MATLAB实现基于石川法的齿轮啮合刚度计算工具

资 源 简 介

本MATLAB项目开发了一个专用函数文件，采用石川法（Ishikawa方法）计算齿轮副啮合刚度。通过输入齿轮几何参数、材料属性和载荷条件，程序能够精确分析齿轮啮合过程中的刚度变化，为齿轮系统动力学分析提供可靠工具。

详 情 说 明

基于石川法的齿轮啮合刚度计算MATLAB程序

项目介绍

本项目开发了一个专门用于计算齿轮副啮合刚度的MATLAB函数文件。程序采用石川法（Ishikawa方法）这一经典的齿轮力学分析方法，通过精确考虑齿轮几何参数、材料属性和载荷条件，实现了齿轮在啮合过程中时变刚度特性的计算。该工具能够自动处理单对齿和多对齿啮合区域，生成完整的啮合刚度变化曲线，为齿轮系统动力学分析和设计优化提供重要技术支持。

功能特性

• 石川法核心算法：基于成熟的齿轮接触力学模型，确保计算精度
• 全啮合周期分析：自动识别并计算单对齿和多对齿啮合区域的刚度变化
• 参数化输入：支持灵活的齿轮几何参数、材料属性和载荷条件配置
• 高精度计算：采用数值积分与迭代求解技术，可控制计算精度
• 丰富输出结果：提供刚度矩阵、可视化曲线和特征参数等多种输出形式
• 自动验证报告：包含输入参数验证和计算精度评估的完整报告

使用方法

基本参数设置

1. 齿轮几何参数：设置主动轮和从动轮的齿数、模数、压力角、齿宽等
2. 材料属性：输入弹性模量、泊松比等材料力学参数
3. 载荷条件：指定输入扭矩或法向载荷大小
4. 计算精度：根据需要设置啮合位置分辨率和迭代容差参数

执行计算

运行主程序文件，程序将自动完成以下计算流程：

• 齿轮几何参数变换与验证
• 啮合位置分点计算
• 石川法刚度迭代求解
• 结果分析与特征提取

结果获取

计算完成后，程序输出：

• 啮合刚度矩阵数据文件
• 刚度变化曲线可视化图形
• 平均刚度、最大/最小值、波动系数等特征参数
• 计算过程验证报告

系统要求

• MATLAB版本：R2016b或更高版本
• 必要工具箱：基础MATLAB环境（无需特殊工具箱）
• 内存建议：≥4GB RAM（针对高精度计算）
• 磁盘空间：≥100MB可用空间

文件说明

主程序文件集成了齿轮啮合刚度计算的核心功能，包括齿轮几何建模、接触力学分析、数值积分求解和结果可视化等完整计算流程。该文件实现了石川法的完整算法体系，能够根据输入的齿轮参数自动构建力学模型，通过迭代计算获得精确的时变啮合刚度数据，并生成全面的分析报告和图形化输出。程序具备参数验证、误差控制和多种输出格式支持能力，确保了计算结果的可靠性和实用性。