星轮系内部动态力的对称性与特异性，和试验测试的偶然性与误差性的不足，提供一种能准确地反应实际行星轮系内部动态力的行星轮系内部动态啮合力和动态摩擦力测试方法。
[0007]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：
[0008]第一方面，本专利技术实施例提供一种行星轮系内部动态啮合力测试方法，包括以下步骤；
[0009]S1，基于有限元和实验测量的方法分别获取太阳轮和齿圈各啮合位置的齿根在不同大小的压力下的应力情况，得到基于有限元的啮合力
‑
齿根应变曲面和基于实测的啮合力
‑
齿根应变曲面；计算太阳轮和齿圈的啮合周期以及啮合脉冲长度；根据啮合周期与啮合脉冲长度，筛选试验齿根应变有效脉冲；
[0010]S2，根据太阳轮和齿圈的基于有限元的啮合力
‑
齿根应变曲面，插值计算各应变片测点的太阳轮和齿圈的基于有限元的等效啮合力矩阵F
ss
；
[0011]根据基于实测的啮合力
‑
齿根应变曲面，插值计算各应变片测点的太阳轮和齿圈的基于实测的等效啮合力矩阵F
se
；
[0012]S3，根据太阳轮和齿圈的基于有限元的等效啮合力矩阵F
ss
以及基于实测的等效啮
合力矩阵F
se
，计算太阳轮和齿圈每个测点在完整啮合周期上的综合等效啮合力，太阳轮和齿圈所有测点的综合等效啮合力组成太阳轮和齿圈的综合等效啮合力矩阵F
st
。
[0013]优选地，所述步骤S1通过以下步骤获取基于有限元的啮合力
‑
齿根应变曲面：
[0014]S111，建立太阳轮和齿圈的有限元模型，设定啮合步长，得到啮合步数n；
[0015]S112，从啮合线起点处起，在当前啮合位置建立等效施力物；在当前啮合位置的等效施力物上沿啮合渐开线垂直方向施加的不同大小的压力，标定太阳轮和齿圈的齿根在各压力值下对应的应力大小，获取当前啮合位置的基于有限元的啮合力
‑
齿根应变曲线，啮合力用压力表示，齿根应变用应力表示；
[0016]S113，判断是否啮合完成；若啮合完成，执行步骤S114；若没有啮合完成，进入下一个啮合步长，更改啮合位置，执行步骤S112；
[0017]S114，连接不同啮合位置的基于有限元的啮合力
‑
齿根应变曲线，形成基于有限元的啮合力
‑
齿根应变曲面。
[0018]优选地，所述步骤S1通过以下步骤获取基于实测的啮合力
‑
齿根应变曲面：
[0019]S121，在太阳轮和齿圈齿根上粘贴应变片，应变片测点数目与行星轮数N一致，每组测点有两个应变片；设定啮合步长，得到啮合步数n；
[0020]S122，从啮合线起点处起，在当前啮合位置放置等效施力物；在当前啮合位置的等效施力物上沿啮合渐开线垂直方向施加的不同大小的压力，标定太阳轮和齿圈的测点的一个应变片在各压力值下对应的应力大小，获取当前啮合位置的一个应变片的基于实测的啮合力
‑
齿根应变曲线；
[0021]S123，判断是否啮合完成；若啮合完成，执行步骤S124；若没有啮合完成，进入下一个啮合步长，更改啮合位置，执行步骤S122；
[0022]S124，连接不同啮合位置的基于实测的啮合力
‑
齿根应变曲线，形成一个应变片的基于实测的啮合力
‑
齿根应变曲面；
[0023]S125，该组测点的应变片是否均完成标定；若未完成，将等效施力物上施加力的方向反向，重复步骤S122至S124，获取该测点另一应变片的基于实测的啮合力
‑
齿根应变曲面；若已完成，获得一个测点的两个应变片的基于实测的啮合力
‑
齿根应变曲面，执行步骤S126；
[0024]S126，判断所有测点是否标定完成；若所有测点标定完成，执行步骤S127；若测点未标定完成，更改测点，执行步骤S122至S125，对下一测点进行标定；
[0025]S127，获取所有应变片的基于实测的啮合力
‑
齿根应变曲面。
[0026]优选地，所述步骤S2依据实测时受啮合力的齿面方向，选择每个测点中的两个应变片中的一个应变片作为对应应变片；并根据对应应变片的基于实测的啮合力
‑
齿根应变曲面，插值计算各应变片测点的太阳轮和齿圈的基于实测的等效啮合力矩阵F
se
。
[0027]优选地，所述步骤S3具体包括以下步骤：
[0028]S31，从啮合线起点开始，根据基于有限元的等效啮合力数组和基于实测的等效啮合力数组计算太阳轮和齿圈各测点各啮合步数的综合等效啮合力；
[0029]S32，判断第i个测点啮合周期内的新的综合等效啮合力F
stij
是否计算完成；若计算完成，则获得测点完整啮合周期上的综合等效啮合力数组F
sti
，并执行步骤S33；若未计算完成，则更新移动步数j，重复步骤S31；
[0030]S33，判断所有测点的综合等效啮合力数组F
sti
是否计算完成；若计算完成，则获得包含各测点的综合等效啮合力矩阵F
st
；若未计算完成，则更换测点i，重复步骤S31至S32。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种行星轮系内部动态啮合力测试方法，其特征在于，包括以下步骤；S1，基于有限元和实验测量的方法分别获取太阳轮和齿圈各啮合位置的齿根在不同大小的压力下的应力情况，得到基于有限元的啮合力
‑
齿根应变曲面和基于实测的啮合力
‑
齿根应变曲面；计算太阳轮和齿圈的啮合周期以及啮合脉冲长度；根据啮合周期与啮合脉冲长度，筛选试验齿根应变有效脉冲；S2，根据太阳轮和齿圈的基于有限元的啮合力
‑
齿根应变曲面，插值计算各应变片测点的太阳轮和齿圈的基于有限元的等效啮合力矩阵F
ss
；根据基于实测的啮合力
‑
齿根应变曲面，插值计算各应变片测点的太阳轮和齿圈的基于实测的等效啮合力矩阵F
se
；S3，根据太阳轮和齿圈的基于有限元的等效啮合力矩阵F
ss
以及基于实测的等效啮合力矩阵F
se
，计算太阳轮和齿圈每个测点在完整啮合周期上的综合等效啮合力，太阳轮和齿圈所有测点的综合等效啮合力组成太阳轮和齿圈的综合等效啮合力矩阵F
st
。2.根据权利要求1所述的行星轮系内部动态啮合力测试方法，其特征在于所述步骤S1通过以下步骤获取基于有限元的啮合力
‑
齿根应变曲面：S111，建立太阳轮和齿圈的有限元模型，设定啮合步长，得到啮合步数n；S112，从啮合线起点处起，在当前啮合位置建立等效施力物；在当前啮合位置的等效施力物上沿啮合渐开线垂直方向施加的不同大小的压力，标定太阳轮和齿圈的齿根在各压力值下对应的应力大小，获取当前啮合位置的基于有限元的啮合力
‑
齿根应变曲线，啮合力用压力表示，齿根应变用应力表示；S113，判断是否啮合完成；若啮合完成，执行步骤S114；若没有啮合完成，进入下一个啮合步长，更改啮合位置，执行步骤S112；S114，连接不同啮合位置的基于有限元的啮合力
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齿根应变曲线，形成基于有限元的啮合力
‑
齿根应变曲面。3.根据权利要求1所述的行星轮系内部动态啮合力测试方法，其特征在于，所述步骤S1通过以下步骤获取基于实测的啮合力
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齿根应变曲面：S121，在太阳轮和齿圈齿根上粘贴应变片，应变片测点数目与行星轮数N一致，每组测点有两个应变片；设定啮合步长，得到啮合步数n；S122，从啮合线起点处起，在当前啮合位置放置等效施力物；在当前啮合位置的等效施力物上沿啮合渐开线垂直方向施加的不同大小的压力，标定太阳轮和齿圈的测点的一个应变片在各压力值下对应的应力大小，获取当前啮合位置的一个应变片的基于实测的啮合力
‑
齿根应变曲线；S123，判断是否啮合完成；若啮合完成，执行步骤S124；若没有啮合完成，进入下一个啮合步长，更改啮合位置，执行步骤S122；S124，连接不同啮合位置的基于实测的啮合力
‑
齿根应变曲线，形成一个应变片...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵毅敏，李春明，王利明，李慎龙，黄文彬，杜明刚，张铭锴，龙国荣，林伦，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：