本技术涉及传动设计,尤其涉及一种花键设计方法、程序和存储介质。
背景技术:
1、在新能源汽车减速器中,中间轴为至关重要的零件。中间轴作为一级从动齿轮和二级主动齿轮所在的轴,需要承载较大的扭矩,且工作转速也并不低,工作条件较为严苛,且在车辆及减速器总成低成本化和轻量化的要求下,其设计上也有较大的限制。
2、当今市场中的新能源汽车产品,其传动系统中的中间轴大多采用过盈花键方案,即中间轴上的齿轮与花键是过盈配合的。在新能源汽车减速器设计中普遍使用的大螺旋角齿轮传动的背景下,齿轮及其花键还需要承载较大的轴向力,这意味着花键或齿轮具有轴向脱出的风险。一旦齿轮脱出,会对车辆运行产生较大影响,并可能会对轴承、减速器壳体等关键部件造成不可修复的损伤。
3、为了确保花键的连接强度,需要对花键的压装力进行校核计算。
4、当前可以使用有限元仿真方法对花键设计的可靠性进行校核,但有限元仿真计算周期较长,对计算设备性能要求高,消耗大量计算资源。另外,在实际生产中情况较更为复杂,花键可能受齿向精度影响导致其在满足图纸要求的情况下仍存在连接强度不满足设计要求的情况。
5、因此,如何降低对花键的压装力校核的成本且匹配实际情况,是本技术要解决的技术问题。
技术实现思路
1、通过在装配过程中对压装力进行监测可以保障花键连接强度满足设计要求,本技术旨在提出一种简单、易理解的计算方法,对安装阶段花键的压装力提出数值上的要求。且该计算方法将不同花键加工工艺对压装力的影响也考虑在内,其结果准确性较高。
2、为实现上述目的,本技术实施例采取了如下技术方案。
3、第一方面,本技术实施例提供一种花键压装力计算方法,包括:
4、获取第一公式参数组;所述第一公式参数组包括第一修正系数、第二修正系数、摩擦因数和过盈压力;所述第一修正系数与花键加工工艺相关;所述第二修正系数与花键加工精度相关;
5、基于所述第一公式参数组和预设的第一公式,确定花键压装力。
6、可选地:
7、1.所述过盈压力包括大径过盈压力,所述第一公式参数组和所述花键压装力满足如下第一公式:
8、fp=k1k2μfd (1)
9、其中,fp为所述花键压装力,k1为所述第一修正系数,k2为所述第二修正系数,μ为所述摩擦因数,fd为所述大径过盈压力;
10、或者:
11、2.所述过盈压力包括大径过盈压力和齿侧过盈压力,所述第一公式参数组和所述花键压装力满足如下第一公式:
12、fp=k1k2μ(fd+fs) (2)
13、其中,fp为所述花键压装力,k1为所述第一修正系数,k2为所述第二修正系数,μ为所述摩擦因数,fd为所述大径过盈压力,fs为所述齿侧过盈压力。
14、综上1、2点,花键过盈的设计有两种方式:
15、1.只是大径过盈,fs=0,用公式(1)或(2)均可;
16、2.有齿侧过盈,fs≠0,则需要用公式(2)。
17、可选地,获取第一公式参数组的步骤包括:
18、获取过盈配合产生的过盈压强和过盈配合的过盈面积;
19、基于所述过盈压强和所述过盈面积,确定所述过盈压力。
20、可选地,所述过盈压强、所述过盈面积和所述过盈压力满足如下公式:
21、fd=pdad (3)
22、fs=psas (4)
23、其中,pd为大径过盈配合产生的过盈压强,ps为齿侧过盈配合产生的过盈压强,ad为大径过盈配合的过盈面积;as为齿侧过盈配合的过盈面积;fd为所述大径过盈压力,fs为所述齿侧过盈压力。
24、可选地,所述花键为渐开线花键;所述ad与as满足如下公式:
25、ad=sdlz (13)
26、
27、as=2sslz (15)
28、
29、ta=tanαa (17)
30、tfa=tanαfa (18)
31、其中,z为花键齿数,l为花键配合长度;s为花键的基本齿厚,s=πm/2,m为花键的模数;dsa为花键的公称大径,ds为花键分度圆;da为安装的齿轮的齿顶圆直径;α为花键分度圆上的压力角,αa为花键的公称大径上的压力角,αfa为内花键小径上的压力角;db为花键基圆直径。
32、可选地,所述过盈压强pd或ps满足如下公式:
33、
34、
35、
36、
37、
38、其中,p为所述过盈压强pd或ps;ea为内花键材料的弹性模量,ei为外花键材料的弹性模量,va为内花键材料的泊松比,vi为外花键材料的泊松比;da为齿轮的齿顶圆直径,di为轴的内孔直径;δr为实际过盈量;d为配合直径,当计算所述pd时,d为公称大径dsa,当计算所述ps时,d为花键分度圆ds。
39、可选地,所述δr满足如下公式:
40、δr=δ+3.2(rai+raa) (10)
41、所述δ满足如下公式:
42、当计算所述pd时,满足公式(11):
43、δ=dsai-dsaa(1+αδt) (11)
44、当计算所述ps时,满足公式(12):
45、δ=s-e(1+αδt) (12)
46、上述公式中,rai为内花键的表面的轮廓算术平均偏差,raa为外花键的表面的轮廓算术平均偏差,α为内花键材料的线性热膨胀系数,δt为压装时内花键加热温度与室温间之差,dsai为外花键实际大径,dsaa为内花键的实际大径,s为外花键实际齿厚,e为内花键实际齿槽宽。
47、可选地,所述第一修正系数、所述第二修正系数满足以下取值条件中的至少一种:
48、搓齿和滚齿加工的外花键的第一修正系数的值小于插齿加工的外花键的第一修正系数值;
49、k2=(1.1~1.5)k0
50、其中,k2为所述第二修正系数,k0为与花键加工精度等级相关的基数,根据符合gb/t3478.1中规定的4、5、6、7级在表中进行选取。
51、第二方面,本技术实施例提供一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序或指令,当所述计算机程序或指令被计算机执行时,实现第一方面所述的花键压装力计算方法。
52、第三方面,本技术实施例提供一种计算机程序,所述计算机程序包括指令,当所述计算机程序被计算机执行时,使得所述计算机执行第一方面所述的花键压装力计算方法。
53、相对于现有技术,本技术具有以下有益效果:
54、本技术实施例提供的花键压装力计算方法,介入与加工工艺、花键精度相关的经验系数,可得出中间轴在齿轮压装时满足设计条件的压装力数值范围,为制定装配要求提供可靠参考,该计算方法成本低于有限元仿真方法,且能很好地匹配实际情况。
1.一种花键压装力计算方法,其特征在于,包括:
2.如权利要求1所述的花键压装力计算方法,其特征在于,所述过盈压力包括大径过盈压力,所述第一公式参数组和所述花键压装力满足如下第一公式:
3.如权利要求1所述的花键压装力计算方法,其特征在于,获取第一公式参数组的步骤包括:
4.如权利要求3所述的花键压装力计算方法,其特征在于,所述过盈压强、所述过盈面积和所述过盈压力满足如下公式:
5.如权利要求4所述的花键压装力计算方法,其特征在于,所述花键为渐开线花键;所述ad与as满足如下公式:
6.如权利要求4所述的花键压装力计算方法,其特征在于,所述过盈压强pd或ps满足如下公式:
7.如权利要求6所述的花键压装力计算方法,其特征在于,所述δr满足如下公式:
8.如权利要求1-7中任一项所述的花键压装力计算方法,其特征在于,所述第一修正系数、所述第二修正系数满足以下取值条件中的至少一种:
9.一种计算机可读存储介质,其特征在于,所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序或指令,当所述计算机程序或指令被计算机执行时,实现权利要求1-8中任一项所述的花键压装力计算方法。
10.一种计算机程序,其特征在于,所述计算机程序包括指令,当所述计算机程序被计算机执行时,使得所述计算机执行权利要求1-8中任意一项所述的花键压装力计算方法。