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申请/专利权人：武汉大学

摘要：本发明提供了一种考虑齿面粗糙度的齿轮动态接触刚度计算方法，首先，测量能够表征齿面粗糙度的分形参数，计算弯曲刚度、剪切刚度、轴向刚度以及基底变形刚度；基于分形理论构建包含参数的接触刚度函数表达式，构建接触刚度与接触力之间的隐式关系；然后，设置初始接触刚度值，基于齿轮动力学方程计算系统动态响应，结合齿侧间隙获得啮合面实时接触变形量，计算动态接触力；最后，根据静态接触刚度函数计算实时接触刚度，并根据接触刚度是否和初始设置值收敛进行迭代，获得齿轮啮合界面的实际动态接触刚度。本发明能够对齿轮啮合过程中静态啮合力和动态接触力进行区别，从而获得更准确的动态接触刚度数值，为齿轮啮合刚度的准确计算提供新方法。

主权项：1.一种考虑齿面粗糙度的齿轮动态接触刚度计算方法，其特征在于：包括步骤如下：S1、测量齿面粗糙度，计算分形参数D、G，结合齿轮型廓、材料基本参数计算啮合刚度中的弯曲刚度、剪切刚度、轴向刚度和基底变形刚度部分；S2、基于分形理论建立包含分形参数D、G的啮合面接触力与接触刚度的隐式函数Fc-Kc；所述S2具体包括步骤如下：接触过程中单个粗糙峰的变形状态分为弹性-弹塑性-塑性三个阶段，其变形状态取决于基底半径l和实际接触面积a的耦合作用；对同一变形阶段的所有粗糙峰进行积分，得到接触面整体的接触刚度表达式为： 式中，ke,kep1,kep2是单个粗糙峰在弾性、第一弹塑性、第二弹塑性阶段的接触刚度；na是接触面积分布函数；Ke,Kep1,Kep2是接触面整体在弾性、第一弹塑性、第二弹塑性阶段的接触刚度；ls,la是粗糙峰最小和最大基底半径；le,lep是粗糙峰临界基底半径；aec,aepc,apc是单个粗糙峰第一弹塑性、第二弹塑性、塑性变形阶段临界接触面积；λ是曲面系数；以及接触力的表达式为： 式中，fe,fep1,fep2,fp是单个粗糙峰在弾性、第一弹塑性、第二弹塑性、塑性阶段的接触力；na是接触面积分布函数；Fe,Fep1,Fep2,Fp是接触面整体在弾性、第一弹塑性、第二弹塑性、塑性阶段的接触力；可见，接触力FcaL和接触刚度KcaL最终都是关于粗糙峰最大接触面积aL的表达式，从而建立起两者的隐式函数关系；S3、建立齿轮啮合的动态方程，并设置非线性初始赫兹接触刚度Kc_0进行求解，计算接触面动态变形，得到动态接触力Fc；S4、根据动态接触力Fc反求接触刚度Kc_1并与Kc_0进行收敛性判定，如果不收敛则迭代计算直到接触刚度数值收敛，最终得到基于实际接触力的齿轮动态接触刚度。

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