齿轮情态咬合方略简析

　　动力学条件换档过程中，内、外齿轮的碰撞分析如下：在齿轮动态啮合时，折算到内、外齿轮上的转动惯量很大。如果待啮合的内、外齿轮之间存在着转速差，则啮合时将会发生碰撞、冲击，甚至使接触齿打坏。我们以轮齿许用破坏强度为依据，求解内、外齿轮安全啮合的动力学条件。

　　在啮合的瞬间，齿轮所受的冲击力远大于所受的其它力，因而认为齿轮仅受冲击力。碰撞时，由于外齿轮与轮边减速箱、车轮等刚性连接，惯性大，运动状态很难改变，在碰撞短时间里，该部分保持匀速X0运动。角速度为X0的外齿轮与角速度为Xn的内齿轮进行啮合、发生碰撞，碰撞后内、外齿轮一同转动，角速度为X0。根据动量矩定理，对内齿轮进行分析得：M=I折óXn-X0t1(3)式中，M为碰撞力矩(Nm);I折指由传动过程中所涉及的各旋转零件折算到内齿轮上的转动惯量(kgm2);Xn为内齿轮碰撞前的角速度(radPs);X0为外齿轮碰撞前的角速度(radPs)，也是碰撞后的内、外齿轮共同运动的角速度;t1为碰撞时间(s)，估算t1为0.005s.

　　根据5机械零件6(濮良贵主编，1989年第5版)齿轮强度计算公式知：齿根弯曲疲劳强度计算公式2F=2KFTFYFaYSaUdm3z2F[RF](4)齿面接触疲劳强度计算公式2H=2KHTHUd3u 1uZHZEF[RH](5)式中，T轮齿传递转矩(Nmm);k载荷系数;YFa齿形系数;YSa应力校正系数;Ud齿宽系数;m齿轮模数(mm);Z齿轮齿数;d齿轮节圆直径(mm);u传动比;ZH区域系数;ZE弹性影响系数;2F齿轮弯曲疲劳强度(MPa);2H齿轮接触疲劳强度(MPa);[2F]齿轮许用弯曲疲劳强度(MPa);[2H]齿轮许用接触疲劳强度(MPa)。依上述公式计算出动力学要求的换档条件。

　　运动学条件当内、外齿轮满足几何学、动力学条件时，可顺利、安全插齿，但检测运动参数和换档动作并不是同时进行的，还需要经过换档反应时间t2才能插齿。换档反应时间t2是指从内、外齿轮达到换档条件时起，经过传感器、控制器反应时间，到驱动装置使内、外齿轮刚刚接触时所经历的时间，经验估算t2为1.5s.因此，我们要保证经过t2时间后满足换档几何学、动力学。

　　设换档开始时内、外齿轮的相位差为$<，因有$X和$E的存在，t2时间后内、外齿轮的相位差变为$<0，$<0必须在$