(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210846871.X (22)申请日 2022.07.06 (71)申请人 河南工业大 学 地址 450001 河南省郑州市高新 技术产业 开发区莲 花街100号 (72)发明人 刘宗尧　王亚东　张坤　王雨彤　 冯伟　 (74)专利代理 机构 郑州德勤知识产权代理有限 公司 41128 专利代理师 苏志洋 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 30/17(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种直齿轮齿根裂纹故障时的啮入冲击振 动系数计算方法 (57)摘要 本发明提供了一种直齿轮齿根裂纹故障时 的啮入冲击振动系数计算方法， 包括主动轮和从 动轮， 所述主动轮和从动轮均为直齿轮， 所述主 动轮的齿根发生裂纹故障， 通过以下步骤进行啮 入冲击振动系数的计算： 步骤1)计算主动轮啮合 点位置变化对应的反转角度θc′； 步骤2)计算主 动轮齿根发生裂纹故障时啮合产生的啮入冲击 力Fz； 步骤3)计算主动 轮无故障时的理论啮合力 F； 步骤4)计算主动轮齿根发生裂纹故障时齿轮 啮合的冲击振动系数Vz。 该方法考虑齿根裂纹故 障对实际啮合点位置的影 响， 计算齿根裂纹故障 状态下的啮入冲击力， 并据此得到直齿轮存在齿 根裂纹故障时的冲击振动系数， 为使用冲击函数 对齿轮振动信号模型的建立提供了理论依据， 更 加符合实际情况。 权利要求书2页 说明书4页 附图3页 CN 115169134 A 2022.10.11 CN 115169134 A 1.一种直齿轮齿根裂纹故障时的啮入冲击振动系数计算方法， 其特征在于： 包括主动 轮和从动轮， 所述主动轮和从动轮均为直齿轮， 所述主动轮的齿根 发生裂纹故障， 通过以下 步骤进行啮入冲击振动系数的计算： 步骤1)计算主动轮啮合 点位置变化对应的反转角度 θc′； 步骤2)计算主动轮齿根发生裂纹故障时啮合产生的啮入冲击力Fz； 步骤3)计算主动轮无故障时的理论啮合力F； 步骤4)计算主动轮齿根发生裂纹故障时齿轮啮合的冲击振动系数Vz， 2.根据权利要求1所述的一种直齿轮齿根裂纹故障时的啮入冲击振动系数计算方法， 其特征在于： 步骤2)中， 啮入冲击力Fz的计算公式如下： 其中， Δvn_z代表主动轮存在齿根裂纹故障时， 主动轮与从动轮之间的相对速度差； b代表主动轮的齿宽； kz为主动轮存在齿根裂纹故障时轮齿的啮合刚度； Jz为主动轮的转动惯量； Jc_z为从动轮的转动惯量； rbc_z'为从动轮的瞬时基圆半径； rbz为主动轮的基圆半径。 3.根据权利要求2所述的一种直齿轮齿根裂纹故障时的啮入冲击振动系数计算方法， 其特征在于： 步骤2)中， 主动轮存在齿根裂纹故障时， 主动轮与从动轮之间的相对速度差Δ vn_z是通过以下公式计算得到的： Δvn_z＝vAzcosβz‑vAccosβc vAc＝racωc 其中： vAz为主动轮的瞬时速度； vAc为从动轮的瞬时速度； 为主动轮圆心Oz到啮入点A的距离； rac为从动轮的齿顶圆半径； 为两齿廓的瞬时公法线； βz为vAz与 之间的夹角； βc为vAc与 之间的夹角； ωz、 ωc分别为主动轮和从动轮的角速度。 4.根据权利要求3所述的一种直齿轮齿根裂纹故障时的啮入冲击振动系数计算方法，权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115169134 A 2其特征在于： 步骤2)中， 所述的主动轮圆心Oz到啮入点A的距离 是通过以下公式得到的： 其中， rac为从动轮的齿顶圆半径； rz和rc分别为主动轮、 从动轮的节圆半径； 为从动轮圆心Oc到啮入点A的距离； ηc为 到主动轮与从动轮中心线之间的夹角。 5.根据权利要求4所述的一种直齿轮齿根裂纹故障时的啮入冲击振动系数计算方法， 其特征在于： 步骤2)中， 到主动轮与从动轮中心线之 间的夹角 ηc是通过以下公式计算得 到的： ηc＝γc+θc+θc' 其中， γc为 到主动轮与从动轮中心线之间的夹角,A1′为初始啮入点A转过角度θc+θc'后 对应的啮合 点； θc为 到 之间的夹角， A ′为主动轮完好状态下的理论啮入点； θc'为主动轮齿根裂纹故障导 致的反转角度。 6.根据权利要求5所述的一种直齿轮齿根裂纹故障时的啮入冲击振动系数计算方法， 其特征在于： 步骤 1)中， 主动轮齿根裂纹故障导致的反转角度θc′是通过以下公式计算得到 的： 其中， a1为齿根裂纹故障导 致实际啮合 点位置变化 转过的弧长； rac为从动轮的齿顶圆半径。 7.根据权利要求6所述的一种直齿轮齿根裂纹故障时的啮入冲击振动系数计算方法， 其特征在于： 主动轮无故障时的理论啮合力F 是通过以下公式计算得到的： 其中， T为齿轮传动时的转矩； dz为主动轮的节圆直径。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115169134 A 3