【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及螺旋锥齿轮传动系统领域，具体涉及一种螺旋锥齿轮传动系统静态特性分析方法。
技术介绍
1、齿轮传动因其具备恒定的传动比、转换效率高、承载能力强和结构紧凑等特点，在矿物提炼、精密机床制造、航空航海技术、机械工程等诸多领域扮演着至关重要的角色。螺旋锥齿轮传动因其复杂的几何结构和啮合特性，被认为是齿轮传动体系中最具挑战性的一种设计形式。齿轮传动系统的故障会对生产和经济效益造成严重影响，严重时还会导致不可估量的人身安全风险。因此深化对螺旋锥齿轮传动系统性能分析的研究显得极为迫切且重要，旨在通过深入的理论分析、故障预测及性能优化手段，最大程度减少因齿轮传动系统故障引发的设备停机、安全事故以及经济损失，从而有力保障各类产业的稳定高效运行及作业安全。
2、在传动系统实际运行阶段，齿轮副之间的啮合过程会产生啮合作用力，由传动轴向轴承传递，会导致整个传动系统产生一定程度的弹性形变。当这些作用力持续作用于传动系统时，原本准确的齿轮安装位置会因受力而发生微小的偏移，即原本理想的啮合状态在载荷作用下出现了相对位置的变化被定义为齿轮副的啮合错位量。根据啮合错位的原理可知，可以采用齿面啮合点的变形或者传动轴的变形这两种方式来计算啮合错位量。由于齿面啮合点的定位存在着相当大的复杂性和不确定性，常规的观测难以直接捕捉到精确的啮合位置，因此通过这种方式来求解比较困难。于是采用传动轴的变形去计算更为合适。利用有限元法去建立螺旋锥齿轮传动系统静力学模型包括梁单元模型和实体单元模型。采用梁单元构建传动系统模型计算分析速度快，但是传动轴受载变形会
3、螺旋锥齿轮传动系统动力学模型分析方法，主要有传递矩阵法、集中质量法、有限元法等。传递矩阵法是将传动系统进行分段处理，利用传递矩阵构建整个系统的表达式，其计算时间短且计算精度比较低，容易产生数值不稳定和“漏根”现象。集中质量法是将传动系统中各部分使用没有质量的弹簧连接，构建出包含多自由度的系统，其求解分析速度快且精度较低，不能得到系统的所有参数。有限元法对系统进行完整的三维模型分析，其计算精确，但是其耗费的计算机资源较大，其计算精度与速度较大程度上取决于网格的划分。现阶段对于采用有限元法快速的求解螺旋锥齿轮传动系统模型的静态特性还有待提升。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种螺旋锥齿轮传动系统静态特性分析方法，其计算时间短，误差小，效率高。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
3、一种螺旋锥齿轮传动系统静态特性分析方法，其包括如下步骤：
4、s1，建立螺旋锥齿轮传动系统的两根传动轴的实体有限元模型，并对实体有限元模型进行网格化处理；
5、s2，设置传动轴的实体有限元模型的材料属性；
6、s3，在传动轴的轴承安装位置处，将轴承等效受力点与传动轴的实体有限元模型表面网格进行耦合约束，每个轴承等效受力点添加五个接地弹簧，分别约束除了传动轴对应轴线在回转方向上的运动自由度之外的其余五个运动自由度；
7、s4，在传动轴的螺旋锥齿轮副安装位置处，将齿轮副中的大、小轮若干个齿宽中点所在轴截面的轴心位置定义为若干个导向点，将若干个导向点与传动轴的实体有限元模型对应的轴截面进行耦合约束；
8、s5，在导向点处施加载荷，输出若干个导向点的位移变形量；
9、s6，依据得到的若干个导向点的位移变形量计算得到螺旋锥齿轮副的啮合错位量。
10、进一步，步骤s1中，实体有限元模型螺旋锥齿轮副安装位置处的网格密度＞轴承安装位置处的网格密度＞除螺旋锥齿轮副安装位置处和轴承安装位置处之外的其余传动轴的实体有限元模型的网格密度。
11、进一步，步骤s4中，将传动轴的实体有限元模型的螺旋锥齿轮副安装位置等分为若干个子轴段，按照齿轮小端到大端的顺序依次将齿宽中点所在轴截面的轴心位置定义若干个导向点，并将若干个导向点与传动轴的实体有限元模型对应的轴截面进行耦合约束。
12、进一步，步骤s3中，每个接地弹簧的数值依据轴承刚度矩阵进行确定。
13、进一步，步骤s6中，啮合错位量的表达式为：
14、
15、其中，δp是齿轮副沿着小轮轴线方向的相对位移量；δw是齿轮副沿着大轮轴线方向的相对位移量；δe是沿着偏置距方向的相对位移量；δσ是沿着轴交角方向的相对角度变化量；
16、lp1为受载变形前第一轴交错点q到小轮齿宽中点在小轮轴线上的投影点p的距离；
17、lp2为受载变形后第二轴交错点a到小轮齿宽中点在小轮轴线上的投影点p′的距离，第二轴交错点a为第二轴交错点o受载变形后的第二轴交错点；
18、lw1为受载变形前第二轴交错点o到大轮齿宽中点在小轮轴线上的投影点g的距离；
19、lw2为受载变形前第一轴交错点b到大轮齿宽中点在小轮轴线上的投影点g′的距离，第一轴交错点b为第一轴交错点q受载变形后的第一轴交错点；
20、le为受载变形后小轮轴线的切线与大轮轴线的切线之间的距离；
21、l为螺旋锥齿轮传动系统的偏置距；
22、θ1为受载变形前的大、小齿轮轴线共面时的夹角；
23、θ2为受载变形后的大、小齿轮轴线共面时的夹角。
24、本专利技术的有益效果：
25、本专利技术结合传动轴实体有限元模型、轴承刚度矩阵、齿轮啮合力运用有限元法对实体有限元传动轴耦合模型进行静力学分析，从而获取传动轴在载荷作用下出现的变形情况，利用变形量进一步计算齿轮副的啮合错位量，计算时间短，效率高，误差小。与全有限元模型分析结果高度吻合，且时间节约近3倍，有力的验证了本方法的有效性和准确性。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种螺旋锥齿轮传动系统静态特性分析方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的螺旋锥齿轮传动系统静态特性分析方法，其特征在于：步骤S1中，实体有限元模型螺旋锥齿轮副安装位置处的网格密度＞轴承安装位置处的网格密度＞除螺旋锥齿轮副安装位置处和轴承安装位置处之外的其余传动轴的实体有限元模型的网格密度。
3.根据权利要求1所述的螺旋锥齿轮传动系统静态特性分析方法，其特征在于：步骤S4中，将传动轴的实体有限元模型的螺旋锥齿轮副安装位置等分为若干个子轴段，按照齿轮小端到大端的顺序依次将齿宽中点所在轴截面的轴心位置定义若干个导向点，并将若干个导向点与传动轴的实体有限元模型对应的轴截面进行耦合约束。
4.根据权利要求1所述的螺旋锥齿轮传动系统静态特性分析方法，其特征在于：步骤S3中，每个接地弹簧的数值依据轴承刚度矩阵进行确定。
5.根据权利要求1所述的螺旋锥齿轮传动系统静态特性分析方法，其特征在于，步骤S6中，啮合错位量的表达式为：
【技术特征摘要】
1.一种螺旋锥齿轮传动系统静态特性分析方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的螺旋锥齿轮传动系统静态特性分析方法，其特征在于：步骤s1中，实体有限元模型螺旋锥齿轮副安装位置处的网格密度＞轴承安装位置处的网格密度＞除螺旋锥齿轮副安装位置处和轴承安装位置处之外的其余传动轴的实体有限元模型的网格密度。
3.根据权利要求1所述的螺旋锥齿轮传动系统静态特性分析方法，其特征在于：步骤s4中，将传动轴的实体有限元模型...
【专利技术属性】
技术研发人员：张卫青，杨航，谭儒龙，郭晓东，
申请(专利权)人：重庆理工大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。