(19)中华 人民共和国 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 202111671916.6 (22)申请日 2021.12.31 (71)申请人 重庆大学 地址 400030 重庆市沙坪坝区沙正 街174号 (72)发明人 李春明　王利明　李慎龙　邵毅敏　 杜明刚　龙国荣　刘威　岳坤　 (74)专利代理 机构 重庆市前沿专利事务所(普 通合伙) 50211 代理人 郭云　肖秉城 (51)Int.Cl. G06F 30/17(2020.01) G06F 30/20(2020.01) G06F 111/10(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种行星轮系内部动态力计算方法 (57)摘要 本发明公开了一种行星轮系内部动态力计 算方法， 包括以下步骤： S1， 输入行星轮系参数与 弹流润滑参数； 设定运行步长与运行步数； 摩擦 系数设定为初始摩擦系数； S2， 考虑轮齿变形与 摩擦激励， 基于行星轮系动力学方程， 根据行星 轮系参数和摩擦系数， 计算当前啮合位置的啮合 力、 齿轮运行速度与曲率 半径； S3， 考虑轮齿粗糙 表面弹流润滑油膜厚度对摩 擦系数的影 响， 计算 当前啮合位置的摩擦系数； S4， 判断啮合是否结 束； 如果结束， 执行步骤S5； 如果没有结束， 步骤 S3计算的摩擦系数用于 更新步骤S2的摩擦系数， 更新啮合位置， 重复步骤S2和S3， 计算下一啮合 位置的啮合力和摩擦系数； S5， 计算输出啮合过 程中各啮合过程的啮合力和摩擦力， 记作动态 力。 权利要求书3页 说明书15页 附图12页 CN 114329838 A 2022.04.12 CN 114329838 A 1.一种行星轮系内部动态力计算方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： S1， 输入行星轮系参数与弹流润滑参数； 设定运行步长与运行步数； 摩擦系数设定为初 始摩擦系数； S2， 考虑轮齿变形与摩擦激励， 基于行星轮系动力学方程， 根据 行星轮系参数和摩擦系 数， 计算当前啮合 位置的啮合力、 齿轮运行速度与曲率半径； S3， 考虑轮齿粗糙表面弹流润滑油膜厚度对摩擦系数的影响， 计算当前啮合位置的摩 擦系数； S4， 判断啮合是否结束； 如果结束， 执行步骤S5； 如果没有结束， 步骤S3计算的摩擦系数 用于更新步骤S2的摩擦系数， 更新 啮合位置， 重复步骤S2和S 3， 计算下一啮合位置的啮合力 和摩擦系数。 S5， 计算输出啮合过程中各啮合 位置的啮合力和摩擦力， 记作动态力。 2.根据权利要求1所述的行星轮系内部动态力计算方法， 其特征在于， 所述步骤S2具体 通过以下步骤计算当前啮合 位置的啮合力： S21， 计算行星轮系内外啮合时的动态啮合刚度； 根据偏心误差计算行星轮 ‑太阳轮位 移激励和行星轮 ‑齿圈位移激励； S22， 分别计算内外啮合时弯曲变形、 轴向压缩变形、 剪切变形、 基体变形、 接触变形在 啮合线上的投影； S23， 依照行星轮系相位关系， 考虑垂直于啮合线的摩擦激励作用， 建立行星轮系动力 学方程， 并使用龙格库塔法数值 求解行星轮系动力学 方程； S24， 判断啮合过程是否完成； 若完成， 执行步骤S25； 若未完成， 更新啮合位置， 执行步 骤S22至S23； S25， 通过动力学方程， 计算出轮齿形变， 依照步骤S21中的动态啮合刚度与阻尼的关 系， 计算动态啮合力。 3.根据权利要求2所述的行星轮系内部动态力计算方法， 其特征在于， 所述步骤S21依 照齿轮外啮合单双齿交替规律， 计算外啮合时太阳轮与行星轮动态啮合刚度Ksp； 依照齿轮 内啮合单双齿交替 规律， 计算内啮合时齿圈与行星轮动态啮合刚度Krp。 4.根据权利要求2所述的行星轮系内部动态力计算方法， 其特征在于， 所述步骤S21将 行星轮偏心误差en投影至行星轮 ‑太阳轮啮合线上， 计算得到行星轮 ‑太阳轮位移激励esn， 将行星轮偏心误差en投影至行星轮 ‑齿圈啮合线上， 计算得到行星轮 ‑齿圈位移激励ern； 行星轮‑太阳轮位移激励esn的计算方式如下 所示： 其中， Ψsn指各行星轮与太阳轮的相位差， ωm代表行星轮转速， Zp为行星轮齿数， εn为行 星轮理论旋转中心与实际旋转中心的相位差； 行星轮‑齿圈位移激励ern的计算方式如下 所示： 权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114329838 A 2其中， Ψrn指各行星轮与齿圈的相位差 。 5.根据权利要求2所述的行星轮系内部动态力计算方法， 其特征在于， 所述步骤S22中 弯曲变形的投影δb′， 轴向压缩变形的投影δa′， 剪切变形的投影δs′， 基体变形的投影δf′， 接 触变形的投影δh′的计算方式如下所示； 其中kb为弯曲刚度(内啮合的投影计算时， kb为内啮 合弯曲刚度Krpb； 外啮合的投影计算时， kb为外啮合弯曲刚度Kspb)； kh为赫兹接触刚度(内啮 合的投影计 算时， kh为内啮合赫兹接触刚度Krph； 外啮合的投影计 算时， kh为外啮合弯曲刚度 Ksph)， xP为啮合压力角， y为半齿角， α1与αy为积分压力角， b为齿宽(即刚度计算中的齿宽W)， yP为压力角与轮齿中心线形成的交点到基 体表面的距离； 6.根据权利要求1所述的行星轮系内部动态力计算方法， 其特征在于， 所述步骤S1输入 的弹流润滑参数包括齿面滑动速度、 齿廓曲率半径、 初始粘度、 初始密度和粘压系数。 7.根据权利要求6所述的行星轮系内部动态力计算方法， 其特征在于， 步骤S3具体通过 以下步骤计算摩擦系数： S31， 根据当前啮合位置的啮合力和弹流润滑参数， 采用载荷平衡方程计算接触区的压 力， 并将接触区的压力作为接触区迭代的初始油膜压力； S32， 运用DC ‑FFT算法计算初始油膜压力下接触表面的弹性变形， 记作接触表面变形v弹 (x， t)； S33， 依据初始油膜压力与接触表面变形， 计算接触区油膜厚度； 将初始油膜压力带入 粘度‑压力公式和密度 ‑压力公式获得粘度分布和密度分布； S34， 基于所述油膜厚度、 粘度和密度分布， 通过计算雷诺方程， 获得第一接触区油膜压 力； S35， 将第一接触区油膜压力与初始油膜压力作比较， 判断第 一油膜压力是否满足预设 的收敛标准， 若满足， 执 行步骤S37； 若不满足， 执 行步骤S3 6； S36， 应用迭代松弛因子修正第一接触区油膜压力； 修正后的第一接触区油膜压力作为 初始油膜压力， 重复执 行步骤S3 3至S35；权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114329838 A 3