本發(fā)明涉及齒輪力學(xué)計算，尤其涉及一種齒輪副嚙合剛度確定方法、裝置、設(shè)備及存儲介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、齒輪嚙合剛度，作為齒輪傳動系統(tǒng)內(nèi)部激勵的關(guān)鍵來源，其深入的計算研究對于動態(tài)服役性能的校核與預(yù)測具有重要理論價值；現(xiàn)有研究認(rèn)為，在齒輪嚙合過程中，支撐齒輪的部件，如軸承也會發(fā)生變形，這會影響齒輪副嚙合位置及其嚙合剛度。

2、細(xì)長軸在航空航天領(lǐng)域，如直升機(jī)發(fā)動機(jī)和飛行控制系統(tǒng)等機(jī)械設(shè)備中，扮演著關(guān)鍵角色；由于其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)特性和在特定工況下的應(yīng)用，細(xì)長軸容易發(fā)生彈性變形，影響齒輪副嚙合；然而，在現(xiàn)有的直升機(jī)齒輪傳動系統(tǒng)研究中，齒輪副嚙合剛度的分析常常忽略了傳動系統(tǒng)內(nèi)部細(xì)長軸變形對嚙合性能的影響；此外，細(xì)長軸變形與齒輪副嚙合之間復(fù)雜的相互作用尚未得到充分的研究和探索，這種研究的缺失不僅限制了對直升機(jī)齒輪嚙合剛度進(jìn)行精確建模的能力，從而限制了模型的適用范圍和建模精度，還對整個直升機(jī)齒輪傳動系統(tǒng)動力學(xué)建模的準(zhǔn)確性產(chǎn)生了不利影響。

3、可見，現(xiàn)有技術(shù)還有待改進(jìn)和提高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種齒輪副嚙合剛度確定方法，提高了齒輪副嚙合剛度建模精度，可準(zhǔn)確地確定在柔性變形的影響下，齒輪副嚙合過程中的齒輪副嚙合剛度。

2、本發(fā)明第一方面提供了一種齒輪副嚙合剛度確定方法，包括：獲取齒輪傳動系統(tǒng)的設(shè)計參數(shù)和工況參數(shù)并計算齒輪副嚙合剛度初值，基于所獲取的設(shè)計參數(shù)和工況參數(shù)以及所計算的齒輪副嚙合剛度初值確定軸單元的矩陣信息、齒輪單元的初始信息和軸承單元的矩陣信息；基于齒輪單元的初始信息計算齒對嚙合力；基于齒對嚙合力計算齒對的齒對參數(shù)，并計算基體變形剛度；根據(jù)所計算的齒對參數(shù)和基體變形剛度計算齒輪副嚙合剛度；獲取變形信息，根據(jù)變形信息以及齒輪副嚙合剛度計算齒輪單元的更新信息；判斷下一時刻是否為預(yù)設(shè)的迭代結(jié)束時間，若否，則采用齒輪單元的更新信息作為齒輪單元的初始信息，并返回執(zhí)行基于齒輪單元的初始信息計算齒對嚙合力。

3、可選的，在本發(fā)明第一方面的第一種實(shí)現(xiàn)方式中，所述基于所獲取的設(shè)計參數(shù)和工況參數(shù)以及所計算的齒輪副嚙合剛度初值確定軸單元的矩陣信息、齒輪單元的初始信息和軸承單元的矩陣信息，包括：基于所獲取的齒輪設(shè)計參數(shù)確定軸單元的矩陣信息，所述軸單元的矩陣信息包括軸單元基于局部坐標(biāo)系的變形矩陣、剛度矩陣、質(zhì)量矩陣以及阻尼矩陣；基于所獲取的齒輪設(shè)計參數(shù)確定軸承單元的矩陣信息，所述軸承單元的矩陣信息包括軸承單元基于全局坐標(biāo)系的支撐剛度矩陣和阻尼矩陣；基于能量法計算齒輪副嚙合剛度初值；所述齒輪設(shè)計參數(shù)包括齒輪副側(cè)隙初值、動態(tài)傳遞誤差初值和動態(tài)傳遞誤差速度初值，基于所述齒輪副側(cè)隙初值、所述動態(tài)傳遞誤差初值以及所述動態(tài)傳遞誤差速度初值以及所計算的齒輪副嚙合剛度初值確認(rèn)所述齒輪單元的初始信息。

4、可選的，在本發(fā)明第一方面的第二種實(shí)現(xiàn)方式中，所述基于齒輪單元的初始信息計算齒對嚙合力，包括：獲取齒對的初始齒對嚙合剛度；基于所獲取的設(shè)計參數(shù)和工況參數(shù)、所獲取的初始齒對嚙合剛度以及所述齒輪單元的初始信息，采用預(yù)構(gòu)建的載荷協(xié)調(diào)方程計算齒對嚙合力。

5、可選的，在本發(fā)明第一方面的第三種實(shí)現(xiàn)方式中，所述基于齒對嚙合力計算齒對的齒對參數(shù)，并計算基體變形剛度，包括：基于齒對嚙合力計算齒對的勢能剛度，所述勢能剛度包括赫茲接觸剛度、彎曲剛度、徑向壓縮剛度和剪切剛度；根據(jù)所述勢能剛度計算齒對嚙合剛度，并根據(jù)所述齒對嚙合剛度以及所述齒對嚙合力計算齒輪副綜合嚙合剛度，所述齒輪副綜合嚙合剛度為齒對參數(shù)；基于所獲取的設(shè)計參數(shù)和工況參數(shù)計算基體變形剛度。

6、可選的，在本發(fā)明第一方面的第四種實(shí)現(xiàn)方式中，所述根據(jù)所計算的齒對參數(shù)和基體變形剛度計算齒輪副嚙合剛度，包括：獲取基體變形修正系數(shù)；基于所述齒輪副綜合嚙合剛度、所述基體變形剛度以及所獲取的基體變形修正系統(tǒng)計算齒輪副嚙合剛度。

7、可選的，在本發(fā)明第一方面的第五種實(shí)現(xiàn)方式中，所述獲取變形信息，根據(jù)變形信息以及齒輪副嚙合剛度計算齒輪單元的更新信息，包括：獲取變形信息，基于變形信息計算變形齒輪副側(cè)隙、變形動態(tài)傳遞誤差和變形動態(tài)傳遞誤差速度；基于所述變形齒輪副側(cè)隙、所述變形動態(tài)傳遞誤差、所述變形動態(tài)傳遞誤差速度以及所計算的齒輪副嚙合剛度計算齒輪單元的更新信息。

8、可選的，在本發(fā)明第一方面的第六種實(shí)現(xiàn)方式中，所述判斷下一時刻是否為預(yù)設(shè)的迭代結(jié)束時間，之后包括：若是，則基于有限單元法組裝所述齒輪單元的更新信息、所確認(rèn)的軸單元的矩陣信息和軸承單元的矩陣信息，得到齒輪傳動系統(tǒng)的動力學(xué)方程。

9、本發(fā)明第二方面提供了一種齒輪副嚙合剛度確定裝置，包括：確定模塊，用于獲取齒輪傳動系統(tǒng)的設(shè)計參數(shù)和工況參數(shù)并計算齒輪副嚙合剛度初值，基于所獲取的設(shè)計參數(shù)和工況參數(shù)以及所計算的齒輪副嚙合剛度初值確定軸單元的矩陣信息、齒輪單元的初始信息和軸承單元的矩陣信息；第一計算模塊，用于基于齒輪單元的初始信息計算齒對嚙合力；第二計算模塊，用于基于齒對嚙合力計算齒對的齒對參數(shù)，并計算基體變形剛度；第三計算模塊，用于根據(jù)所計算的齒對參數(shù)和基體變形剛度計算齒輪副嚙合剛度；更新模塊，用于獲取變形信息，根據(jù)變形信息以及齒輪副嚙合剛度計算齒輪單元的更新信息；迭代模塊，用于判斷下一時刻是否為預(yù)設(shè)的迭代結(jié)束時間，若否，則采用齒輪單元的更新信息作為齒輪單元的初始信息，并返回執(zhí)行基于齒輪單元的初始信息計算齒對嚙合力。

10、本發(fā)明第三方面提供了一種齒輪副嚙合剛度確定設(shè)備，所述齒輪副嚙合剛度確定設(shè)備包括：存儲器和至少一個處理器，所述存儲器中存儲有指令；至少一個所述處理器調(diào)用所述存儲器中的所述指令，以使得所述齒輪副嚙合剛度確定設(shè)備執(zhí)行上述任一項所述的齒輪副嚙合剛度確定方法的各個步驟。

11、本發(fā)明的第四方面提供了一種計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，所述計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)上存儲有指令，所述指令被處理器執(zhí)行時實(shí)現(xiàn)上述任一項所述齒輪副嚙合剛度確定方法的各個步驟。

12、本發(fā)明的技術(shù)方案中，通過確定齒輪單元的初始信息，并基于齒輪單元的初始信息計算齒對嚙合力，以計算齒對的齒對參數(shù)，并基于所計算的齒對參數(shù)以及預(yù)計算的基體變形剛度計算齒輪副嚙合剛度；獲取變形信息，根據(jù)變形信息以及齒輪副嚙合剛度計算齒輪單元的更新信息；判斷下一時刻是否為預(yù)設(shè)的迭代結(jié)束時間，若否，則采用齒輪單元的更新信息作為齒輪單元的初始信息，并返回執(zhí)行基于齒輪單元的初始信息計算齒對嚙合力；本申請公開的方法，提高了直升機(jī)齒輪傳動系統(tǒng)的齒輪副嚙合剛度建模精度，可準(zhǔn)確地確定在柔性變形的影響下，齒輪副嚙合過程中的齒輪副嚙合剛度。

技術(shù)特征：

1.一種齒輪副嚙合剛度確定方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的齒輪副嚙合剛度確定方法，其特征在于，所述基于所獲取的設(shè)計參數(shù)和工況參數(shù)以及所計算的齒輪副嚙合剛度初值確定軸單元的矩陣信息、齒輪單元的初始信息和軸承單元的矩陣信息，包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的齒輪副嚙合剛度確定方法，其特征在于，所述基于齒輪單元的初始信息計算齒對嚙合力，包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的齒輪副嚙合剛度確定方法，其特征在于，所述基于齒對嚙合力計算齒對的齒對參數(shù)，并計算基體變形剛度，包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的齒輪副嚙合剛度確定方法，其特征在于，所述根據(jù)所計算的齒對參數(shù)和基體變形剛度計算齒輪副嚙合剛度，包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的齒輪副嚙合剛度確定方法，其特征在于，所述獲取變形信息，根據(jù)變形信息以及齒輪副嚙合剛度計算齒輪單元的更新信息，包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的齒輪副嚙合剛度確定方法，其特征在于，所述判斷下一時刻是否為預(yù)設(shè)的迭代結(jié)束時間，之后包括：

8.一種齒輪副嚙合剛度確定裝置，其特征在于，包括：

9.一種齒輪副嚙合剛度確定設(shè)備，其特征在于，所述齒輪副嚙合剛度確定設(shè)備包括：存儲器和至少一個處理器，所述存儲器中存儲有指令；

10.一種計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，所述計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)上存儲有指令，其特征在于，所述指令被處理器執(zhí)行時實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1-7中任一項所述齒輪副嚙合剛度確定方法的各個步驟。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及齒輪力學(xué)計算技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及齒輪副嚙合剛度確定方法、裝置、設(shè)備及存儲介質(zhì)，所述方法包括：確定齒輪單元的初始信息，并基于齒輪單元的初始信息計算齒對嚙合力，以計算齒對的齒對參數(shù)，并基于所計算的齒對參數(shù)以及預(yù)計算的基體變形剛度計算齒輪副嚙合剛度；獲取變形信息，根據(jù)變形信息以及齒輪副嚙合剛度計算齒輪單元的更新信息；判斷下一時刻是否為預(yù)設(shè)的迭代結(jié)束時間，若否，則采用齒輪單元的更新信息作為齒輪單元的初始信息，并返回執(zhí)行基于齒輪單元的初始信息計算齒對嚙合力；本申請公開的方法，提高了直升機(jī)齒輪傳動系統(tǒng)的齒輪副嚙合剛度建模精度，可準(zhǔn)確地確定在柔性變形的影響下，齒輪副嚙合過程中的齒輪副嚙合剛度。

技術(shù)研發(fā)人員：徐志良,戚威,劉匯川,湯烈明,呂林高,李小磊,伍德民
受保護(hù)的技術(shù)使用者：季華實(shí)驗室
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2