(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 202210872253.2 (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 邵毅敏　余文念　章朝栋　王利明　 樊春雨　张路　 (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 30/20(2020.01) G06F 17/18(2006.01) G06F 17/13(2006.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种考虑轮齿碰撞激励下的离合器摩擦冲 击载荷计算方法 (57)摘要 本发明公开一种考虑轮齿碰撞激励下的离 合器摩擦冲击载荷计算方法， 包括： S1： 获取待计 算的摩擦副组件参数， 所述摩 擦副组件包括摩擦 片、 内毂、 对偶钢片和外毂； S2、 计算摩擦片和对 偶钢片轮齿接触的刚度和油膜刚度， 从而计算综 合刚度； S3、 计算摩擦片和对偶钢片在重力作用 下引起的自偏心距； S4、 判断摩擦片与内毂或对 偶钢片与外 毂是否发生碰撞， 确定碰撞齿数； S5、 计算摩擦片与内毂或对偶钢片与外毂轮齿之间 碰撞的冲击反弹系数和迟滞阻尼系数； S6、 计算 每个时刻摩擦片与内毂和对偶钢片与外毂的每 个接触齿的碰撞力； S7、 计算摩擦片与对偶钢片 接合过程中的摩擦转矩； S8、 计算每时刻摩擦片 与对偶钢片耦合的摩擦副轮齿间的冲击载荷。 权利要求书10页 说明书19页 附图2页 CN 115203957 A 2022.10.18 CN 115203957 A 1.一种考虑轮齿碰撞激励下的离合器摩擦冲击载荷计算方法， 其特征在于， 具体包括 以下步骤： S1： 获取待计算的摩擦副组件参数， 所述摩擦副组件包括摩擦片、 内毂、 对偶钢片和外 毂； S2、 基于摩擦副组件参数， 计算摩擦片和对偶钢片轮齿接触的刚度和油膜刚度， 从而计 算综合刚度； S3、 基于摩擦副组件参数， 计算摩擦片和对偶钢片在重力作用下引起的自偏心距， 以及 每时刻摩擦片和对偶钢片的时变偏心 距和时变偏心相位； S4、 依据S3中确定的摩擦片与对偶钢片的偏心距和摩擦副的相对运动关系， 判断摩擦 片与内毂或对偶钢片与外毂是否发生碰撞， 确定内毂与摩擦片、 外毂与对偶钢片的碰撞齿 数和随机 碰撞齿位置； S5、 基于能量平衡理论和摩擦副的相对运动关系， 计算摩擦片与内毂或对偶钢片与外 毂轮齿之间碰撞的冲击反弹系数和迟滞阻尼系数； S6、 根据S2中确定的摩擦片和对偶钢片轮齿综合刚度、 S3中确定的摩擦片和对偶钢片 的偏心距、 S4中确定的内毂与摩 擦片和外毂与对偶钢片 碰撞齿数和S5中确定的摩擦副轮齿 间的冲击反弹系数和迟滞阻尼系数， 计算每个时刻摩擦片与内毂和对偶钢片与外毂的每个 接触齿的碰撞力； S7、 基于摩擦片与对偶钢片的相对运动关系， 计算摩擦片与对偶钢片接合过程中的摩 擦转矩； S8、 根据S6中确定的摩擦片与内毂和对偶钢片与外毂轮齿的碰撞力和 S7中确定的摩擦 片与对偶钢片的摩擦转矩， 构建内毂 ‑摩擦片和外毂 ‑对偶钢片耦合的平动 ‑扭转多自由度 冲击动载动力学模型， 输出每时刻 摩擦片与对偶钢片耦合的摩擦副轮齿间的冲击载荷。 2.如权利要求1所述的一种考虑轮齿碰撞激励下的离合器摩擦冲击载荷计算方法， 其 特征在于， 所述S1中， 所述摩擦副组件参数包括： 摩擦片与内毂和外毂与对偶钢片的齿数、 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、 外 毂与内毂的转速、 转速波动频率和幅值、 润滑油的粘度、 摩擦系数。 3.如权利要求1所述的一种考虑轮齿碰撞激励下的离合器摩擦冲击载荷计算方法， 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； j＝3时代表对偶钢片； j＝4时代表外 毂； Uaj、 Ubj和Usj分别为轮齿的轴向压缩、 弯曲和剪切变形存储的弹性势能； dj表示内毂轮齿权　利　要　求　书 1/10 页 2 CN 115203957 A 2或摩擦片轮齿啮合位置距齿根圆距离； Fj表示啮合点接触载荷； Ej表示轮齿的弹性模量； Ixj 表示距离轮齿的固定端x处截面的惯性矩； Axj表示距离轮齿的固定端x处截面的面积； Mj为 距离轮齿的固定端x处的弯矩； Fbj为轮齿的啮合力在竖直方向的分量； Faj为轮齿的啮合力 在水平方向的分量； S202、 根据内毂与摩擦片和外毂与对偶钢片的基本参数， 利用O ’Donnell变形理论分别 计算内毂轮齿基体、 摩擦片轮齿基体、 外毂轮齿基体和对偶钢片轮齿基体的刚度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； j＝3时代表对偶钢片； j＝4时代表外 毂； θfj为轮齿基体的变形； Mfj为距离轮齿的固定端x处的单位弯矩； Vj表示距离轮齿的固定 端x处的单位剪切力； Ej表示轮齿的弹性模量； υj表示轮齿的泊松比； hj’表示距离轮齿固定 端x处截面高度的1.5倍； Fj表示轮齿的啮合 点接触载荷； S203、 根据S201和S202计算轮齿的弯曲刚度、 剪切刚度、 轴向压缩刚度和基体刚度结 果， 获取内毂与摩擦片单齿对接触的综合刚度Ke1， 计算如下： 公式(3)中， j＝1表示内毂， j＝2表示摩擦片； kbj为内毂或摩擦片轮齿的弯曲刚度； ksj为 内毂或摩擦片轮齿的剪切刚度； kaj为内毂或摩擦片轮齿的轴向压缩刚度； kfj为内毂或摩擦 片轮齿的基 体刚度； 同理， 外毂与对偶钢片单齿对接触的综合刚度Ke2， 计算如下： 公式(4)中， j＝3表示对偶钢片， j＝4表示外毂； kbj为对偶钢片或外毂的弯曲刚度； ksj为 对偶钢片或外毂的剪切刚度； kaj为对偶钢 片或外毂的轴向压缩刚度； kfj为对偶钢 片或外毂 轮齿的基 体刚度； S204、 当内毂与摩擦片轮齿之间存在齿侧间隙， 润滑油会填充轮齿的齿侧间隙中， 存在 厚度为h的油膜； 当内毂与摩擦片轮齿发生冲击碰撞时， 轮齿之间的油膜会产生挤压力W1， 同理， 外毂与对偶钢片之间的油膜也会产生 挤压力W2， 其计算公式分别为： 公式(5)中， i＝1表示内毂与摩擦片接触副； i＝2表示外毂与对偶钢片接触副； Wi为接触 副i的轮齿之间的油膜产生的挤压力； βi为接触副i的轮齿之间润滑油端泄系数， 数值取决 于Bi/Li比值， Li为接触副i的轮齿之间接触区径向长度； Bi为接触副i的轮齿之间接触区轴 向长度； η为润滑油粘度； hi为接触副i的轮齿之间油膜厚度； dhi/dt为接触副i的轮齿之间油 膜压缩速度； 内毂与摩擦片轮齿之间的油膜 刚度Kw1和外毂与对偶钢片轮齿之间的油膜刚度Kw2表示 为权　利　要　求　书 2/10 页 3 CN 115203957 A 3