(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210857758.1 (22)申请日 2022.07.20 (71)申请人 重庆大学 地址 400044 重庆市沙坪坝区沙正 街174号 (72)发明人 余文念　章朝栋　陈子旭　邵毅敏　 王利明　 (74)专利代理 机构 重庆市前沿专利事务所(普 通合伙) 50211 专利代理师 张青龙　肖秉城 (51)Int.Cl. G06F 30/17(2020.01) G06F 30/20(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种考虑自偏心的浮动齿圈摩擦片组件冲 击力计算方法 (57)摘要 本发明公开一种考虑自偏心的浮动齿圈摩 擦片组件冲击力计算方法， 包 括： S1、 获取待计算 的浮动支撑摩擦片组件的基本参数， 所述摩擦片 组件包括摩擦片和内毂； S2、 利用势能法计算摩 擦片单齿综合刚度； S3、 计算在重力作用下摩擦 片与内毂产生的自偏心距； S4、 根据摩擦片与内 毂的齿侧间隙和相对位置关系， 判断摩擦片与内 毂是否发生碰撞， 确定内毂与摩擦片碰撞齿数； S5、 计算摩擦片与内毂轮齿间碰撞的冲击反弹系 数和迟滞阻尼系数； S6、 计算摩擦片与内毂每个 接触齿的碰撞力； S7、 根据S6中确定的内毂与摩 擦片的碰撞力， 构建内毂与摩 擦片二质量扭转冲 击动载动力学模 型， 计算每时刻内毂与摩擦片的 冲击载荷。 权利要求书4页 说明书9页 附图2页 CN 115098976 A 2022.09.23 CN 115098976 A 1.一种考虑 自偏心的浮动齿圈摩擦片组件冲击力计算方法， 其特征在于， 具体包括以 下步骤： S1、 获取待计算的浮动支撑摩擦片组件的基本参数， 所述摩擦片组件包括摩擦片和内 毂； S2、 基于摩擦片组件的基本参数， 利用势能法计算摩擦片单齿综合刚度； S3、 基于摩擦片组件的基本参数， 计算在重力作用下摩擦片与内毂产生的自偏心 距； S4、 根据摩擦片与内毂的齿侧间隙和相对位置关系， 判断摩擦片与内毂是否发生碰撞， 确定内毂与摩擦片碰撞齿数； S5、 基于能量平衡理论和内毂与摩擦片的相对运动关系， 计算摩擦片与内毂轮齿间碰 撞的冲击反弹系数和迟滞阻尼系数； S6、 根据S2中确定的摩擦片单齿综合刚度、 S3中确定的摩擦片与内毂的自偏心距、 S4中 确定的内毂与摩擦片碰撞齿数和S5中确定的摩擦片与内毂轮齿间的冲击反弹系 数和迟滞 阻尼系数， 计算摩擦片与内毂每 个接触齿的碰撞力； S7、 根据S6中确定的内毂与摩擦片的碰撞力， 构建内毂与摩擦片二质量扭转冲击动载 动力学模型， 计算每时刻内毂与摩擦片的冲击载荷。 2.如权利要求1所述的一种考虑自偏心的浮动齿圈摩擦片组件冲击力计算方法， 其特 征在于， 所述摩擦片组件的基本参数包括： 摩擦片与内毂的齿数、 模数、 齿宽、 分度圆压力 角、 弹性模量、 泊松比、 摩 擦片与内毂质量、 转动惯 量、 齿侧间隙、 内毂的转速、 转速波动频率 和幅值。 3.如权利要求1所述的一种考虑自偏心的浮动齿圈摩擦片组件冲击力计算方法， 其特 征在于， 所述S2包括以下步骤： S201、 根据摩擦片组件的参数， 利用势能法分别计算内毂或摩擦片的轮齿单齿对的弯 曲刚度kbj、 剪切刚度ksj和轴向压缩刚度kaj， 对应的关系式如下: 公式(1)中， j＝1时代表内毂； j＝2时代表摩擦片； Uaj、 Ubj和Usj分别为内毂轮齿或摩擦 片轮齿的轴向压缩、 弯曲和剪切变形存储的弹性势能； Fj表示内毂轮齿或摩擦片轮齿的啮 合点接触载荷； Faj为内毂轮齿或摩擦片轮齿的啮合力在水平方向的分量； Ej表示内毂轮齿 或摩擦片轮齿的弹性模量； Axj表示距离内毂轮齿或摩擦片轮齿的固定端x处截面的面积； dj 表示内毂轮齿或摩擦片轮齿 啮合位置距齿根圆距离； Mj为距离内毂轮齿或摩擦片轮齿的固 定端x处的弯矩； Ixj表示距离内毂轮齿 或摩擦片轮齿的固定端x处截面的惯性矩； Fbj为内毂 轮齿或摩擦片轮齿的啮合力在竖直方向的分量； Gj表示内毂轮齿或摩擦片轮齿的剪切模 量；权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 115098976 A 2S202、 根据摩擦片组件的参数， 利用O ’Donnell变形理论计算轮齿单齿对的基体刚度 kfj， 表达式如下： 公式(2)中， j＝1时代表内毂； j＝2 时代表摩擦片； θfj为内毂或摩擦片的轮齿基体的变 形； Mfj为距离内毂轮齿或摩 擦片轮齿的固定端x处的单位弯矩； Vj表示距离内毂轮齿或摩 擦 片轮齿的固定端x处的单位剪切力； Ej表示内毂轮齿或摩擦片轮齿的弹性模量； υj表示内毂 轮齿或摩 擦片轮齿的泊松比； hj’表示距离内毂轮齿或摩 擦片轮齿固定端x处截面； Fj表示内 毂轮齿或摩擦片轮齿的啮合 点接触载荷； S203、 根据S201中内毂和摩擦片轮齿的弯曲刚度kbj、 剪切刚度ksj、 轴向压缩刚度kaj和 S202中基 体刚度kfj， 获取摩擦片组件轮齿单齿对接触的综合刚度K， 计算如下： 4.如权利要求1所述的一种考虑自偏心的浮动齿圈摩擦片组件冲击力计算方法， 其特 征在于， 所述S3包括以下步骤： 重力作用下摩擦片右侧齿(工作齿面)先接触产生的偏心 距计算如下： 公式(4)中， aR表示重力作用下摩擦片右侧齿(工作齿 面)接触引起的偏心距； abs( …)表 示绝对值； min( …)表示最小值； c表示不偏心状态摩擦片与内毂的轮齿之间的单侧齿侧间 隙； α0表示压力角； Z为摩擦片和内毂的齿数， n 为齿序号； 重力作用下摩擦片左侧齿(非工作齿面)先接触产生的偏心 距计算如下： 公式(5)中， aL表示重力作用下摩擦片左侧齿(工作齿 面)接触引起的偏心距； abs( …)表 示绝对值； min( …)表示最小值； c表示不偏心状态摩擦片与内毂的轮齿之间的单侧齿侧间 隙； α0表示压力角； Z为摩擦片和内毂的齿数， n 为齿序号； 则重力作用下摩擦片产生的初始自偏心 距a， 表示 为： a＝(aL+aR)/2。 5.如权利要求1所述的一种考虑自偏心的浮动齿圈摩擦片组件冲击力计算方法， 其特 征在于， 所述S4包括以下步骤： S401、 利用S1所述的内毂与摩擦片的基本参数， 自偏心作用下计算 内毂与摩擦片第n个 齿的工作齿面与非工作齿面的齿侧间隙， 计算形式如下： 公式(6)中， cRn表示自偏心状态第n个齿的工作齿 面的齿侧间隙； cLn表示自偏心状态第n 个齿的非工作齿面的齿侧间隙； c表示不偏心状态摩擦片与内毂 的轮齿之间的单侧齿侧间权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 115098976 A 3