(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 202211041893.5 (22)申请日 2022.08.29 (71)申请人 重庆大学 地址 400044 重庆市沙坪坝区沙坪坝正 街 174号 (72)发明人 宋鑫　胡玉梅　罗文军　帅旗　 (74)专利代理 机构 重庆红石子知识产权代理事 务所(普通 合伙) 50266 专利代理师 谭科学 (51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01) G06F 30/17(2020.01) G06F 17/10(2006.01) (54)发明名称 一种基于三维空间下的斜齿轮啮合接触线 长度计算方法 (57)摘要 本发明涉及机齿轮技术领域， 公开了一种基 于三维空间下的斜齿轮啮合接触线长度计算方 法， 包括以下步骤： 求极限点二维坐标； 划分接触 线； 构建三维空间几何关系图； 求接触线各部分； 求接触线总长度。 本发明通过采用空间解析几何 并结合斜齿轮啮合瞬态有 限元仿真结果建立数 学模型， 在三维空间下对斜齿轮啮合接触线长度 计算展开研究、 并将斜齿轮啮合接触线长度计算 转化为空间解析几何数学问题， 实现了根据斜齿 轮啮合接触线的三维空间特征来对其进行准确 计算。 权利要求书1页 说明书8页 附图9页 CN 115438541 A 2022.12.06 CN 115438541 A 1.一种基于三维空间下的斜齿轮啮合接触线长度计算方法， 其特征在于， 包括以下步 骤： 1)求极限点二维坐标： 以主动轮端面圆心为坐标原点， 建立二维的坐标系， 根据斜齿轮 端面啮合线的直线方程 求解出主动轮端面实际啮合极限点的坐标； 2)划分接触线： 按照斜齿轮啮合接触线变化示意图将斜齿轮啮合过程的接触线分为接 触线长度保持不变的部分和接触线长度渐 变的部分； 3)构建三维空间几何关系图： 根据斜齿轮副的参数信息， 建立斜齿轮啮合瞬态有限元 仿真模型并提交计算， 得到斜齿轮啮合中主动轮的轮齿接触应力斑瞬态图， 用于构建展示 斜齿轮啮合时其接触线的三维空间几何关系图； 4)求接触线各部分： 构建三维直角坐标系， 再基于三维直角坐标系中啮合接触线的空 间特征， 建立并求解接触线在齿面齿根位置灭点的三维空间几何方程， 提出了该点坐标值 的计算原理和方法， 进 而求解出可变和不变两 部分的斜齿轮啮合接触线长度； 5)求接触线总长度： 通过MATLAB编程， 将每个轮齿参与一次完整啮合的过程的啮合时 间段均分为等分时间段， 计算出轮齿每个时间等分点的接触线长度， 将轮齿的接触线在每 个时间等分点进行叠加求和， 得到斜齿轮啮合接触线总长度。 2.根据权利要求1所述的一种基于三维空间下的斜齿轮啮合接触线长度计算方法， 其 特征在于， 所述斜齿轮端面 啮合线的直线方程为根据斜齿轮副的参数信息而建立的直线方 程， 所述斜齿轮副的参数信息由斜齿轮副基本参数信息、 根据斜齿轮端面啮合原理图及斜 齿轮副基本参数信息来计算出的斜齿轮端面啮合线长度和斜齿轮其它几何参数组成。 3.根据权利要求1所述的一种基于三维空间下的斜齿轮啮合接触线长度计算方法， 其 特征在于， 所述三维直角坐标系为在主动轮的轮齿接触应力斑瞬态图上， 以主动轮端面二 维坐标系为基础， 主动轮的轴线为 其Z轴的三维直角坐标系。 4.根据权利要求1所述的一种基于三维空间下的斜齿轮啮合接触线长度计算方法， 其 特征在于， 所述 等分时间段的段 数取值范围为80 ‑120。 5.根据权利要求1所述的一种基于三维空间下的斜齿轮啮合接触线长度计算方法， 其 特征在于， 所述叠加求和为按每 个轮齿依次进入啮合的先后顺序进行的叠加求和。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115438541 A 2一种基于三维空间下的斜齿轮啮合 接触线长度计算方 法 技术领域 [0001]本发明涉及机齿轮技术领域， 具体涉及一种基于三维空间下的斜齿轮啮合接触线 长度计算方法。 背景技术 [0002]齿轮传动是由分别安装在主动轴及从动轴上的两个齿轮相互啮合而成,齿轮传动 在机械动力传动系统中是应用最多的一种传动形式,齿轮传动中的齿轮作为基础零部件具 备相当多的种类， 其中斜齿轮因具备传动平稳、 重合度大、 承载能力强等特点获得广泛应 用。 [0003]目前， 由于斜齿轮在实际工程中的广 泛应用， 关于斜齿轮的研究更宽泛也更深入， 其中准确计算斜齿轮接触载荷和进一步开展斜齿轮啮合 弹流润滑分析、 赫兹接触强度校核 等基础研究尤为重要， 然而只有准确计算出斜齿轮啮合接触线长度才能保证这些基础研究 准确进行。 [0004]当下， 对斜齿轮啮合接触线长度的计算主要运用经典的理论方法计算， 计算时需 要考虑斜齿轮宽度、 重合度、 螺旋角等参数对接触线长度的影响， 然而斜齿轮啮合时的接触 线具有强烈的三维空间特征， 凭抽象思维几乎不能想象出斜齿轮啮合轮齿之间的空间关 系， 进而无法根据斜齿轮啮合接触线的三维空间特 征来对其进行精确计算。 发明内容 [0005]本发明提供一种基于三维空间下的斜齿轮啮合接触线长度计算方法， 以解决凭抽 象思维很难想象出斜齿轮啮合轮齿之 间的空间关系， 进而很难根据斜齿轮啮合接触线的三 维空间特 征来对其进行准确计算的问题。 [0006]为实现上述目的， 本发明提供如下技 术方案： [0007]一种基于三维空间下的斜齿轮啮合接触线长度计算方法， 其特征在于， 包括以下 步骤： [0008]1)求极限点二维坐标： 以主动轮端面圆心为坐标原点， 建立二维的坐标系， 根据斜 齿轮端面啮合线的直线方程 求解出主动轮端面实际啮合极限点的坐标； [0009]2)划分接触线： 按照斜齿轮啮合接触线变化示意图将斜齿轮啮合过程的接触线分 为接触线长度保持不变的部分和接触线长度渐 变的部分； [0010]3)构建三维空间几何关系图： 根据斜齿轮副的参数信息， 建立斜齿轮啮合瞬态有 限元仿真模型并提交计算， 得到斜齿轮啮合中主动轮的轮齿接触应力斑瞬态图， 用于构建 展示斜齿轮啮合时其接触线的三维空间几何关系图； [0011]4)求接触线各部分： 构建三维直角坐标系， 再基于三维直角坐标系中啮合接触线 的空间特征， 建立并求解接触线在齿面齿根位置灭点的三维空间几何方程， 提出了该点坐 标值的计算原理和方法， 进 而求解出可变和不变两 部分的斜齿轮啮合接触线长度； [0012]5)求接触线总长度： 通过MATLAB编程， 将每个轮齿参与一次完整啮合的过程的啮说　明　书 1/8 页 3 CN 115438541 A 3