本技术涉及机械传动，尤其是涉及到一种齿轮振动噪声评价方法及装置、存储介质、计算机设备。
背景技术：
1、传动装置作为传递动力和运动的部件组合，在新能源汽车传动系统中承担着重要作用。聚合物齿轮因其轻便、低噪音、自润滑及注塑工艺带来的低成本高效生产，在汽车电装、仪器仪表等领域广泛应用。近年来，高性能工程聚合物的研发改性和精密注塑工艺的持续升级，使聚合物齿轮的承载功率不断提升，已达30kw以上，实现了从简单的运动传递到动力传递的突破，成功应用于新能源汽车减速器等领域，并不断向大功率、大尺寸演进，有力推动齿轮行业“以塑代钢”的变革趋势。
2、聚合物齿轮应用于新能源汽车传动系统，有助于降低系统的质量与转动惯量，提高功率密度与调控精度，增加齿轮副重合度与均载性，进而促进节能减排，优化振动噪声，全面提升整车性能。由于聚合物齿轮在强度、刚度、导热及耐磨等方面的性能显著弱于钢齿轮，因此，采用钢和聚合物齿轮复合传动的方案，能够充分结合钢的高强度、高硬度、耐磨性与聚合物材料的轻量化、自润滑、耐腐蚀等特点，有助于发挥各自的优势，开发新型复合传动装置。
3、但是，目前对钢和聚合物齿轮复合传动装置，即由钢齿轮和聚合物齿轮构成的齿轮系统的振动噪声特性与耐久可靠性的评价精度不高，从而一定程度上影响了前述“复合”齿轮系统在新能源汽车等高端装备领域进一步的应用。
技术实现思路
1、有鉴于此，本技术提供了一种齿轮振动噪声评价方法及装置、存储介质、计算机设备，获取齿轮系统的齿轮参数，其中，齿轮系统包括互相咬合的钢齿轮及聚合物齿轮，齿轮参数包括钢齿轮和聚合物齿轮各自的承载扭矩；基于齿轮参数，计算齿轮系统的接触刚度值，基于齿轮参数及计算出的接触刚度值，计算齿轮系统在传动过程中的振动位移；基于齿轮系统的受力与振动位移关联关系，获取使得齿轮系统产生前述振动位移的切向动态啮合力及轴向动态啮合力；基于切向动态啮合力、轴向动态啮合力及承载扭矩，仿真模拟齿轮系统在传动过程中的振动噪声产生情况，并基于仿真模拟出的振动噪声产生情况得到振动噪声评价结果。通过计算接触刚度值并仿真模拟振动噪声产生情况，能够提高噪声评价精度。
2、根据本技术的一个方面，提供了一种齿轮振动噪声评价方法，所述方法包括：
3、获取齿轮系统的齿轮参数，其中，所述齿轮系统包括互相咬合的钢齿轮及聚合物齿轮，所述齿轮参数包括钢齿轮和聚合物齿轮各自的承载扭矩；
4、基于所述齿轮参数，计算所述齿轮系统的接触刚度值，基于所述齿轮参数及计算出的接触刚度值，计算齿轮系统在传动过程中的振动位移；
5、基于齿轮系统的受力与振动位移关联关系，获取使得齿轮系统产生所述振动位移的切向动态啮合力及轴向动态啮合力；
6、基于所述切向动态啮合力、所述轴向动态啮合力及所述承载扭矩，仿真模拟所述齿轮系统在传动过程中的振动噪声产生情况，并基于仿真模拟出的振动噪声产生情况得到振动噪声评价结果。
7、可选地，所述钢齿轮与所述聚合物齿轮的齿宽不相同，所述基于所述齿轮参数，计算所述齿轮系统的接触刚度值，包括：
8、基于所述齿轮参数及接触刚度值计算公式，计算齿轮系统的接触刚度值，其中，所述接触刚度值计算公式为：
9、，，，，
10、为齿轮系统的接触刚度值，为钢齿轮的弹性模量，为齿轮系统中小齿轮的齿宽，为钢齿轮的泊松比，为钢齿轮与聚合物齿轮接触时的粘性接触力作用半径，为齿轮系统的等效曲率半径，为计算接触刚度值过程中的过程参数，为钢齿轮与聚合物齿轮接触界面的界面粘附能量，为齿轮系统的弹性模量，为钢齿轮与聚合物齿轮接触时的粘性接触力，为预设应力因子，为钢齿轮与聚合物齿轮接触时的弹性接触力作用半径。
11、可选地，所述齿轮参数包括钢齿轮和聚合物齿轮各自的压缩刚度值、弯曲刚度值、剪切刚度值及齿基刚度值；所述基于所述齿轮参数及计算出的接触刚度值，计算齿轮系统在传动过程中的振动位移，包括：
12、基于法向时变啮合刚度值计算公式、所述接触刚度值及所述齿轮参数，计算齿轮系统的法向时变啮合刚度值，基于所述法向时变啮合刚度值及所述齿轮参数，计算齿轮系统在传动过程中的振动位移，其中，所述法向时变啮合刚度值计算公式为：
13、，
14、为齿轮系统的法向时变啮合刚度值，及分别为钢齿轮压缩刚度值及聚合物齿轮压缩刚度值，及分别为钢齿轮弯曲刚度值及聚合物齿轮弯曲刚度值，及分别为钢齿轮剪切刚度值及聚合物齿轮压缩刚度值，及分别为钢齿轮齿基刚度值及聚合物齿轮齿基刚度值，为齿轮系统的接触刚度值。
15、可选地，所述齿轮参数包括钢齿轮和聚合物齿轮各自的质量及基圆半径，所述振动位移包括钢齿轮和聚合物齿各自的沿y轴方向上的平移振动位移、沿z轴方向上的平移振动位移及传动过程中的转角振动位移，所述基于所述法向时变啮合刚度值及所述齿轮参数，计算齿轮系统在传动过程中的振动位移，包括：
16、基于所述法向时变啮合刚度值、所述齿轮参数及振动位移计算公式，计算齿轮系统在传动过程中的振动位移，其中，所述振动位移计算公式为：
17、，
18、，
19、，
20、，
21、，
22、，
23、及分别为钢齿轮和聚合物的质量，及分别为钢齿轮和聚合物齿轮的中心点沿y轴方向上的平移振动位移，及分别为钢齿轮和聚合物齿轮的中心点沿z轴方向上的平移振动位移，及分别为钢齿轮和聚合物齿轮传动过程中的转角振动位移，及分别为一阶和二阶导数，、、及依次为钢齿轮的切向和轴向的预设平移振动阻尼系数，聚合物齿轮的切向和轴向的预设平移振动阻尼系数，、、及依次为钢齿轮的切向和轴向的预设平移振动刚度系数，聚合物齿轮的切向和轴向的预设平移振动刚度系数，及分别为钢齿轮和聚合物齿轮的转动惯量，及分别为钢齿轮和聚合物齿轮的基圆半径，及分别为钢齿轮和聚合物齿轮的承载扭矩，为齿轮系统在传动过程中的螺旋角，为齿轮系统的法向时变啮合刚度值，及分别为齿轮系统传动过程中的切向啮合误差及轴向啮合误差，为齿轮系统传动过程中的法向啮合阻尼。
24、可选地，所述基于齿轮系统的受力与振动位移关联关系，获取使得齿轮系统产生所述振动位移的切向动态啮合力及轴向动态啮合力，包括：
25、基于切向动态啮合力振动位移关联关系计算公式及所述振动位移，获取齿轮系统的切向动态啮合力，以及基于轴向动态啮合力振动位移关联关系计算公式及所述振动位移，获取齿轮系统的轴向动态啮合力，其中，所述切向动态啮合力振动位移关联关系计算公式为：
26、，
27、所述轴向动态啮合力振动位移关联关系计算公式为：
28、，
29、及分别为齿轮系统的切向动态啮合力及轴向动态啮合力，为齿轮系统在传动过程中的螺旋角，及分别为钢齿轮和聚合物齿轮的中心点沿y轴方向上的平移振动位移，为齿轮系统的法向时变啮合刚度值，及分别为钢齿轮和聚合物齿轮的中心点沿z轴方向上的平移振动位移，及分别为钢齿轮和聚合物齿轮传动过程中的转角振动位移，为一阶导数，及分别为钢齿轮和聚合物齿轮的基圆半径，及分别为齿轮系统传动过程中的切向啮合误差及轴向啮合误差，为齿轮系统传动过程中的法向啮合阻尼。
30、可选地，所述基于所述切向动态啮合力、所述轴向动态啮合力及所述承载扭矩，仿真模拟所述齿轮系统在传动过程中的振动噪声产生情况，并基于仿真模拟出的振动噪声产生情况得到振动噪声评价结果，包括：
31、基于所述切向动态啮合力、所述轴向动态啮合力、所述承载扭矩及有限元仿真方法，得到所述齿轮系统在传动过程中的振动加速度及噪声声压级，基于所述振动加速度及所述噪声声压级得到振动噪声评价结果，其中，所述承载扭矩包括钢齿轮承载扭矩及聚合物齿轮承载扭矩。
32、可选地，所述基于所述振动加速度及所述噪声声压级得到振动噪声评价结果，包括：
33、当所述振动加速度小于预设振动加速度标准值，且所述噪声声压级小于预设噪声声压标准级时，所述齿轮系统的振动噪声评价结果为符合振动噪声性能要求。
34、根据本技术的另一方面，提供了一种齿轮振动噪声评价装置，所述装置包括：
35、齿轮参数获取模块，用于获取齿轮系统的齿轮参数，其中，所述齿轮系统包括互相咬合的钢齿轮及聚合物齿轮，所述齿轮参数包括钢齿轮和聚合物齿轮各自的承载扭矩；
36、振动过程量计算模块，用于基于所述齿轮参数，计算所述齿轮系统的接触刚度值，基于所述齿轮参数及计算出的接触刚度值，计算齿轮系统在传动过程中的振动位移；
37、振动受力计算模块，用于基于齿轮系统的受力与振动位移关联关系，获取使得齿轮系统产生所述振动位移的切向动态啮合力及轴向动态啮合力；
38、振动噪声评价模块，用于基于所述切向动态啮合力、所述轴向动态啮合力及所述承载扭矩，仿真模拟所述齿轮系统在传动过程中的振动噪声产生情况，并基于仿真模拟出的振动噪声产生情况得到振动噪声评价结果。
39、可选地，所述钢齿轮与所述聚合物齿轮的齿宽不相同，所述振动过程量计算模块，还用于：
40、基于所述齿轮参数及接触刚度值计算公式，计算齿轮系统的接触刚度值，其中，所述接触刚度值计算公式为：
41、，，，，
42、为齿轮系统的接触刚度值，为钢齿轮的弹性模量，为齿轮系统中小齿轮的齿宽，为钢齿轮的泊松比，为钢齿轮与聚合物齿轮接触时的粘性接触力作用半径，为齿轮系统的等效曲率半径，为计算接触刚度值过程中的过程参数，为钢齿轮与聚合物齿轮接触界面的界面粘附能量，为齿轮系统的弹性模量，为钢齿轮与聚合物齿轮接触时的粘性接触力，为预设应力因子，为钢齿轮与聚合物齿轮接触时的弹性接触力作用半径。
43、可选地，所述齿轮参数包括钢齿轮和聚合物齿轮各自的压缩刚度值、弯曲刚度值、剪切刚度值及齿基刚度值；所述振动过程量计算模块，还用于：
44、基于法向时变啮合刚度值计算公式、所述接触刚度值及所述齿轮参数，计算齿轮系统的法向时变啮合刚度值，基于所述法向时变啮合刚度值及所述齿轮参数，计算齿轮系统在传动过程中的振动位移，其中，所述法向时变啮合刚度值计算公式为：
45、，
46、为齿轮系统的法向时变啮合刚度值，及分别为钢齿轮压缩刚度值及聚合物齿轮压缩刚度值，及分别为钢齿轮弯曲刚度值及聚合物齿轮弯曲刚度值，及分别为钢齿轮剪切刚度值及聚合物齿轮压缩刚度值，及分别为钢齿轮齿基刚度值及聚合物齿轮齿基刚度值，为齿轮系统的接触刚度值。
47、可选地，所述齿轮参数包括钢齿轮和聚合物齿轮各自的质量及基圆半径，所述振动位移包括钢齿轮和聚合物齿各自的沿y轴方向上的平移振动位移、沿z轴方向上的平移振动位移及传动过程中的转角振动位移，所述振动过程量计算模块，还用于：
48、基于所述法向时变啮合刚度值、所述齿轮参数及振动位移计算公式，计算齿轮系统在传动过程中的振动位移，其中，所述振动位移计算公式为：
49、，
50、，
51、，
52、，
53、，
54、，
55、及分别为钢齿轮和聚合物的质量，及分别为钢齿轮和聚合物齿轮的中心点沿y轴方向上的平移振动位移，及分别为钢齿轮和聚合物齿轮的中心点沿z轴方向上的平移振动位移，及分别为钢齿轮和聚合物齿轮传动过程中的转角振动位移，及分别为一阶和二阶导数，、、及依次为钢齿轮的切向和轴向的预设平移振动阻尼系数，聚合物齿轮的切向和轴向的预设平移振动阻尼系数，、、及依次为钢齿轮的切向和轴向的预设平移振动刚度系数，聚合物齿轮的切向和轴向的预设平移振动刚度系数，及分别为钢齿轮和聚合物齿轮的转动惯量，及分别为钢齿轮和聚合物齿轮的基圆半径，及分别为钢齿轮和聚合物齿轮的承载扭矩，为齿轮系统在传动过程中的螺旋角，为齿轮系统的法向时变啮合刚度值，及分别为齿轮系统传动过程中的切向啮合误差及轴向啮合误差，为齿轮系统传动过程中的法向啮合阻尼。
56、可选地，所述振动受力计算模块，还用于：
57、基于切向动态啮合力振动位移关联关系计算公式及所述振动位移，获取齿轮系统的切向动态啮合力，以及基于轴向动态啮合力振动位移关联关系计算公式及所述振动位移，获取齿轮系统的轴向动态啮合力，其中，所述切向动态啮合力振动位移关联关系计算公式为：
58、，
59、所述轴向动态啮合力振动位移关联关系计算公式为：
60、，
61、及分别为齿轮系统的切向动态啮合力及轴向动态啮合力，为齿轮系统在传动过程中的螺旋角，及分别为钢齿轮和聚合物齿轮的中心点沿y轴方向上的平移振动位移，为齿轮系统的法向时变啮合刚度值，及分别为钢齿轮和聚合物齿轮的中心点沿z轴方向上的平移振动位移，及分别为钢齿轮和聚合物齿轮传动过程中的转角振动位移，为一阶导数，及分别为钢齿轮和聚合物齿轮的基圆半径，及分别为齿轮系统传动过程中的切向啮合误差及轴向啮合误差，为齿轮系统传动过程中的法向啮合阻尼。
62、可选地，所述振动噪声评价模块，还用于：
63、基于所述切向动态啮合力、所述轴向动态啮合力、所述承载扭矩及有限元仿真方法，得到所述齿轮系统在传动过程中的振动加速度及噪声声压级，基于所述振动加速度及所述噪声声压级得到振动噪声评价结果，其中，所述承载扭矩包括钢齿轮承载扭矩及聚合物齿轮承载扭矩。
64、可选地，所述振动噪声评价模块，还用于：
65、当所述振动加速度小于预设振动加速度标准值，且所述噪声声压级小于预设噪声声压标准级时，所述齿轮系统的振动噪声评价结果为符合振动噪声性能要求。
66、依据本技术又一个方面，提供了一种存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现上述齿轮振动噪声评价方法。
67、依据本技术再一个方面，提供了一种计算机设备，包括存储介质、处理器及存储在存储介质上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述齿轮振动噪声评价方法。
68、借由上述技术方案，本技术提供的一种齿轮振动噪声评价方法及装置、存储介质、计算机设备，获取齿轮系统的齿轮参数，齿轮系统包括互相咬合的钢齿轮及聚合物齿轮，齿轮参数包括钢齿轮和聚合物齿轮各自的承载扭矩；基于齿轮参数，计算齿轮系统的接触刚度值，基于齿轮参数及计算出的接触刚度值，计算齿轮系统在传动过程中的振动位移；基于齿轮系统的受力与振动位移关联关系，获取使得齿轮系统产生前述振动位移的切向动态啮合力及轴向动态啮合力；基于切向动态啮合力、轴向动态啮合力及承载扭矩，仿真模拟齿轮系统在传动过程中的振动噪声产生情况，并基于仿真模拟出的振动噪声产生情况得到振动噪声评价结果。通过计算接触刚度值并仿真模拟振动噪声产生情况，能够提高噪声评价精度。
69、上述说明仅是本技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本技术的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本技术的具体实施方式。
1.一种齿轮振动噪声评价方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述钢齿轮与所述聚合物齿轮的齿宽不相同，所述基于所述齿轮参数，计算所述齿轮系统的接触刚度值，包括：
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述齿轮参数包括钢齿轮和聚合物齿轮各自的压缩刚度值、弯曲刚度值、剪切刚度值及齿基刚度值；所述基于所述齿轮参数及计算出的接触刚度值，计算齿轮系统在传动过程中的振动位移，包括：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述齿轮参数包括钢齿轮和聚合物齿轮各自的质量及基圆半径，所述振动位移包括钢齿轮和聚合物齿各自的沿y轴方向上的平移振动位移、沿z轴方向上的平移振动位移及传动过程中的转角振动位移，所述基于所述法向时变啮合刚度值及所述齿轮参数，计算齿轮系统在传动过程中的振动位移，包括：
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于齿轮系统的受力与振动位移关联关系，获取使得齿轮系统产生所述振动位移的切向动态啮合力及轴向动态啮合力，包括：
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，所述基于所述切向动态啮合力、所述轴向动态啮合力及所述承载扭矩，仿真模拟所述齿轮系统在传动过程中的振动噪声产生情况，并基于仿真模拟出的振动噪声产生情况得到振动噪声评价结果，包括：
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述基于所述振动加速度及所述噪声声压级得到振动噪声评价结果，包括：
8.一种齿轮振动噪声评价装置，其特征在于，所述装置包括：
9.一种存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7中任一项所述齿轮振动噪声评价的方法。
10.一种计算机设备，包括存储介质、处理器及存储在存储介质上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至7中任一项所述齿轮振动噪声评价的方法。
