一种直齿轮副啮合效率的计算方法与流程

本发明涉及齿轮传动系统技术领域，具体地说是一种直齿轮副啮合效率的计算方法。

背景技术：

齿轮是应用最为广泛的传动机构，其效率问题越来越为人们所重视，计算齿轮副啮合效率的方法众多，但其中大部分方法比较繁琐，更为重要的是，它们与齿轮设计参数之间的关系是隐式而非显式，即无法直观地反映齿轮啮合效率与齿轮设计参数之间的关系。

沿啮合线积分法能够直接建立齿轮啮合效率与齿轮设计参数之间的关系，然而，目前在该方法的应用中，计算的均为一对轮齿从啮入到啮出的啮合效率，而非一对齿轮传动的啮合效率，就一对齿轮副传动而言，这样计算得到的齿轮啮合效率并不符合齿轮连续传动的实际情况。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明提出了一种直齿轮副啮合效率的计算方法，能够快速准确地计算直齿轮副的啮合效率。

本发明解决其技术问题采取的技术方案是：

本发明实施例提供的一种直齿轮副啮合效率的计算方法，所述直齿轮副的重合度1<ε<2，其特征是，所述计算方法包括以下步骤：

s1，获取直齿轮副的相关数据；

s2，计算啮合线段的长度；

s3，计算瞬时接触点的啮合效率；

s4，计算啮合线段的啮合效率；

s5，计算直齿轮副的啮合效率。

作为本实施例一种可能的实现方式，在步骤s1中，所述直齿轮副的相关数据包括：主动轮齿数z1、模数m、传动比i12、分度圆压力角ɑ、齿顶高系数ha*、齿面摩擦因数μ。

作为本实施例一种可能的实现方式，在步骤s2中，计算啮合线段的长度的具体过程为：

通过基圆齿距计算公式计算得到基圆齿距pb，通过啮入点到节点的长度计算公式计算得到啮入点到节点的长度pb1，通过节点到啮出点的长度计算公式计算得到节点到啮出点的长度pb2，通过啮合线的长度计算公式计算得到啮合线的长度b1b2，通过单齿啮合区起点到节点的长度计算公式计算得到单齿啮合区起点到节点的长度pb3，通过节点到单齿啮合区终点的长度计算公式计算得到节点到单齿啮合区终点的长度pb4。

作为本实施例一种可能的实现方式，所述基圆齿距计算公式为：

pb＝πmcosα(1)

式中，pb为基圆齿距，m为模数，ɑ为分度圆压力角；

所述啮入点到节点的长度计算公式为：

式中，pb1为啮入点到节点的长度，i12为传动比，m为模数，z1为主动轮齿数，ɑ为分度圆压力角，ha*为齿顶高系数；

所述节点到啮出点的长度计算公式为：

式中，pb2为节点到啮出点的长度，m为模数，z1为主动轮齿数，ɑ为分度圆压力角，ha*为齿顶高系数；

所述啮合线的长度计算公式为：

b1b2＝pb1+pb2(4)

式中，b1b2为啮合线的长度，pb1为啮入点到节点的长度，pb2为节点到啮出点的长度；

所述单齿啮合区起点到节点的长度计算公式为：

pb3＝pb-pb2(5)

式中，pb3为单齿啮合区起点到节点的长度，pb为基圆齿距，pb2为节点到啮出点的长度；

所述节点到单齿啮合区终点的长度计算公式为：

pb4＝pb-pb1(6)

式中，pb4为节点到单齿啮合区终点的长度，pb为基圆齿距，pb1为啮入点到节点的长度。

作为本实施例一种可能的实现方式，在步骤s3中，计算瞬时接触点的啮合效率的具体过程为：

通过啮入点到节点段的瞬时接触点啮合效率计算公式计算得到啮入点到节点段的瞬时接触点啮合效率η1、通过节点到啮出段的瞬时接触点啮合效率计算公式计算得到节点到啮出段的瞬时接触点啮合效率η2。

作为本实施例一种可能的实现方式，所述啮入点到节点段的瞬时接触点啮合效率计算公式为：

式中，η1为啮入点到节点段的瞬时接触点啮合效率，μ为齿面摩擦因数，i12为传动比，m为模数，z1为主动轮齿数，ɑ为分度圆压力角，x为啮入点到节点段的瞬时接触点距节点的距离；

所述节点到啮出段的瞬时接触点啮合效率计算公式为：

式中，η2为节点到啮出段的瞬时接触点啮合效率，μ为齿面摩擦因数，i12为传动比，m为模数，z1为主动轮齿数，ɑ为分度圆压力角，x为节点到啮出段的瞬时接触点距节点的距离。

作为本实施例一种可能的实现方式，在步骤s4中，计算啮合线段的啮合效率的具体过程为：

通过啮入点到单齿啮合区起点的啮合效率计算公式计算得到啮入点到单齿啮合区起点的啮合效率通过单齿啮合区起点到节点的啮合效率计算公式计算得到单齿啮合区起点到节点的啮合效率通过节点到单齿啮合区终点的啮合效率计算公式计算得到节点到单齿啮合区终点的啮合效率通过单齿啮合区终点到啮出点的啮合效率计算公式计算得到单齿啮合区终点到啮出点的啮合效率

作为本实施例一种可能的实现方式，所述啮入点到单齿啮合区起点的啮合效率计算公式为：

式中，为啮入点到单齿啮合区起点的啮合效率，pb1为啮入点到节点的长度，pb3为单齿啮合区起点到节点的长度，η1为啮入点到节点段的瞬时接触点啮合效率；

所述单齿啮合区起点到节点的啮合效率计算公式为：

式中，为单齿啮合区起点到节点的啮合效率，pb3为单齿啮合区起点到节点的长度，η1为啮入点到节点段的瞬时接触点啮合效率；

所述节点到单齿啮合区终点的啮合效率计算公式为：

式中，为节点到单齿啮合区终点的啮合效率，pb4为节点到单齿啮合区终点的长度，η2为节点到啮出段的瞬时接触点啮合效率；

所述单齿啮合区终点到啮出点的啮合效率计算公式为：

式中，为单齿啮合区终点到啮出点的啮合效率，pb2为节点到啮出点的长度，pb4为节点到单齿啮合区终点的长度，η2为节点到啮出段的瞬时接触点啮合效率。

作为本实施例一种可能的实现方式，所述步骤s5的具体过程为：

通过式(13)所示的直齿轮副的啮合效率计算公式计算得到直齿轮副的啮合效率η，

式中，η为直齿轮副的啮合效率，为啮入点到单齿啮合区起点的啮合效率，为单齿啮合区起点到节点的啮合效率，为节点到单齿啮合区终点的啮合效率，为单齿啮合区终点到啮出点的啮合效率，b1b2为啮合线的长度，pb为基圆齿距。

本发明实施例的技术方案可以具有的有益效果如下：

本发明实施例技术方案的一种直齿轮副啮合效率的计算方法，通过获取直齿轮副的相关数据，计算啮合线段的长度，计算瞬时接触点的啮合效率，计算啮合线段的啮合效率，计算直齿轮副的啮合效率。本发明可快速准确计算直齿轮副的啮合效率，计算方法简单，大大提高了计算的准确性。

附图说明

图1是根据一示例性实施例示出的一种直齿轮副啮合效率的计算方法的流程图；

图2是根据一示例性实施例示出的齿轮连续传动过程中各段啮合线的示意图；

图2中符号表示：b1、啮入点，b3、单齿啮合区起点，p、节点，b4、单齿啮合区终点，b2、啮出点，pb1、啮入点到节点的长度，pb2、节点到啮出点的长度，pb、基圆齿距。

具体实施方式

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本发明进行详细阐述。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。应当注意，在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。本发明省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本发明。

本发明提供了一种直齿轮副啮合效率的计算方法，如图1所示，它包括以下步骤：s1，获取直齿轮副的相关数据；s2，计算啮合线段的长度；s3，计算瞬时接触点的啮合效率；s4，计算啮合线段的啮合效率；s5，计算直齿轮副的啮合效率。

本发明实施例提供的一种直齿轮副啮合效率的计算方法，其具体实现过程包括以下步骤：

步骤1，获取直齿轮副的相关数据：主动轮齿数z1、模数m、传动比i12、分度圆压力角ɑ、齿顶高系数ha*、齿面摩擦因数μ，如表1所示。

表1

步骤2：使用步骤1中的模数m，分度圆压力角ɑ，通过式(14)所示的基圆齿距计算公式计算得到基圆齿距pb，使用步骤1中的模数m，主动轮齿数z1，分度圆压力角ɑ，齿顶高系数ha*，传动比i12，通过式(15)所示的啮入点到节点的长度计算公式计算得到啮入点到节点的长度pb1，使用步骤1中的模数m，主动轮齿数z1，分度圆压力角ɑ，齿顶高系数ha*，通过式(16)所示的节点到啮出点的长度计算公式计算得到节点到啮出点的长度pb2，使用步骤2中计算的啮入点到节点的长度pb1，节点到啮出点的长度pb2，通过式(17)所示的啮合线的长度计算公式计算得到啮合线的长度b1b2，使用步骤2中计算的基圆齿距pb，节点到啮出点的长度pb2，通过式(18)所示的单齿啮合区起点到节点的长度计算公式计算得到单齿啮合区起点到节点的长度pb3，使用步骤2中计算的基圆齿距pb，啮入点到节点的长度pb1，通过式(19)所示的节点到单齿啮合区终点的长度计算公式计算得到节点到单齿啮合区终点的长度pb4，齿轮连续传动过程中各段啮合线的示意图如图2所示，图2中符号表示：b1、啮入点，b3、单齿啮合区起点，p、节点，b4、单齿啮合区终点，b2、啮出点，pb1、啮入点到节点的长度，pb2、节点到啮出点的长度，pb、基圆齿距。

pb＝πmcosα(14)

式中，pb为基圆齿距，m为模数，ɑ为分度圆压力角；

式中，pb1为啮入点到节点的长度，i12为传动比，m为模数，z1为主动轮齿数，ɑ为分度圆压力角，ha*为齿顶高系数；

式中，pb2为节点到啮出点的长度，m为模数，z1为主动轮齿数，ɑ为分度圆压力角，ha*为齿顶高系数；

b1b2＝pb1+pb2(17)

式中，b1b2为啮合线的长度，pb1为啮入点到节点的长度，pb2为节点到啮出点的长度；

pb3＝pb-pb2(18)

式中，pb3为单齿啮合区起点到节点的长度，pb为基圆齿距，pb2为节点到啮出点的长度；

pb4＝pb-pb1(19)

式中，pb4为节点到单齿啮合区终点的长度，pb为基圆齿距，pb1为啮入点到节点的长度。

步骤3：使用步骤1中的齿面摩擦因数μ，传动比i12，模数m，主动轮齿数z1，分度圆压力角ɑ，通过式(20)所示的啮入点到节点段的瞬时接触点啮合效率计算公式计算得到啮入点到节点段的瞬时接触点啮合效率η1，使用步骤1中的齿面摩擦因数μ，传动比i12，模数m，主动轮齿数z1，分度圆压力角ɑ，通过式(21)所示的节点到啮出段的瞬时接触点啮合效率计算公式计算得到节点到啮出段的瞬时接触点啮合效率η2。

式中，η1为啮入点到节点段的瞬时接触点啮合效率，μ为齿面摩擦因数，i12为传动比，m为模数，z1为主动轮齿数，ɑ为分度圆压力角，x为啮入点到节点段的瞬时接触点距节点的距离；

式中，η2为节点到啮出段的瞬时接触点啮合效率，μ为齿面摩擦因数，i12为传动比，m为模数，z1为主动轮齿数，ɑ为分度圆压力角，x为节点到啮出段的瞬时接触点距节点的距离。

步骤4：使用步骤2中计算的啮入点到节点的长度pb1，单齿啮合区起点到节点的长度pb3，步骤3中计算的啮入点到节点段的瞬时接触点啮合效率η1，通过式(22)所示的啮入点到单齿啮合区起点的啮合效率计算公式计算得到啮入点到单齿啮合区起点的啮合效率使用步骤2中计算的单齿啮合区起点到节点的长度pb3，步骤3中计算的啮入点到节点段的瞬时接触点啮合效率η1，通过式(23)所示的单齿啮合区起点到节点的啮合效率计算公式计算得到单齿啮合区起点到节点的啮合效率使用步骤2中计算的节点到单齿啮合区终点的长度pb4，步骤3中计算的节点到啮出段的瞬时接触点啮合效率η2，通过式(24)所示的节点到单齿啮合区终点的啮合效率计算公式计算得到节点到单齿啮合区终点的啮合效率使用步骤2中计算的节点到啮出点的长度pb2，节点到单齿啮合区终点的长度pb4，步骤3中计算的节点到啮出段的瞬时接触点啮合效率η2，通过式(25)所示的单齿啮合区终点到啮出点的啮合效率计算公式计算得到单齿啮合区终点到啮出点的啮合效率

式中，为啮入点到单齿啮合区起点的啮合效率，pb1为啮入点到节点的长度，pb3为单齿啮合区起点到节点的长度，η1为啮入点到节点段的瞬时接触点啮合效率；

式中，为单齿啮合区起点到节点的啮合效率，pb3为单齿啮合区起点到节点的长度，η1为啮入点到节点段的瞬时接触点啮合效率；

式中，为节点到单齿啮合区终点的啮合效率，pb4为节点到单齿啮合区终点的长度，η2为节点到啮出段的瞬时接触点啮合效率；

式中，为单齿啮合区终点到啮出点的啮合效率，pb2为节点到啮出点的长度，pb4为节点到单齿啮合区终点的长度，η2为节点到啮出段的瞬时接触点啮合效率。

步骤5：使用步骤4中计算的啮入点到单齿啮合区起点的啮合效率单齿啮合区起点到节点的啮合效率节点到单齿啮合区终点的啮合效率单齿啮合区终点到啮出点的啮合效率步骤2中计算的啮合线的长度b1b2，基圆齿距pb，通过式(26)所示的直齿轮副的啮合效率计算公式计算得到直齿轮副的啮合效率η。

式中，η为直齿轮副的啮合效率，为啮入点到单齿啮合区起点的啮合效率，为单齿啮合区起点到节点的啮合效率，为节点到单齿啮合区终点的啮合效率，为单齿啮合区终点到啮出点的啮合效率，b1b2为啮合线的长度，pb为基圆齿距。

基圆齿距pb、啮入点到节点的长度pb1、节点到啮出点的长度pb2、啮合线的长度b1b2、单齿啮合区起点到节点的长度pb3、节点到单齿啮合区终点的长度pb4的计算结果，如表2所示；啮入点到单齿啮合区起点的啮合效率单齿啮合区起点到节点的啮合效率节点到单齿啮合区终点的啮合效率单齿啮合区终点到啮出点的啮合效率直齿轮副的啮合效率η的计算结果，如表3所示。

表2

表3

本发明通过获取直齿轮副的相关数据，计算啮合线段的长度，计算瞬时接触点的啮合效率，计算啮合线段的啮合效率，计算直齿轮副的啮合效率。本发明可快速准确计算直齿轮副的啮合效率，计算方法简单，大大提高了计算的准确性，其实施的有益效果也是显而易见的。

以上所述只是本发明的优选实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也被视为本发明的保护范围。