CN113408082B - 一种外啮合直齿圆柱齿轮副动态啮合力的计算方法 - Google Patents

一种外啮合直齿圆柱齿轮副动态啮合力的计算方法 Download PDF

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CN113408082B CN202110957818.2A CN202110957818A CN113408082B CN 113408082 B CN113408082 B CN 113408082B CN 202110957818 A CN202110957818 A CN 202110957818A CN 113408082 B CN113408082 B CN 113408082B
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Abstract

本发明公开了一种外啮合直齿圆柱齿轮副动态啮合力的计算方法，包括以下步骤：首选获取齿轮副中的主动齿轮和从动齿轮的基本参数；同时建立齿轮副的实验模型；之后判断齿轮副的当前理论啮合点所处的理论啮合区域；然后根据当前齿轮副的理论啮合点所处的理论啮合区域选取齿轮副中的三对齿建立三对齿待考察集合，并建立三齿动态接触状态矩阵模型；最后求解三齿动态接触状态矩阵模型，获取三对齿的啮合力向量中的各元素值，并判定出齿轮副的实际啮合状态，输出齿轮副动态啮合力；优点是通过建立三齿动态接触状态矩阵模型来计算外啮合直齿圆柱齿轮副的动态啮合力，操作流程简单且对硬件也没有过高的要求，可在机械领域内广泛使用。

Description

一种外啮合直齿圆柱齿轮副动态啮合力的计算方法
技术领域
本发明涉及机械力学分析领域，尤其涉及一种外啮合直齿圆柱齿轮副动态啮合力的计算方法。
背景技术
外啮合直齿圆柱齿轮副是一种较为基础、简单的齿轮传动形式，在众多机械装置中经常可以看到，而外啮合直齿圆柱齿轮副动态啮合力的准确计算是进行齿轮系统动力学研究的重要一环，其直接决定了动力学模型的准确性。目前直齿圆柱齿轮副动态啮合力的计算方法主要有3种：（1）有限元法：借助有限元法可以准确计算齿轮动态啮合力，是一种较为广泛采用的方法。但是往往这种方法计算经济性较差，必须建立精细的有限元网格模型，求解比较耗时；（2）传统解析法：将多对受载轮齿的关系简化为相互并联的弹簧模型，利用材料力学悬臂梁假设对参与啮合的齿轮对的刚度进行计算，在此基础上计算得到齿轮动态啮合力，但由于这种方法忽略了结构耦合作用，因此采用传统解析法计算得到的结果存在较大误差；（3）实验法：是借助应变传感器、数据采集仪、可视化设备进行载荷分配率计算的一种方法，测量精度较高，但是对硬件要求较高，操作流程也比较复杂。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种外啮合直齿圆柱齿轮副动态啮合力的计算方法，该方法准确率较高、计算经济性也比较好，且操作流程相对简单、对硬件要求也低。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种外啮合直齿圆柱齿轮副动态啮合力的计算方法，包括以下步骤：
S1、获取外啮合直齿圆柱齿轮副中的主动齿轮和从动齿轮的基本参数；
S2、建立外啮合直齿圆柱齿轮副的实验模型；
S3、根据实验模型判断齿轮副的当前理论啮合点所处的理论啮合区域；
S4、根据齿轮副的当前理论啮合点所处的理论啮合区域，选取齿轮副中的三对齿组成三对齿待考察集合，并顺着齿轮转动方向依次命名为1号对齿、2号对齿、3号对齿，同时建立三齿动态接触状态矩阵模型：Q3F3= E3，其中：Q3代表三对齿的柔度系数矩阵，F3代表三对齿的啮合力向量，E3代表三对齿的传动误差向量；
S5、求解三齿动态接触状态矩阵模型，获取三对齿的啮合力向量中的各元素值，并判定出齿轮副的实际啮合状态，同时输出齿轮副动态啮合力的计算数值。
作为优选，所述的步骤S4中，三对齿的柔度系数矩阵Q3、三对齿的啮合力向量F3以及三对齿的传动误差向量E3分别为：
Figure 659527DEST_PATH_IMAGE001
其中，
Figure 796241DEST_PATH_IMAGE002
代表第i号对齿的齿形误差；
Figure 310399DEST_PATH_IMAGE003
代表第i号对齿的啮合力；DTE代表当前给定齿轮副动态传动误差，
Figure 174450DEST_PATH_IMAGE004
代表第i号对齿的赫兹接触柔度，
Figure 192085DEST_PATH_IMAGE005
代表第i号对齿的齿体柔度，
Figure 998236DEST_PATH_IMAGE006
代表第i号对齿的基体诱导局部柔度，
Figure 734110DEST_PATH_IMAGE007
代表第j号对齿上的啮合力F j在第i号对齿啮合点处产生的基体诱导耦合柔度。
作为优选，所述的步骤S4中，若齿轮副的当前理论啮合点位于理论双齿啮合区域，则计算线外啮合区顺着齿轮转动方向的一对齿的齿形误差数值以及逆着齿轮转动方向的一对齿的齿形误差数值，取线外啮合区的两对齿中齿形误差数值较小的一对齿和线内啮合区的两对齿组成三对齿待考察集合；若齿轮副的当前理论啮合点位于理论单齿啮合区域，则计算线外啮合区顺着齿轮转动方向的一对齿的齿形误差数值以及逆着齿轮转动方向的一对齿的齿形误差数值，将线外啮合区的两对齿和线内啮合区的一对齿组成三对齿待考察集合。
作为优选，所述的步骤S5的具体过程为：
S5-1：求解三齿动态接触状态矩阵模型，获取三对齿的啮合力向量中的各元素值；
S5-2：若三对齿的啮合力向量中的所有元素均为正值，则判定齿轮副的当前实际啮合状态为三齿啮合状态，并输出齿轮副动态啮合力的计算数值，计算结束；若三对齿的啮合力向量中的所有元素中存在非正值，则进行下一步；
S5-3：若齿轮副的当前理论啮合点位于理论双齿啮合区域，则将线外啮合区的一对齿从三对齿待考察集合中剔除，形成双对齿待考察集合，并顺着齿轮转动方向依次命名为1号对齿、2号对齿，同时建立双齿动态接触状态矩阵模型；若齿轮副的当前理论啮合点位于理论单齿啮合区域，则将线外啮合区的两对齿中齿形误差数值较大的一对齿从三对齿待考察集合中剔除，形成双对齿待考察集合，并顺着齿轮转动方向依次命名为1号对齿、2号对齿，同时建立双齿动态接触状态矩阵模型；
S5-4：求解双齿动态接触状态矩阵模型，获取双对齿的啮合力向量中的各元素值，若所有元素均为正值，则判定齿轮副的当前实际啮合状态为双齿啮合状态，并输出齿轮副动态啮合力的计算数值；否则，判定为单齿啮合状态，同时也输出齿轮副动态啮合力的计算数值。
作为优选，双齿动态接触状态矩阵模型为：Q2F2=E2，其中，Q2代表双对齿的柔度系数矩阵，F2代表双对齿的啮合力向量，E2代表双对齿的传动误差向量，并有：
Figure 401852DEST_PATH_IMAGE008
其中，
Figure 539572DEST_PATH_IMAGE009
代表第i号对齿的齿形误差；
Figure 749581DEST_PATH_IMAGE010
代表第i号对齿的啮合力；DTE代表当前给定齿轮副动态传动误差，
Figure 972751DEST_PATH_IMAGE011
代表第i号对齿的赫兹接触柔度，
Figure 444184DEST_PATH_IMAGE012
代表第i号对齿的齿体柔度，
Figure 701990DEST_PATH_IMAGE013
代表第i号对齿的基体诱导局部柔度，
Figure 600676DEST_PATH_IMAGE014
代表第j号对齿上的啮合力F j在第i号对齿啮合点处产生的基体诱导耦合柔度。
与现有技术相比，本发明的优点是通过建立三齿动态接触状态矩阵模型来计算外啮合直齿圆柱齿轮副动态啮合力，操作流程简单且对硬件也没有过高的要求，可在机械领域内广泛使用；且相比较传统的有限元法与实验法，计算结果更加精确，效率更加高效。
附图说明
图1为本发明的齿轮副的实验模型的当前理论啮合点位于理论单齿啮合区域的示意图；
图2为本发明的齿轮副的实验模型的当前理论啮合点位于理论双齿啮合区域的示意图；
图3为本发明的直齿圆柱齿轮的受力分析示意图；
图4为本发明的直齿圆柱齿轮的齿基结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
如图1-4所示，一种外啮合直齿圆柱齿轮副动态啮合力的计算方法，包括以下步骤：
S1、获取外啮合直齿圆柱齿轮副中的主动齿轮1和从动齿轮2的基本参数，包括齿轮的基本几何参数（模数、齿数、压力角、齿顶高系数、顶隙系数、基体4的外圆半径）、齿轮材料参数（弹性模量、泊松比、密度）和齿轮载荷参数（输入力矩）；
S2、建立外啮合直齿圆柱齿轮副的实验模型；
S3、根据实验模型判断齿轮副的当前理论啮合点位于理论双齿啮合区域还是理论单齿啮合区域；
S4、若齿轮副的当前理论啮合点位于理论双齿啮合区域，则计算理论啮合线3的线外啮合区顺着齿轮转动方向的一对齿的齿形误差数值以及逆着齿轮转动方向的一对齿的齿形误差数值，取理论啮合线3的线外啮合区的两对齿中齿形误差数值较小的一对齿和理论啮合线3的线内啮合区的两对齿组成三对齿待考察集合，并顺着齿轮转动方向依次命名为1号对齿、2号对齿、3号对齿，同时建立三齿动态接触状态矩阵模型：Q3F3=E3，其中：Q3代表三对齿的柔度系数矩阵，F3代表三对齿的啮合力向量，E3代表三对齿的传动误差向量；若齿轮副的当前理论啮合点位于理论单齿啮合区域，则计算理论啮合线3的线外啮合区顺着齿轮转动方向的一对齿的齿形误差数值以及逆着齿轮转动方向的一对齿的齿形误差数值，将理论啮合线3的线外啮合区的两对齿和理论啮合线3的线内啮合区的一对齿组成三对齿待考察集合，并顺着齿轮的转动方向依次命名为1号对齿、2号对齿、3号对齿，同时建立三齿动态接触状态矩阵模型：Q3F3=E3，其中：Q3代表三对齿的柔度系数矩阵，F3代表三对齿的啮合力向量，E3代表三对齿的传动误差向量，并有：
Figure 576722DEST_PATH_IMAGE015
（1）
式（1）中，
Figure 835534DEST_PATH_IMAGE002
代表第i号对齿的齿形误差；
Figure 213426DEST_PATH_IMAGE003
代表第i号对齿的啮合力；DTE代表当前给定齿轮副动态传动误差，
Figure 17434DEST_PATH_IMAGE004
代表第i号对齿的赫兹接触柔度，
Figure 215197DEST_PATH_IMAGE005
代表第i号对齿的齿体柔度，
Figure 28432DEST_PATH_IMAGE006
代表第i号对齿的基体诱导局部柔度，
Figure 745984DEST_PATH_IMAGE007
代表第j号对齿上的啮合力F j在第i号对齿啮合点处产生的基体诱导耦合柔度，并有：
Figure 252051DEST_PATH_IMAGE016
（2）
式（2）中，v代表齿轮材料的泊松比，E代表齿轮材料的杨氏模量，b代表齿轮的齿宽，上标p代表主动齿轮1，上标g代表从动齿轮2，并有：
Figure 937110DEST_PATH_IMAGE017
（3）
式（3）中，
Figure 288457DEST_PATH_IMAGE018
、
Figure 375362DEST_PATH_IMAGE019
、
Figure 786752DEST_PATH_IMAGE020
分别代表第i号对齿中属于主动齿轮1的齿的轴向压缩柔度、弯曲柔度以及剪切柔度，
Figure 208375DEST_PATH_IMAGE021
、
Figure 363413DEST_PATH_IMAGE022
、
Figure 570403DEST_PATH_IMAGE023
分别代表第i号对齿中属于从动齿轮2的齿的轴向压缩柔度、弯曲柔度以及剪切柔度，
式（3）中，
Figure 152694DEST_PATH_IMAGE018
与
Figure 812346DEST_PATH_IMAGE021
的计算公式与流程是一致的，区别仅在于主动齿轮1与从动齿轮2的参数值不同，类似情况还存在于
Figure 771074DEST_PATH_IMAGE019
与
Figure 49215DEST_PATH_IMAGE022
、
Figure 67987DEST_PATH_IMAGE020
与
Figure 214935DEST_PATH_IMAGE023
中，下面以一个标准直齿圆柱齿轮为例，具体展示其第i个齿的轴向压缩柔度
Figure 711775DEST_PATH_IMAGE024
、弯曲柔度
Figure 627778DEST_PATH_IMAGE025
以及剪切柔度
Figure 551872DEST_PATH_IMAGE026
的计算公式为：
Figure 169804DEST_PATH_IMAGE027
（4）
式（4）中，G代表材料剪切模量，
Figure 470335DEST_PATH_IMAGE028
代表啮合力的作用角，d代表啮合点到y轴的距离，h代表啮合点到x轴的距离，
Figure 240845DEST_PATH_IMAGE029
代表横坐标x处齿轮横截面的面积，
Figure 70261DEST_PATH_IMAGE030
代表横坐标x处齿轮横截面的惯性矩，
Figure 191801DEST_PATH_IMAGE031
代表啮合点B的横坐标值，x代表积分变量，
式（2）中，
Figure 781176DEST_PATH_IMAGE032
与
Figure 406193DEST_PATH_IMAGE033
的计算公式与流程是一致的，区别仅在于主动齿轮1与从动齿轮2的参数值不同，下面以一个标准直齿圆柱齿轮为例，具体展示其第i个齿的基体诱导局部柔度
Figure 672089DEST_PATH_IMAGE034
的计算公式：
Figure 15346DEST_PATH_IMAGE035
（5）
式（5）中，
Figure 657680DEST_PATH_IMAGE036
、
Figure 386470DEST_PATH_IMAGE037
、
Figure 88847DEST_PATH_IMAGE038
、
Figure 919400DEST_PATH_IMAGE039
代表多项式系数，具体计算方法如下：
Figure DEST_PATH_IMAGE040
（6）
式（6）中，
Figure 99845DEST_PATH_IMAGE041
、
Figure 433875DEST_PATH_IMAGE042
、
Figure 307153DEST_PATH_IMAGE043
代表与n、
Figure 372804DEST_PATH_IMAGE044
有关的系数，其中n的取值范围是正整数，
Figure 91362DEST_PATH_IMAGE044
代表齿轮的齿根圆半径与轮毂中心孔半径的比值，即
Figure 811056DEST_PATH_IMAGE045
，
Figure 855235DEST_PATH_IMAGE046
代表齿根圆半径，
Figure 394801DEST_PATH_IMAGE047
代表轮毂中心孔半径，并有：
Figure 182628DEST_PATH_IMAGE048
（7）
其中
Figure 740518DEST_PATH_IMAGE049
、
Figure 955598DEST_PATH_IMAGE050
、
Figure 982460DEST_PATH_IMAGE051
、
Figure 308399DEST_PATH_IMAGE052
代表与n、
Figure 471527DEST_PATH_IMAGE053
、
Figure 608242DEST_PATH_IMAGE054
有关的系数，其计算公式如下：
Figure 122400DEST_PATH_IMAGE055
（8）
式（8）中，A 1代表齿轮材料的第一拉梅常数，A 2代表齿轮材料的第二拉梅常数，
Figure 252030DEST_PATH_IMAGE056
代表与齿轮材料的第一拉梅常数A 1及齿轮材料的第二拉梅常数A 2有关的系数，
式（2）中，
Figure 535243DEST_PATH_IMAGE057
与
Figure 92127DEST_PATH_IMAGE058
的计算公式与流程是一致的，区别仅在于主动齿轮1与从动齿轮2的参数值不同，下面以一个标准直齿圆柱齿轮为例，具体展示其第i个齿的基体诱导耦合柔度
Figure 93581DEST_PATH_IMAGE059
的计算公式：
Figure 276169DEST_PATH_IMAGE061
（9）
式（9）中，
Figure 413890DEST_PATH_IMAGE062
、
Figure 141674DEST_PATH_IMAGE063
、
Figure 630424DEST_PATH_IMAGE064
、
Figure 101857DEST_PATH_IMAGE065
、
Figure 359663DEST_PATH_IMAGE066
、
Figure 29589DEST_PATH_IMAGE067
、
Figure 740056DEST_PATH_IMAGE068
、
Figure 15180DEST_PATH_IMAGE069
、
Figure 393071DEST_PATH_IMAGE070
代表多项式系数，具体计算方法如下：
Figure 197079DEST_PATH_IMAGE072
（10）
Figure 660422DEST_PATH_IMAGE074
（11）
式（6）、（10）、（11）中，Λ、
Figure 473657DEST_PATH_IMAGE075
、
Figure 955323DEST_PATH_IMAGE076
、
Figure 930232DEST_PATH_IMAGE077
、
Figure 880870DEST_PATH_IMAGE078
代表与
Figure 232217DEST_PATH_IMAGE079
有关的系数，计算公式如下：
Figure 319122DEST_PATH_IMAGE081
（12）
式5-式12中，
Figure 481244DEST_PATH_IMAGE082
、
Figure 653600DEST_PATH_IMAGE083
、
Figure 543058DEST_PATH_IMAGE084
分别代表啮合力
Figure 750049DEST_PATH_IMAGE085
、
Figure 66760DEST_PATH_IMAGE086
、
Figure 726412DEST_PATH_IMAGE087
的作用角，
Figure 668829DEST_PATH_IMAGE088
、
Figure 730326DEST_PATH_IMAGE089
、
Figure 483518DEST_PATH_IMAGE090
分别代表啮合力
Figure 630466DEST_PATH_IMAGE085
、
Figure 127306DEST_PATH_IMAGE086
、
Figure 525533DEST_PATH_IMAGE087
的力作用线与齿体5的齿中心线6的交点到齿根圆与齿体5的齿中心线6的交点的距离，
Figure 715206DEST_PATH_IMAGE091
代表齿根圆弧的弧长，
Figure 83870DEST_PATH_IMAGE092
代表齿根圆弧的弧心角，
Figure 384402DEST_PATH_IMAGE093
代表齿根圆半径，
Figure 154912DEST_PATH_IMAGE094
代表微积分的积分微元，
Figure 249907DEST_PATH_IMAGE095
代表积分变量；
S5、求解三齿动态接触状态矩阵模型，获取三对齿的啮合力向量F3中的各元素值，并判定出齿轮副的实际啮合状态，同时输出齿轮副动态啮合力的计算数值。
上述实施例中，上述步骤S5的具体过程为：
S5-1：求解三齿动态接触状态矩阵模型，获取三对齿的啮合力向量F3中的各元素值；
S5-2：若三对齿的啮合力向量F3中的所有元素均为正值，则判定齿轮副的当前实际啮合状态为三齿啮合状态，并输出齿轮副动态啮合力DMF：
Figure 620714DEST_PATH_IMAGE096
（13）
计算结束；若三对齿的啮合力向量F3中的所有元素存在非正值，则进行下一步；
S5-3：若齿轮副的当前理论啮合点位于理论双齿啮合区域，则将理论啮合线3的线外啮合区的一对齿从三对齿待考察集合中剔除，形成双对齿待考察集合，并顺着齿轮转动方向依次命名为1号对齿、2号对齿，同时建立双齿动态接触状态矩阵模型：Q2F2= E2，其中：Q2代表双对齿的柔度系数矩阵，F2代表双对齿的啮合力向量，E2代表双对齿的传动误差向量；若齿轮副的当前理论啮合点位于理论单齿啮合区域，则将理论啮合线3的线外啮合区的两对齿中齿形误差数值较大的一对齿从三对齿待考察集合中剔除，形成双对齿待考察集合，并顺着齿轮转动方向依次命名为1号对齿、2号对齿，同时建立双齿动态接触状态矩阵模型：Q2F2= E2，其中，Q2代表双对齿的柔度系数矩阵，F2代表双对齿的啮合力向量，E2代表双对齿的传动误差向量，并有：
Figure 459357DEST_PATH_IMAGE097
（14）
其中，
Figure 84373DEST_PATH_IMAGE098
代表第i号对齿的齿形误差；
Figure 615849DEST_PATH_IMAGE099
代表第i号对齿的啮合力；DTE代表当前给定齿轮副动态传动误差，
Figure DEST_PATH_IMAGE100
代表第i号对齿的赫兹接触柔度，
Figure DEST_PATH_IMAGE101
代表第i号对齿的齿体柔度，
Figure DEST_PATH_IMAGE102
代表第i号对齿的基体诱导局部柔度，
Figure 647521DEST_PATH_IMAGE014
代表第j号对齿上的啮合力F j在第i号对齿啮合点处产生的基体诱导耦合柔度；
S5-4：求解双齿动态接触状态矩阵模型，双齿动态接触状态矩阵模型的求解过程与三齿动态接触状态矩阵模型的求解过程相同，区别仅在于：三齿动态接触状态矩阵模型的求解过程中，各参数的下标i ∈（
Figure DEST_PATH_IMAGE103
）以及i, j∈（
Figure 24276DEST_PATH_IMAGE103
）且i≠j；而双齿动态接触状态矩阵模型的求解过程中，各参数的下标i∈（
Figure DEST_PATH_IMAGE104
）以及i, j∈（
Figure 238219DEST_PATH_IMAGE104
）且i≠j，获取双对齿的啮合力向量F2中的各元素值，若双对齿的啮合力向量F2中的所有元素均为正值，则判定齿轮副的当前实际啮合状态为双齿啮合状态，并输出齿轮副动态啮合力DMF：
Figure DEST_PATH_IMAGE105
（15）
否则判定齿轮副的当前实际啮合状态为单齿啮合状态，并输出齿轮副动态啮合力DMF：
Figure DEST_PATH_IMAGE106
（16）。
本发明的保护范围包括但不限于以上实施方式，本发明的保护范围以权利要求书为准，任何对本技术做出的本领域的技术人员容易想到的替换、变形、改进均落入本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种外啮合直齿圆柱齿轮副动态啮合力的计算方法，其特征在于包括以下步骤：
S1、获取外啮合直齿圆柱齿轮副中的主动齿轮和从动齿轮的基本参数；
S2、建立外啮合直齿圆柱齿轮副的实验模型；
S3、根据实验模型判断齿轮副的当前理论啮合点所处的理论啮合区域；
S4、若齿轮副的当前理论啮合点位于理论双齿啮合区域，则计算线外啮合区顺着齿轮转动方向的一对齿的齿形误差数值以及逆着齿轮转动方向的一对齿的齿形误差数值，取线外啮合区的两对齿中齿形误差数值较小的一对齿和线内啮合区的两对齿组成三对齿待考察集合，并顺着齿轮转动方向依次命名为1号对齿、2号对齿、3号对齿，同时建立三齿动态接触状态矩阵模型：Q3F3=E3，其中：Q3代表三对齿的柔度系数矩阵，F3代表三对齿的啮合力向量，E3代表三对齿的传动误差向量；若齿轮副的当前理论啮合点位于理论单齿啮合区域，则计算线外啮合区顺着齿轮转动方向的一对齿的齿形误差数值以及逆着齿轮转动方向的一对齿的齿形误差数值，将线外啮合区的两对齿和线内啮合区的一对齿组成三对齿待考察集合，并顺着齿轮转动方向依次命名为1号对齿、2号对齿、3号对齿，同时建立三齿动态接触状态矩阵模型：Q3F3=E3；
S5、求解三齿动态接触状态矩阵模型，获取三对齿的啮合力向量中的各元素值，并判定出齿轮副的实际啮合状态，同时输出齿轮副动态啮合力的计算数值。
2.如权利要求1所述的外啮合直齿圆柱齿轮副动态啮合力的计算方法，其特征在于：所述的步骤S4中，三对齿的柔度系数矩阵Q3、三对齿的啮合力向量F3以及三对齿的传动误差向量E3分别为：
Figure 259594DEST_PATH_IMAGE001
其中，E i (i=1,2,3)代表第i号对齿的齿形误差；F i (i=1,2,3)代表第i号对齿的啮合力；DTE代表当前给定齿轮副动态传动误差，q hi (i=1,2,3)代表第i号对齿的赫兹接触柔度，q ti (i=1,2,3)代表第i号对齿的齿体柔度，q fii (i=1,2,3)代表第i号对齿的基体诱导局部柔度，q fij (i,j=1,2,3 i≠j)代表第j号对齿上的啮合力F j在第i号对齿啮合点处产生的基体诱导耦合柔度。
3.如权利要求1所述的外啮合直齿圆柱齿轮副动态啮合力的计算方法，其特征在于：所述的步骤S5的具体过程为：
S5-1：求解三齿动态接触状态矩阵模型，获取三对齿的啮合力向量中的各元素值；
S5-2：若三对齿的啮合力向量中的所有元素均为正值，则判定齿轮副的当前实际啮合状态为三齿啮合状态，并输出齿轮副动态啮合力的计算数值，计算结束；若三对齿的啮合力向量中的所有元素中存在非正值，则进行下一步；
S5-3：若齿轮副的当前理论啮合点位于理论双齿啮合区域，则将线外啮合区的一对齿从三对齿待考察集合中剔除，形成双对齿待考察集合，并顺着齿轮转动方向依次命名为1号对齿、2号对齿，同时建立双齿动态接触状态矩阵模型；若齿轮副的当前理论啮合点位于理论单齿啮合区域，则将线外啮合区的两对齿中齿形误差数值较大的一对齿从三对齿待考察集合中剔除，形成双对齿待考察集合，并顺着齿轮转动方向依次命名为1号对齿、2号对齿，同时建立双齿动态接触状态矩阵模型；
S5-4：求解双齿动态接触状态矩阵模型，获取双对齿的啮合力向量中的各元素值，若所有元素均为正值，则判定齿轮副的当前实际啮合状态为双齿啮合状态，并输出齿轮副动态啮合力的计算数值；否则，判定为单齿啮合状态，同时也输出齿轮副动态啮合力的计算数值。
4.如权利要求3所述的外啮合直齿圆柱齿轮副动态啮合力的计算方法，其特征在于：双齿动态接触状态矩阵模型为：Q2F2=E2，其中，Q2代表两对齿的柔度系数矩阵，F2代表两对齿的啮合力向量，E2代表两对齿的传动误差向量，并有：
Figure 442314DEST_PATH_IMAGE002
其中，E i (i=1,2)代表第i号对齿的齿形误差；F i (i=1,2)代表第i号对齿的啮合力；DTE代表当前给定齿轮副动态传动误差，q hi (i=1,2)代表第i号对齿的赫兹接触柔度，q ti (i=1,2)代表第i号对齿的齿体柔度，q fii (i=1,2)代表第i号对齿的基体诱导局部柔度，q fij (i,j=1,2i≠j) 代表第j号对齿上的啮合力F j在第i号对齿啮合点处产生的基体诱导耦合柔度。
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