[发明专利]一种接触压力可控的非圆式C形阻尼环设计方法

权利要求书

1.一种接触压力可控的非圆式C形阻尼环设计方法，其特征在于：

非圆式C形阻尼环在自然状态时，为具有缺口的非正圆环；

非圆式C形阻尼环安装于齿轮上的环槽后，外侧受压变形而呈正圆闭合状态；

所述非圆式C形阻尼环在自然状态下，通过以下步骤设计廓线:

(1)根据所述环槽的参数，设定非圆式C形阻尼环截面的参数：轴向宽度w、径向厚度t、受压廓线半径r_r；

(2)根据非圆式C形阻尼环材料参数和安全系数n，计算许用应力值[σ]:

根据选定的材料，非圆式C形阻尼环材料的屈服强度为σ_s，材料的密度ρ，弹性模量为E；安全系数n取值范围为大于等于1：

许用应力值[σ]为：

(3)计算离心引起接触压力p_c和形变引起接触压力p_s：

计算共振点的齿轮转速ω：

其中：f为共振点频率，z为齿数；

计算中性层半径r_n：

离心引起接触压力p_c：

p_c＝ρ·t·r_n·ω² (4)

计算形变引起接触压力p_s：

p_s＝p_d-p_c (5)

其中：p_d为设计接触压力；

(4)计算极坐标系下非圆式C形阻尼环自由廓线坐标:

以非圆式C形阻尼环在安装状态下的圆心为极点，径向为极轴，在垂直于非圆式C形阻尼环轴向的截面内建立极坐标，C形环在非安装状态下的对称轴处于0°极轴上；

非圆式C形阻尼环在安装状态发生弯曲变形时，环上任意一点B所处微元对极角为θ的截面的力矩为：

其中，为任意一点B在所建极坐标系中角度，θ为截面在所建极坐标系中角度：

θ角截面处总弯矩为：

θ角截面处轴力为：

N(θ)＝p_s·wr_n·(1+cosθ) (8)

非圆式C形阻尼环的挠曲线微分方程为：

式中，A为阻尼环横截面积，u,v分别为阻尼环截面形心沿周向和径向位移，s为过截面形心但垂直于截面的方向，Jz为记号，对于径向厚度为t，轴向宽度为w的矩形阻尼环横截面，其值为：

对于周向位移u，其边界条件是

u＝0；θ＝0 (11)

对于径向位移v，其边界条件是

联立挠曲线微分方程和各位移边界条件，即可解出周向位移u和径向位移v；

结合安装状态下中性层任意点坐标(θ,r_n)，求得对应的自然状态下外表面廓线坐标和内表面廓线坐标为：

外表面廓线坐标(θ_e,r_e):

内表面廓线坐标(θ_i,r_i):

(5)判断设计的非圆式C形阻尼环结构是否能通过强度校核；

若能够通过，则以步骤(1)设定的轴向宽度w和径向厚度t、步骤(2)选定的材料、步骤(4)计算的非圆式C形阻尼环自由廓线坐标作为设计参数；

若不能通过，返回步骤(1)重新设定轴向宽度w和/或径向厚度t，重复以上步骤进行设计计算和强度校核。

2.根据权利要求1所述的一种接触压力可控的非圆式C形阻尼环设计的方法，其特征在于：

步骤(5)中，计算非圆式C形阻尼环最大应力值σ_max，并进行强度校核。

3.根据权利要求1或2所述的一种接触压力可控的非圆式C形阻尼环设计方法，其特征在于：

判断设计的非圆式C形阻尼环结构是否能通过强度校核时：

计算各横截面弯曲应力σ_b最大值沿周向分布：

对上式求θ偏导，并代入轴力和弯矩表达式，可得

σ_b′为各横截面弯曲应力最大值沿周向变化率，根据极值的导数判断方法令其为0，得到函数极值进而判断最大值，σ_b(θ,t/2)在θ＝0处取最大值，阻尼环内点(0,t/2)为最大应力值所在的应力危险点，进而非圆式C形阻尼环最大应力值σ_max为

σ_max＝σ_b(0,t/2) (19)

判断非圆式C形阻尼环最大应力值σ_max大小与许用应力值[σ]大小关系，即下式是否成立

|σ_max|＜[σ] (20)。