(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 202111665768.7 (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 邵毅敏　李春明　王利明　李慎龙　 黄文彬　杜明刚　张铭锴　龙国荣　 林伦　 (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 30/23(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种行星轮系内部动态啮合力和动态摩擦 力测试方法 (57)摘要 本发明公开了一种行星轮系内部动态啮合 力和动态摩擦力测试方法。 所述行星轮系内部动 态啮合力测试方法， 包括以下步骤； S1， 分别获取 太阳轮和齿圈基于有限元的啮合力 ‑齿根应变曲 面和基于实测的啮合力 ‑齿根应变曲面； 筛选试 验齿根应变有效脉冲； S2， 根据太阳轮和齿圈的 基于有限元的啮合力 ‑齿根应变曲面和基于实测 的啮合力 ‑齿根应变曲面， 分别插值计算各应变 片测点的太阳轮和齿圈的基于有 限元的等效啮 合力矩阵Fss和基于实测的等效啮合力矩阵Fse； S3， 根据太阳轮和齿圈的基于有限元的等效啮合 力矩阵Fss以及基于实测的等效啮合力矩阵Fse， 计算综合等效啮合力， 得到综合等效啮合力矩阵 Fst。 权利要求书2页 说明书8页 附图7页 CN 114297801 A 2022.04.08 CN 114297801 A 1.一种行星轮系内部动态啮合力测试 方法， 其特 征在于， 包括以下步骤； S1， 基于有限元和实验测量的方法分别获取太阳轮和齿圈各啮合位置的齿根在不同大 小的压力下的应力情况， 得到基于有限元的啮合力 ‑齿根应变曲面和基于实测的啮合力 ‑齿 根应变曲面； 计算太阳轮和齿圈的啮合周期以及啮合脉冲长度； 根据啮合周期与啮合脉冲 长度， 筛选试验齿根应 变有效脉冲； S2， 根据太阳轮和齿圈的基于有限元的啮合力 ‑齿根应变曲面， 插值计算各应变片测点 的太阳轮和齿圈的基于有限元的等效啮合力矩阵Fss； 根据基于实测的啮合力 ‑齿根应变曲面， 插值计算各应变片测点的太阳轮和齿圈的基 于实测的等效啮合力矩阵Fse； S3， 根据太阳轮和齿圈的基于有限元的等效啮合力矩阵Fss以及基于实测的等效啮合力 矩阵Fse， 计算太阳轮和齿圈每个测点在完整啮合周期上的综合等效啮合力， 太阳轮和齿 圈 所有测点的综合 等效啮合力组成太阳轮和齿圈的综合 等效啮合力矩阵Fst。 2.根据权利要求1所述的行星轮系内部动态啮合力测试方法， 其特征在于所述步骤S1 通过以下步骤获取基于有限元的啮合力 ‑齿根应变曲面： S111， 建立太阳轮和齿圈的有限元模型， 设定啮合 步长， 得到啮合 步数n； S112， 从啮合线起点处起， 在当前啮合位置建立等效施力物； 在当前啮合位置的等效施 力物上沿啮合渐开线垂 直方向施加的不同大小的压力， 标定太阳轮和齿圈的齿根在各压力 值下对应的应力大小， 获取当前啮合位置的基于有限元的啮合力 ‑齿根应变曲线， 啮合力用 压力表示， 齿根应 变用应力表示； S113， 判断是否啮合完成； 若啮合完成， 执行步骤S114； 若没有啮合完成， 进入下一个啮 合步长， 更改啮合 位置， 执行步骤S1 12； S114， 连接不同啮合位置的基于有限元的啮合力 ‑齿根应变曲线， 形成基于有限元的啮 合力‑齿根应变曲面。 3.根据权利要求1所述的行星轮系内部动态啮合力测试方法， 其特征在于， 所述步骤S1 通过以下步骤获取基于实测的啮合力 ‑齿根应变曲面： S121， 在太阳轮和齿圈齿根上粘贴应变片， 应变片测点数目与行星轮数N一致， 每组测 点有两个 应变片； 设定啮合 步长， 得到啮合 步数n； S122， 从啮合线起点处起， 在当前啮合位置放置等效施力物； 在当前啮合位置的等效施 力物上沿啮合渐开线垂 直方向施加的不同大小的压力， 标定太阳轮和齿圈的测点的一个应 变片在各压力值下对应的应力大小， 获取当前啮合位置的一个应变片的基于实测的啮合 力‑齿根应变曲线； S123， 判断是否啮合完成； 若啮合完成， 执行步骤S124； 若没有啮合完成， 进入下一个啮 合步长， 更改啮合 位置， 执行步骤S12 2； S124， 连接不同啮合位置的基于实测的啮合力 ‑齿根应变曲线， 形成一个应变片的基于 实测的啮合力 ‑齿根应变曲面； S125， 该组测点的应变片是否均完成标定； 若未完成， 将等效施力物上施加力的方向反 向， 重复步骤S122至S124， 获取该测点另一应变片的基于实测的啮合力 ‑齿根应变曲面； 若 已完成， 获得一个测点的两个 应变片的基于实测的啮合力 ‑齿根应变曲面， 执 行步骤S126； S126， 判断所有测点是否标定完成； 若所有测点标定完成， 执行步骤S127； 若测点未标权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114297801 A 2定完成， 更改测点， 执 行步骤S12 2至S125， 对下一测点进行 标定； S127， 获取 所有应变片的基于实测的啮合力 ‑齿根应变曲面。 4.根据权利要求1所述的行星轮系内部动态啮合力测试方法， 其特征在于， 所述步骤S2 依据实测时受啮合力的齿面方向， 选择每个测点中的两个应变片中的一个应变片作为对应 应变片； 并根据对应应变片的基于实测的啮合力 ‑齿根应变曲面， 插值计算各应变片测点的 太阳轮和齿圈的基于实测的等效啮合力矩阵Fse。 5.根据权利要求1所述的行星轮系内部动态啮合力测试方法， 其特征在于， 所述步骤S3 具体包括以下步骤： S31， 从啮合线起点开始， 根据基于有限元的等效啮合力数组和基于实测的等效啮合力 数组计算太阳轮和齿圈各测点各啮合 步数的综合 等效啮合力； S32， 判断第i个测点啮合周期内的新的综合等效啮合力Fstij是否计算完成； 若计算完 成， 则获得测点完整啮合周 期上的综合等效啮合力数组Fsti， 并执行步骤S33； 若未计算完 成， 则更新移动步数j， 重复步骤S31； S33， 判断所有测点的综合等效啮合力数组Fsti是否计算完成； 若计算完成， 则获得包含 各测点的综合 等效啮合力矩阵Fst； 若未计算完成， 则更 换测点i， 重复步骤S31至S32。 6.根据权利要求5所述的行星轮系内部动态啮合力测试方法， 其特征在于， 所述综合等 效啮合力的具体计算方式如式(2)所示， 其中Fstij表示第i个应变片测点第j个啮合步长的 综合等效啮合力， n为测点数目， Fssij表示第i个应变片测点第j个啮合步长的基于有限元的 等效啮合力， Fseij表示第i个 应变片测点第j个啮合 步长的基于实测的等效啮合力： 7.一种行星轮系内部动态摩擦力测试 方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： A1， 获取齿面 粗糙度； A2， 计算动态齿面摩擦系数； A3， 将综合 等效啮合力矩阵与动态齿面摩擦系数相乘， 得到等效摩擦力矩阵。 8.根据权利要求7所述的行星轮系内部动态摩擦力测试方法， 其特征在于， 所述动态齿 面摩擦系数的计算方式如式(3)所示： 式中S为表面粗糙度； ηo为绝对粘度； Vs为滑动速度； Vl为总的齿轮速度； Rp为主动轮半 径； Rg为主动轮半径； w 为齿宽。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114297801 A 3