(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 202211000937.X (22)申请日 2022.08.19 (71)申请人 中铁二院工程 集团有限责任公司 地址 610031 四川省成 都市金牛区通锦路 三号 (72)发明人 陈志辉　杨吉忠　唐亮　陈再刚　 舒睿洪　冯读贝　 (74)专利代理 机构 四川力久律师事务所 512 21 专利代理师 冯精恒 (51)Int.Cl. G16C 60/00(2019.01) G06F 30/20(2020.01) G06F 30/17(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 齿轨铁路齿轮齿条时变啮合刚度的计算方 法、 设备、 介质 (57)摘要 本发明涉及齿轨铁路动力学技术领域， 具体 涉及一种齿轨铁路齿轮齿条时变啮合刚度的计 算方法、 设备及介质， 其中计算方法包括齿轨列 车牵引齿轮单齿刚度计算、 齿条单齿刚度计算以 及齿轮齿条接触刚度计算， 将齿轨列车牵引齿轮 单齿刚度、 齿条单齿刚度和齿轮齿条接触刚度串 联得到单齿对啮合刚度， 将任意时刻各啮合接触 点的轮齿啮合刚度并联累加得到齿轨铁路齿轮 齿条综合时变啮合刚度。 本发明在计算齿条基体 刚度时， 充分考虑了齿轨铁 路齿轨结构支撑约束 方式、 齿条挠度变形的影响， 采用挠度叠加法求 出齿条基体变形从而获得齿条基体刚度。 本计算 方法简单有效， 精度高、 效率高。 权利要求书2页 说明书8页 附图5页 CN 115424684 A 2022.12.02 CN 115424684 A 1.一种用于确定齿轮齿条时变啮合刚度的计算方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 根据齿轮的轮齿弯曲刚度kb、 轮齿剪切刚度ks、 轮齿轴向压缩刚度ka和齿轮基体刚度kf， 获得齿轮单齿刚度kc； 根据齿条的轮齿弯曲刚度 kbt、 轮齿剪切刚度 kst、 轮齿轴向压缩刚度 kat和齿条基体刚度 kft， 获得齿条 单齿刚度kt； 其中齿条基 体刚度kft采用以下公式获得： 式中， F为啮合力， x表示啮合点在齿条基体中轴线上对应的作用点在水平方向上的位 移， y表示啮合 点在齿条基 体中轴线上对应的作用点的挠度， β 为压力角； 计算齿轮与齿条之间的接触刚度kht； 根据齿轮 单齿刚度kc、 齿条单齿刚度kt及齿轮与齿条的接触刚度kht， 得到齿轮齿条单对 齿的啮合刚度ki， i为齿轮齿条啮合轮齿的编号； 将任意时刻各啮合接触点的齿对啮合刚度ki累加， 得到齿轮齿条时变啮合刚度。 2.根据权利要求1所述的一种用于确定齿轮齿条时变啮合刚度的计算方法， 其特征在 于， 齿轮单齿刚度kc采用以下公式得到： 3.根据权利要求1所述的一种用于确定齿轮齿条时变啮合刚度的计算方法， 其特征在 于， 齿条单齿刚度kt采用以下公式得到： 4.根据权利要求1所述的一种用于确定齿轮齿条时变啮合刚度的计算方法， 其特征在 于， 求取齿条基体刚度kft时， 当齿轮与齿条啮合时啮合力延长线与齿条基体中轴线的交点 在齿条基体外， 啮合位置处对应齿条基体中轴线 上的作用点的水平方向位移x及挠度y分别 为 当啮合力延长线与齿条基体中心线的交点在齿条基体内时， 啮合位置处对应齿条基体 中轴线上的作用点的水平方向位移x及挠度y分别为 式中， Fa为啮合力F沿x方向的分力， Fb为啮合力F沿y方向的分力， a1是啮合点在齿条基 体中轴线上对应的垂足点的x轴坐标值， b1是齿条全长与a1绝对值的差值， a2、 b2分别为啮合 力延长线与齿条基体中轴线交点到齿条两侧铰接端的距离， xB0为啮合点在x轴方向上的坐 标值， E为弹性模量， A为齿条基体横截面积， l为齿条长度， M为齿条端部的等效转矩， I为齿 条基体截面惯性矩。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115424684 A 25.根据权利要求1所述的一种用于确定齿轮齿条时变啮合刚度的计算方法， 其特征在 于， 齿轮基体刚度kf通过以下公式获得： 式中， β为压力角， L为齿宽， E为弹性模量， SF为临界部分齿厚， uf为啮合线处齿高， L*、 M*、 P*、 Q*为与齿轮 基圆和内孔半径有关的常数。 6.根据权利要求1所述的一种用于确定齿轮齿条时变啮合刚度的计算方法， 其特征在 于， 通过以下公式求取齿轮齿条接触刚度kht： 式中的E为弹性模量， L为齿 宽， υ为泊松比。 7.根据权利要求1所述的一种用于确定齿轮齿条时变啮合刚度的计算方法， 其特征在 于， 齿轮齿条 单对齿的啮合刚度ki通过以下公式获得： 8.一种数据处 理的电子设备， 其特 征在于， 包括： 一个或多个处 理器； 存储装置， 用于存储一个或多个程序， 当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理 器执行， 使得所述一个或多个处 理器实现如权利要求1 ‑7任一项所述的计算方法。 9.一种计算机可读介质， 其上存储有计算机程序， 其特征在于， 所述程序被处理器执行 时实现如权利要求1 ‑7任一项所述的计算方法。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115424684 A 3