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龍圖騰網(wǎng)恭喜長(zhǎng)安大學(xué)申請(qǐng)的專利一種人字齒行星齒輪系統(tǒng)齒面耦合承載接觸分析方法獲國(guó)家發(fā)明授權(quán)專利權(quán)，本發(fā)明授權(quán)專利權(quán)由國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局授予，授權(quán)公告號(hào)為：CN113962042B 。

龍圖騰網(wǎng)通過(guò)國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局官網(wǎng)在2025-05-23發(fā)布的發(fā)明授權(quán)授權(quán)公告中獲悉：該發(fā)明授權(quán)的專利申請(qǐng)?zhí)?專利號(hào)為：202111257214.3，技術(shù)領(lǐng)域涉及：G06F30/17；該發(fā)明授權(quán)一種人字齒行星齒輪系統(tǒng)齒面耦合承載接觸分析方法是由蔣進(jìn)科;劉釗設(shè)計(jì)研發(fā)完成，并于2021-10-27向國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局提交的專利申請(qǐng)。

本一種人字齒行星齒輪系統(tǒng)齒面耦合承載接觸分析方法在說(shuō)明書摘要公布了：本發(fā)明涉及一種人字齒行星齒輪系統(tǒng)齒面耦合承載接觸分析方法，其考慮系統(tǒng)的安裝誤差、各內(nèi)外齒輪及其左、右齒面的嚙合相位及其力的耦合關(guān)系，建立人字齒行星齒輪系統(tǒng)DHPGs的齒面幾何接觸分析模型，獲得嚙合位置內(nèi)外齒輪同時(shí)嚙合齒對(duì)接觸線離散點(diǎn)的初始接觸間隙；建立各齒輪有限元模型，獲得齒面節(jié)點(diǎn)柔度系數(shù)，并插值進(jìn)一步獲得嚙合位置多齒對(duì)接觸線離散點(diǎn)的柔度系數(shù)，根據(jù)變形協(xié)調(diào)、齒對(duì)力平衡等原理建立齒面承載接觸分析方程，通過(guò)非線性規(guī)劃方法求解得到加載后的輪齒變形、齒面載荷等，為高性能DHPGs的齒面設(shè)計(jì)及靜、動(dòng)力學(xué)分析奠定理論基礎(chǔ)。該方法融合幾何分析與力學(xué)分析為一體，僅需要一次有限元計(jì)算，提高了計(jì)算效率，為重要應(yīng)用場(chǎng)合的人字齒行星系統(tǒng)、功率分匯流系統(tǒng)的傳動(dòng)性能分析提供關(guān)鍵技術(shù)。

本發(fā)明授權(quán)一種人字齒行星齒輪系統(tǒng)齒面耦合承載接觸分析方法在權(quán)利要求書中公布了：1.一種人字齒行星齒輪系統(tǒng)齒面耦合承載接觸分析方法，其特征在于，包括以下步驟：步驟1、設(shè)定人字齒行星齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)中齒輪基本參數(shù)；步驟2、人字齒行星齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)存在多個(gè)齒輪副的嚙合，且各齒輪副存在相位差及安裝誤差導(dǎo)致的幾何特性的差異，為了體現(xiàn)幾何特性的差異，將各嚙合齒輪副的齒面接觸分析方程轉(zhuǎn)化到統(tǒng)一的固定坐標(biāo)系，同時(shí)使各齒輪副的傳動(dòng)誤差計(jì)算采用相同的初始轉(zhuǎn)角，根據(jù)單對(duì)齒輪副TCA求解方法分別確定系統(tǒng)中各齒輪副及其左右齒面的相對(duì)初始間隙，即獲得各齒輪副及其左右齒面的幾何特性；采用齒面幾何接觸分析方法確定各齒輪副及其左右齒面的幾何特性的方法如下：根據(jù)人字齒輪行星系統(tǒng)的齒面幾何接觸分析方程得到行星輪相對(duì)太陽(yáng)輪齒圈的幾何傳動(dòng)誤差及接觸點(diǎn)法向間隙，將幾何傳動(dòng)誤差轉(zhuǎn)化為接觸點(diǎn)齒間間隙，并與接觸點(diǎn)法向間隙疊加，得到各齒輪副瞬時(shí)接觸線上離散點(diǎn)的初始齒面間隙，將初始齒面間隙作為齒面接觸的幾何特性；人字齒輪行星系統(tǒng)的齒面幾何接觸分析方程如下： 其中，Ri、ni分別為齒面位矢及單位法矢，i＝s,p,r表示太陽(yáng)輪、行星齒輪、齒圈；為各齒輪的嚙合轉(zhuǎn)角；Mfi為從齒輪運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系到安裝參考坐標(biāo)系變換矩陣，Lfi為其上3×3子矩陣；Rfi、Nfi為齒面在參考坐標(biāo)系的位矢及單位法矢；所述初始齒面間隙的表達(dá)式如下：w＝[w11…wa1,w12…wa2,…,wij…wab],其中wij＝δij+cij式中wij為接觸線離散點(diǎn)初始齒面間隙，i＝1,…,a，a為接觸線離散點(diǎn)個(gè)數(shù)，j＝1,…,b，b為同時(shí)嚙合的接觸齒對(duì)個(gè)數(shù)，c為接觸點(diǎn)法向間隙，δij為接觸點(diǎn)齒間間隙；當(dāng)人字齒星輪及其左、右齒面嚙合存在相位差時(shí)，根據(jù)太陽(yáng)輪和行星輪左、右齒面相位差進(jìn)一步獲得對(duì)正后的相對(duì)相位差，將相位差轉(zhuǎn)換為法向位移，疊加到一側(cè)的初始間隙中，得到星輪及其左右齒面包含相位差的系統(tǒng)齒輪副幾何特性；步驟3、通過(guò)數(shù)值方法構(gòu)建人字齒輪有限元網(wǎng)格模型，齒輪嚙合位置的離散點(diǎn)力學(xué)特性采用矩陣表示，取邊界條件為齒輪輪體部分兩側(cè)及下部邊緣固定，利用有限元數(shù)值法計(jì)算得到齒輪N×N個(gè)網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)柔度系數(shù)，結(jié)合這些網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)柔度系數(shù)，再通過(guò)二元插值獲得齒面瞬時(shí)接觸線離散點(diǎn)的柔度系數(shù)，進(jìn)一步通過(guò)合成獲得系統(tǒng)嚙合位置同時(shí)嚙合齒對(duì)的接觸線離散點(diǎn)的柔度系數(shù)矩陣，即獲得齒面的力學(xué)特性；所述齒面瞬時(shí)接觸線離散點(diǎn)的柔度系數(shù)的表達(dá)如下： 其中，F(xiàn)kn為第n個(gè)嚙合位置的法向柔度矩陣插值，需要通過(guò)以下逐步合成的方法獲得，假設(shè)齒輪插值得到人字齒輪副左、右齒面瞬時(shí)接觸橢圓長(zhǎng)軸n個(gè)離散點(diǎn)的柔度矩陣為 假設(shè)嚙合位置左、右端分別有M1、M2對(duì)輪齒同時(shí)嚙合，則左、右同時(shí)嚙合齒對(duì)的法向柔度矩陣為FpL、FpR，則左、右端同時(shí)嚙合齒對(duì)法向柔度矩陣為Ft； 假設(shè)某一嚙合位置有K個(gè)行星輪與齒圈分別同時(shí)嚙合，其法向柔度矩陣插值為Fk； 步驟4、根據(jù)人字齒行星齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的幾何特性和力學(xué)特性，并按照變形協(xié)調(diào)、嚙合力平衡和非嵌入條件，建立人字齒輪行星系統(tǒng)的齒面承載接觸分析方程，齒面承載接觸分析方程以法向柔度矩陣Fk及其齒面初始間隙wk、法向嚙合力P為已知輸入量，采用數(shù)學(xué)規(guī)劃法求解得到承載后的輪齒法向承載變形Z、接觸線離散點(diǎn)載荷p和受載后的接觸線離散點(diǎn)的法向接觸間隙d，進(jìn)而分析人字齒輪系統(tǒng)的傳動(dòng)性能；人字齒輪行星系統(tǒng)的齒面承載接觸分析方程，內(nèi)嚙合表示如下： 將Z轉(zhuǎn)化為嚙合線上的位移，用轉(zhuǎn)角形式表示即承載傳動(dòng)誤差，齒輪副接觸線上的載荷分配系數(shù)為受載后的接觸線離散點(diǎn)載荷之和與總載荷之比，嚙合位置行星輪左或右齒面的均載系數(shù)如下： 將行星輪左右齒面作為一個(gè)并聯(lián)的彈簧人字齒輪內(nèi)外齒輪副m的綜合嚙合剛度，表達(dá)式如下：

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