(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 202210857752.4 (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 章朝栋　余文念　王利明　邵毅敏　 余永波　 (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 一种考虑随机齿向误差的离合器摩擦片冲 击力计算方法 (57)摘要 本发明公开一种考虑随机齿向误差的离合 器摩擦片冲击力计算方法， 具体包括以下步骤： S1： 获取待计算的浮动支撑摩擦片组件参数， 所 述摩擦片组件参数包括基本参数和随机齿形制 造误差量， 所述摩擦片组件包括摩擦片和内毂； S2、 计算摩擦片与内毂单齿接触的综合刚度； S3、 计算摩擦片在重力作用下引起的偏心距， 以及每 时刻摩擦片的时变偏心距和时变偏心相位； S4、 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、 构建内毂 与摩擦片平动 ‑扭转多自由度冲击动载动力学模 型， 计算每时刻内毂与摩擦片的冲击动载。 权利要求书6页 说明书13页 附图3页 CN 115098975 A 2022.09.23 CN 115098975 A 1.一种考虑随机齿向误差的离合器摩擦片冲击力计算方法， 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参数， 所述摩擦片组件参数包括基本参数和随 机齿形制造误差量， 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与内毂 单齿接触的综合刚度； S3、 基于摩擦片组件的基本参数和随机齿形制造误差量， 计算摩擦片在重力作用下引 起的偏心 距， 以及每时刻 摩擦片的时变偏心 距和时变偏心相位； S4、 根据所述摩擦片与内毂的随机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和随机 碰撞齿位置； 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S1中确定的随机齿形制造误差量、 S2中确定的摩擦片单齿综合 刚度、 S3中确定 的摩擦片与内毂的时变偏心距和时变偏心相位、 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每个轮齿的碰撞力， 构建内毂与摩擦片平动 ‑扭转多 自由度冲击动载动力学模型， 输出每时刻内毂与摩擦片的冲击动载。 2.如权利要求1所述的一种考虑随机齿向误差的离合器摩擦片冲击力计算方法， 其特 征在于， 所述S1中， 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所述的一种考虑随机齿向误差的离合器摩擦片冲击力计算方法， 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为内毂权　利　要　求　书 1/6 页 2 CN 115098975 A 2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； S202、 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： 公式(3)中， K表示摩擦片组件轮齿单齿对接触的综合刚度。 4.如权利要求1所述的一种考虑随机齿向误差的离合器摩擦片冲击力计算方法， 其特 征在于， 所述S3包括以下步骤： S301、 内毂与摩擦片之间存在随机齿侧间隙且服从高斯分布， 形式如下： ci＝normrnd( μ， σ2)      (4) 公式(4)中， ci表示不偏心状态第i个齿的齿侧间隙； μ表示齿侧间隙理论值； σ2表示齿侧 间隙的离 散程度， 齿侧间隙的范围在( μ ‑3σ， μ+3σ )之间分布； S302、 重力作用下摩擦片工作齿面先接触产生的偏心 距计算如下： 公式(5)中， aR表示重力作用下摩擦片工作齿面接触引 起的偏心距； abs( …)表示绝对 值； min(…)表示最小值； ci表示不偏心状态第i个齿的齿侧间隙； α0表示压力角； Z为摩擦片 和内毂的齿数， i 为第i个齿的齿序号； 重力作用下摩擦片非工作齿面先接触产生的偏心 距计算如下： 公式(6)中， aL表示重力 作用下摩擦片非工作齿面接触引起的偏心距； abs( …)表示绝对 值； min(…)表示最小值； ci表示不偏心状态第i个齿的齿侧间隙； α0表示压力角； Z为摩擦片 和内毂的齿数， i 为第i个齿的齿序号； 则重力作用下摩擦片产生的初始自偏心 距表示为： ab＝(aL+aR)/2； S303、 内毂与摩擦片在转速作用下产生相对位移， 摩擦片与内毂形成任意位置的偏心，权　利　要　求　书 2/6 页 3 CN 115098975 A 3