(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 202111417942.6 (22)申请日 2021.11.25 (71)申请人 中车株洲电力机车研究所有限公司 地址 412001 湖南省株洲市石峰区时代路 田心工业园 (72)发明人 吕杏梅　钟杰　王磊　蒋红武　 (74)专利代理 机构 湖南兆弘专利事务所(普通 合伙) 43008 代理人 廖元宝 (51)Int.Cl. G06F 30/17(2020.01) G06F 30/20(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种三点支撑式传动链布局参数正向设计 方法及系统 (57)摘要 本发明公开了一种三点支撑式传动链布局 参数正向设计方法及系统， 此方法包括： 确定风 机传动链布局的参数， 将静止轮毂中心的载荷建 立力与力矩的平 衡方程， 等效至主轴承和齿轮箱 扭力臂中心； 以传动链的布局参数为设计变量， 以主轴承和齿轮箱扭力臂中心的载荷最小化为 目标进行试验设计， 得到传动链布局参数对 载荷 的贡献率、 主效应及相关性； 根据DOE试验设计结 果优化设计变量， 以主轴承和齿轮箱扭力臂中心 的载荷最小化为优化目标， 并集成主轴承和齿轮 箱弹性支撑选型， 进行一体化优化设计， 从而确 定主轴承、 齿轮箱弹性支撑弹性体的选型； 在成 本最低时的传动链的布局参数视为最优。 本发明 能够提高风机精细化设计程度， 降低风机的设计 成本。 权利要求书2页 说明书6页 附图3页 CN 114091206 A 2022.02.25 CN 114091206 A 1.一种三 点支撑式传动链 布局参数正向设计方法， 其特 征在于， 包括 步骤： 初步确定风机传动链布局的参数， 将静止轮毂中心的载荷运用理论力学建立力与力矩 的平衡方程， 从而等效至主轴承和齿轮箱扭力臂中心； 通过应用DOE试验设计方法以传动链的布局参数为设计变量， 以主轴承和齿轮箱扭力 臂中心的载荷最小化为目标进 行试验设计， 得到满足目标要求的传动链布局参数对载荷的 贡献率、 主效应及相关性； 根据DOE试验设计结果优化设计变量， 以主轴承和齿轮箱扭力臂中心的载荷最小化为 优化目标， 并集成主轴承和齿轮箱弹性支撑选型， 进行一体化优化设计， 从而确定主轴承、 齿轮箱弹性支撑弹性体的选型； 在各部件型号满足载荷要求的前提下， 成本最低时的传动链的布局参数视为 最优。 2.根据权利要求1所述的三点支撑 式传动链布局参数正向设计方法， 其特征在于， 所述 传动链的布局 参数包括轮毂中心到主轴承中心的轴向距离A、 主轴承中心到齿轮箱扭力臂 中心的轴向距离 C和齿轮箱弹性支撑间的纵向距离 E。 3.根据权利要求1所述的三点支撑 式传动链布局参数正向设计方法， 其特征在于， 通过 采用全因子试验设计算法改变传动链的关键布局 参数， 进行反复试验研究， 从而优化设计 变量。 4.根据权利要求1所述的三点支撑 式传动链布局参数正向设计方法， 其特征在于， 采用 最优拉丁超立方的优化算法得到满足主轴承和齿轮箱弹性支撑处支反力最小化的传动链 最佳布局参数。 5.根据权利要求1～4中任意一项所述的三点支撑式传动链布局参数正向设计方法， 其 特征在于， 在确定主轴承、 齿轮箱弹性支撑弹性体的选型时， 同时提取扭力臂中心的载荷进 行齿轮箱行星架轴承的选型。 6.根据权利要求1～4中任意一项所述的三点支撑式传动链布局参数正向设计方法， 其 特征在于， 在计算主轴承的荷载时， 计算作用在主轴承处的支反力， 其中： Fmbx＝‑Fx 其中， Fmbx是主轴承的轴向X受力； Fmby是主轴承的水平Y受力； Fmbz是主轴承的垂向Z受 力； Fx是静止轮毂坐标系下轮毂中心的轴向力； Fy是静止轮毂坐标系下轮毂中心的横向力； Fz是静止轮毂坐标系下轮毂中心的垂向力； My是静止轮毂坐标系下轮毂中心的绕Y轴弯矩； Mz是静止轮毂坐 标系下轮毂中心的绕Z轴扭矩； α 是传动链的仰角； Gms是主轴的重力； Ggb是齿 轮箱的重力。 7.根据权利要求6所述的三点支撑 式传动链布局参数正向设计方法， 其特征在于， 在计 算齿轮箱扭力臂中心的载荷时， 计算作用在齿轮箱扭力臂处的支反力： 假设从轮毂处向发 电机方向看， 左右两侧的弹性支撑分别为弹性支撑1～4， 同时假设扭力臂上承受的扭矩等 于主轴上 所传递的扭矩； 假设左边弹性支撑1、 2均匀受力， 则弹性支撑1的支反力为：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114091206 A 2其中， Farmy是每个弹性支撑的横向力； Farmz1是弹性支撑1的垂向力； Mx是静止轮 毂坐标系 下轮毂中心的扭矩； 假设右边弹性支撑 3、 4均匀受力， 则弹性支撑 3的支反力为： 其中， Farmz3是弹性支撑 3的垂向力。 8.一种三 点支撑式传动链 布局参数正向设计系统， 其特 征在于， 包括： 第一程序模块， 用于初步确定风机传动链布局的参数， 将静止轮毂中心 的载荷运用理 论力学建立力与力矩的平衡方程， 从而等效至主轴承和齿轮箱扭力臂中心； 第二程序模块， 用于通过应用DOE试验设计方法以传动链的布局参数为设计变量， 以主 轴承和齿轮箱扭力臂中心的载荷最小化为目标进 行试验设计， 得到满足目标要求的传动链 布局参数对载荷的贡献率、 主效应及相关性； 第三程序模块， 用于根据DOE试验设计结果优化设计变量， 以主轴承和齿轮箱扭力臂中 心的载荷最小化为优化目标， 并集成主轴承和齿轮箱弹性支撑选型， 进 行一体化优化设计， 从而确定主轴承、 齿轮箱弹性支撑弹性体的选型； 第四程序模块， 用于在各部件型号满足载荷要求的前提下， 成本最低 时的传动链的布 局参数视为 最优。 9.一种计算机可读存储介质， 其上存储有计算机程序， 其特征在于， 所述计算机程序在 被处理器运行时执行如权利要求1～7中任意一项所述的三点支撑式传动链布局 参数正向 设计方法的步骤。 10.一种计算机设备， 包括存储器和 处理器， 所述存储器上存储有计算机程序， 其特征 在于， 所述计算机程序在被处理器运行时执行如权利要求 1～7中任意一项所述的三点支撑 式传动链 布局参数正向设计方法的步骤。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114091206 A 3