[发明专利]一种减少齿轮传动系统故障率的轴承、齿轮匹配设计方法

摘要

本发明涉及一种齿轮传动系统的设计制造方法，是一种减少齿轮传动系统故障率的轴承、齿轮匹配设计方法，它包括一对齿数为(DC)的大齿轮(1)、数为(XC)的小齿轮(2)的啮合副，以及支承大齿轮的轴承(3)、支承小齿轮的轴承(4)；设定轴承(3)参数为：中径(DD0)，滚子直径(Dd)，滚子数(DZ)；支承小齿轮的轴承(4)参数为：中径XD0，滚子直径Xd，滚子数XZ；其特征在于：防止该齿轮传动系统的齿轮、轴承滚子和轴承内、外环发生对冲疲劳集中以及防止齿轮载荷疲劳集中引发轴疲劳集中而产生裂纹的设计方法应当分别遵循的结构关系。该方法用于在设计故障诊断策略时指导信息规律研究，和设计制造齿轮传动系统时指导优化设计，以降低传动系统各该部件的故障发生率，从而提高传动系统的安全性和使用寿命，为制造业技术创新提供了设计理论和技术基础。

主权项

1.一种减少齿轮传动系统故障率的轴承、齿轮匹配设计方法，它包括一对齿数为(DC)的大齿轮(1)、数为(XC)的小齿轮(2)的啮合副，以及支承大齿轮的轴承(3)、支承小齿轮的轴承(4)；设定轴承(3)参数为：中径(DDO)，滚子直径(Dd)，滚子数(DZ)；支承小齿轮的轴承(4)参数为：中径XDO，滚子直径Xd，滚子数XZ；其特征在于：防止该齿轮传动系统的齿轮、轴承滚子和轴承内、外环发生对冲疲劳集中以及防止齿轮载荷疲劳集中引发轴疲劳集中而产生裂纹的设计方法应当分别遵循的结构关系是：A、防止大齿轮和轴承引发齿轮-滚子-外环对冲集中疲劳须符合：大齿轮轴承外环承载点每转过DWG滚子时，齿轮转过的齿数DWC与正整数之差为K＝0.1~0.9；其中，DWG与DWC的结构关系式为：DWC＝2×DDO×DC/[(DDO-Dd)×DZ]×DWG (D1)K＝ABS[DWC-CINT(DWC)]式中，DWG≤DZ，DWC≤DC，如果符合0.07>K>0的不允许范围，则大齿轮轴承固定外环集中疲劳多发，疲劳的几率DWJ＝1/DWG；B、防止大齿轮和轴承引发齿轮-滚子-内环对冲集中疲劳须符合：大齿轮轴承内环承载点每转过DNG个滚子时，齿轮转过的齿数DNC与正整数之差为K＝0.1~0.9；其中，DNG与DNC的结构关系式为：DNC＝2×DDO×DC/[(DDO+Dd)×DZ]×DNG (D2)K＝ABS[DNC-CINT(DNC)]式中，DNG≤DZ，DNC≤DC，如果符合0.07>K>0的不允许范围，则大齿轮轴承固定内环集中疲劳多发，疲劳的几率DNJ＝1/DNG；C、防止大齿轮集中疲劳须符合下式表示的结构关系：DCD＝DC/DWC≠INT(2~DC) (D3)DCD＝DC/DNC≠INT(2~DC) (D4)即大齿轮的齿数DC与上述DWC或DNC之比不等于2~DC的整数；如果DCD为整数，则大齿轮集中疲劳数为DCD，各疲劳点之间的均匀间距为DWC个齿或DNC个齿；大齿轮疲劳集中率为DCJ＝2/DCD，其最大值为1；D、防止小齿轮和轴承引发齿轮-滚子-外环对冲集中疲劳须符合：小齿轮轴承外环承载点每转过DWG滚子时，齿轮转过的齿数XWC与正整数之差为K＝0.1~0.9；其中，XWG与XWC的结构关系式为：DWC＝2×XDO×XC/[(DO-Xd)×Z]×XWG (D1)K＝ABS[DWC-CINT(DWC)]式中，XWG≤Z，XWC≤XC，如果符合0.07>K>0的不允许范围，则大齿轮轴承固定外环集中疲劳多发，疲劳的几率DWJ＝1/DWG；E、防止小齿轮和轴承引发齿轮-辊滚子-内环对冲集中疲劳须符合：小齿轮轴承内环承载点每转过XNG个滚子时，齿轮转过的齿数XNC与正整数之差为K＝0.1~0.9；其中，XNG与XNC的结构关系式为：XNC＝2×XDO×XC/[(XDO+Xd)×XZ]×XNG (X2)K＝ABS[XNC-CINT(XNC)]式中，XNG≤XZ，XNC≤XC，如果符合0.07>K>0的不允许范围，则小齿轮轴承固定内环集中疲劳多发，疲劳的几率XNJ＝1/XNG；F、防止小齿轮集中疲劳须符合下式表示的结构关系：DCX＝XC/DWB≠INT(2~CX) (D5)DCX＝XC/DNB≠INT(2~CX) (D6)即小齿轮的齿数XC与上述DWB或DNB之比不等于2~CX的整数，如果DCX为整数，则小齿轮集中疲劳数为DCX，各疲劳点之间的均匀间距为DWB个齿或DNB个齿；小齿轮疲劳集中率为XCJ＝2/DCX，其最大值为1；G、防止大齿轮及其转轴集中疲劳度须符合下式表示的结构关系：XCD＝DC/XWC≠INT(2~DC) (X3)XCD＝DC/XNC≠INT(2~DC) (X4)即大齿轮的齿数DC与上述XWC或XNC之比不等于2~DC的整数；如果XCD为整数，则大齿轮集中疲劳数为XCD，各疲劳点之间的均匀间距为XWC个齿或XNC个齿；大齿轮疲劳集中率为XCJ＝2/XCD，其最大值为1；H、防止大齿轮及其转轴集中疲劳度须符合下式表示的结构关系：XCX＝XC/XWC≠INT(2~CX) (X5)XCX＝XC/XNC≠INT(2~CX) (X6)即小齿轮的齿数XC与上述XWB或XNB之比不等于2~CX的整数；如果XCX为整数，则小齿轮集中疲劳数为XCX，各疲劳点之间的均匀间距为XWC个齿或XNC个齿；小齿轮疲劳集中率为XCJ＝2/XCX，其最大值为1。