CN114321280A - 具有啮合刚性的优化配置的齿轮组件 - Google Patents

Abstract

本发明公开了具有啮合刚性的优化配置的齿轮组件。齿轮组件包括具有被第一多个齿围绕的第一毂的第一齿轮。第一多个齿的每一个均限定相应第一接触区域。齿轮组件包括具有被第二多个齿围绕的第二毂的第二齿轮。第二多个齿适于在相应第一接触区域处啮合第一多个齿以便在第一方向上驱动相应负载。第一毂和第一多个齿包括限定相应弹性模量的相应区域。相应区域的相应物理大小和相应弹性模量的三维分布被优化，使得沿着相应第一接触区域的啮合刚性的波动在第一预定阈值处或以下。

Description

具有啮合刚性的优化配置的齿轮组件

技术领域

本公开大体涉及齿轮组件并且更具体地涉及具有啮合刚性的优化配置的齿轮组件。优化配置有效地降低了噪声、振动和磨损抗性。

背景技术

齿轮为在成对旋转轴之间传输运动和机械动力提供了一种实用的方法。由于其可靠性和通用性，齿轮是动力传输系统中最最广泛使用的机械元件之一。齿轮被用于许多工业中，如汽车、航空航天和其他工业。由于固有的设计权衡，如在噪声和振动（NVH）和磨损抗性的情况下，满足不同的齿轮性能指标仍然是一个挑战。齿轮的系统动力学对传动误差一般是敏感的。这些效应在电气驱动单元中的高速和高功率密度齿轮传动系统中尤其明显。

发明内容

在此公开了一种具有第一齿轮的齿轮组件，该第一齿轮具有被第一多个齿围绕的第一毂。第一多个齿的每一个均限定相应第一接触区域。齿轮组件包括具有被第二多个齿围绕的第二毂的第二齿轮。第二多个齿适于在相应第一接触区域处啮合第一多个齿以便在第一方向上驱动相应负载。第一毂和第一多个齿包括限定相应弹性模量的相应区域。相应区域的相应物理大小和相应弹性模量的三维分布被优化，使得沿着相应第一接触区域的啮合刚性的波动在第一预定阈值处或以下。

可以通过改变相应区域的材料成分来调整相应弹性模量。在一些实施例中，相应区域由热塑性和/或热固性材料构成。在一些实施例中，相应区域的每一个均由嵌入聚合物基体中的相应纤维构成，其中相应区域中的相应纤维以相应对齐线（alignment）定向。可以通过改变横穿相应区域的相应对齐线来调整相应区域的相应弹性模量。相应纤维可以包括玻璃珠、大理石珠、玻璃纤维和碳纤维中的至少一种。

在一种实施例中，相应区域包括具有被设置成第一对齐线的相应纤维的第一区域和具有被设置成第二对齐线的相应纤维的第二区域。第二对齐线相对于第一对齐线成一角度，该角度在45和90度之间。在一种示例中，在第一对齐线和第二对齐线之间的角度是90度。

第一多个齿可以包括沿着相应第一接触区域在相应位置处的一个或更多个能量损耗区域（之后省略“一个或更多个”），相应第一接触区域限定基础温度廓线（profile，或为“曲线”）。能量损耗区域被定位成基本展平基础温度廓线。能量损耗区域包括被施用到相应第一接触区域上的金属涂层。

在一些实施例中，第一多个齿的每一个均包括不对称配置。在另一些实施例中，第一多个齿的每一个均包括对称配置。第一多个齿的每一个均限定与相应第一接触区域相对的相应第二接触区域。第二多个齿适于啮合相应第二接触区域以便在第二方向上驱动相应负载，第二方向与第一方向相反。相应区域的相应物理大小和相应弹性模量的三维分布被调节，使得沿着相应第二接触区域的啮合刚性的波动在第二预定阈值处或以下。

在此公开了一种齿轮组件，其包括具有被第一多个齿围绕的第一毂的第一齿轮，第一多个齿的每一个均限定相应第一接触区域和相应第二接触区域。具有第二毂的第二齿轮被第二多个齿围绕。第二多个齿适于在相应第一接触区域处啮合第一多个齿以便在第一方向上驱动相应负载，并且在相应第二接触区域处啮合第一多个齿以便在第二方向上驱动相应负载。

第一毂和第一多个齿包括限定相应物理大小和相应弹性模量的相应区域。第一齿轮的特征在于相应区域的相应物理大小和相应弹性模量的优化三维分布，使得沿着相应第一接触区域的啮合刚性的波动在第一预定阈值处或以下，并且沿着相应第二接触区域的啮合刚性的波动在第二预定阈值处或以下。

在此公开了一种装置，其具有适于从能量源接收能量的输入轴和操作地连接到输入轴的齿轮组件。齿轮组件包括具有被第一多个齿围绕的第一毂的第一齿轮，第一多个齿的每一个均限定相应第一接触区域。输出轴操作地连接到齿轮组件。齿轮组件包括具有被第二多个齿围绕的第二毂的第二齿轮，第二多个齿适于在相应第一接触区域处啮合第一多个齿以便在第一方向上驱动负载。

装置的第一毂和第一多个齿包括限定相应物理大小和相应弹性模量的相应区域。相应区域的相应物理大小和相应弹性模量的三维分布被优化，使得沿着相应第一接触区域的啮合刚性的波动在第一预定阈值处或以下。齿轮组件通过优化有效材料弹性模量，使得能够实现根据负载位置的可变齿轮啮合柔度。在一些实施例中，这是通过改变纤维增强复合物的取向来实现的。

本发明还提供了如下技术方案：

方案1. 一种齿轮组件，包括：

具有被第一多个齿围绕的第一毂的第一齿轮，所述第一多个齿的每一个均限定相应第一接触区域；

具有被第二多个齿围绕的第二毂的第二齿轮，第二多个齿适于在所述相应第一接触区域处啮合所述第一多个齿以便在第一方向上驱动相应负载；

其中，所述第一毂和所述第一多个齿包括限定相应物理大小和相应弹性模量的相应区域；和

其中，所述相应区域的所述相应物理大小和所述相应弹性模量的三维分布被优化，使得沿着所述相应第一接触区域的啮合刚性的波动在第一预定阈值处或以下。

方案2. 根据方案1所述的齿轮组件，其中：

通过改变所述相应区域的材料成分来调整所述相应弹性模量。

方案3. 根据方案2所述的齿轮组件，其中：

所述相应区域由热塑性和/或热固性材料构成。

方案4. 根据方案1所述的齿轮组件，其中：

所述相应区域的每一个均由嵌入聚合物基体中的相应纤维构成，所述相应区域中的所述相应纤维以相应对齐线定向；并且

通过改变横穿所述相应区域的所述相应对齐线来调整所述相应区域的所述相应弹性模量。

方案5. 根据方案4所述的齿轮组件，其中：

所述相应纤维包括玻璃珠、大理石珠、玻璃纤维和碳纤维中的至少一种。

方案6. 根据方案4所述的齿轮组件，其中：

所述相应区域包括具有被设置成第一对齐线的所述相应纤维的第一区域；以及

所述相应区域包括具有被设置成第二对齐线的所述相应纤维的第二区域，该第二对齐线相对于所述第一对齐线成一角度，该角度在45和90度之间。

方案7. 根据方案6所述的齿轮组件，其中：

在所述第一对齐线和所述第二对齐线之间的所述角度是90度。

方案8. 根据方案1所述的齿轮组件，其中：

所述第一多个齿包括沿着所述相应第一接触区域在相应位置处的一个或更多个能量损耗区域，所述相应第一接触区域限定基础温度廓线；并且

所述一个或更多个能量损耗区域被定位成基本展平所述基础温度廓线。

方案9. 根据方案8所述的齿轮组件，其中：

所述一个或更多个能量损耗区域包括被施用到所述相应第一接触区域上的金属涂层。

方案10. 根据方案1所述的齿轮组件，其中：

所述第一多个齿的每一个均包括不对称配置。

方案11. 根据方案1所述的齿轮组件，其中：

所述第一多个齿的每一个均包括对称配置。

方案12. 根据方案1所述的齿轮组件，其中：

所述第一多个齿的每一个均限定与所述相应第一接触区域相对的相应第二接触区域；

所述第二多个齿适于啮合所述相应第二接触区域以便在第二方向上驱动所述相应负载，所述第二方向与所述第一方向相反；并且

所述相应区域的所述相应物理大小和所述相应弹性模量的所述三维分布被调节，使得沿着所述相应第二接触区域的所述啮合刚性的所述波动在第二预定阈值处或以下。

方案13. 一种齿轮组件，包括：

具有被第一多个齿围绕的第一毂的第一齿轮，所述第一多个齿的每一个均限定相应第一接触区域和相应第二接触区域；

具有被第二多个齿围绕的第二毂的第二齿轮；

其中，所述第二多个齿适于在所述相应第一接触区域处啮合所述第一多个齿以便在第一方向上驱动相应负载，并且在所述相应第二接触区域处啮合所述第一多个齿以便在第二方向上驱动所述相应负载；

其中，所述第一毂和所述第一多个齿包括限定相应物理大小和相应弹性模量的相应区域；并且

其中，所述第一齿轮的特征在于所述相应区域的所述相应物理大小和所述相应弹性模量的优化三维分布，使得沿着所述相应第一接触区域的啮合刚性的波动在第一预定阈值处或以下，并且沿着所述相应第二接触区域的所述啮合刚性的所述波动在第二预定阈值处或以下。

方案14. 根据方案13所述的齿轮组件，其中：

所述相应区域的每一个均由嵌入聚合物基体中的相应纤维构成，所述相应区域中的所述相应纤维以相应对齐线定向；并且

通过改变横穿所述相应区域的所述相应对齐线来调整所述相应区域的所述相应弹性模量。

方案15. 根据方案14所述的齿轮组件，其中：

所述相应纤维包括玻璃珠、大理石珠、玻璃纤维和碳纤维中的至少一种。

方案16. 根据方案14所述的齿轮组件，其中：

所述第一多个齿包括沿着所述相应第一接触区域在相应位置处的一个或更多个能量损耗区域，所述相应第一接触区域限定基础温度廓线；并且

所述一个或更多个能量损耗区域被定位成基本展平所述基础温度廓线。

方案17. 根据方案16所述的齿轮组件，其中：

所述一个或更多个能量损耗区域包括被施用到所述相应第一接触区域上的金属涂层。

方案18. 一种装置，包括：

适于从能量源接收能量的输入轴；

被操作地连接到所述输入轴的齿轮组件，所述齿轮组件包括具有被第一多个齿围绕的第一毂的第一齿轮，所述第一多个齿的每一个均限定相应第一接触区域；

操作地连接到所述齿轮组件的输出轴；

其中，所述齿轮组件包括具有被第二多个齿围绕的第二毂的第二齿轮，第二多个齿适于在所述相应第一接触区域处啮合所述第一多个齿以便在第一方向上驱动负载；

其中，所述第一毂和所述第一多个齿包括限定相应物理大小和相应弹性模量的相应区域；并且

其中，所述相应区域的所述相应物理大小和所述相应弹性模量的三维分布被优化，使得沿着所述相应第一接触区域的啮合刚性的波动在第一预定阈值处或以下。

根据结合附图从用于实施本公开的最佳方式的以下详细描述，本公开的以上特征和优点及其它特征和优点得以阐明。

附图说明

图1是具有第一齿轮和第二齿轮的齿轮组件的示意性部分图；

图2是根据第一实施例的图1的第一齿轮的齿轮部分的示意性端视图；

图3是示出相对于啮合循环（在水平轴线上）的啮合刚性（在竖直轴线上）的示例图；

图4是根据第二实施例的图1的第一齿轮的齿轮部分的示意性端视图；

图5是根据第三实施例的图1的第一齿轮的齿轮部分的示意性端视图；以及

图6是用于形成图1的第一齿轮和/或第二齿轮的方法的流程图。

具体实施方式

参考附图，其中类似附图标记指代类似部件，图1示意性示出了可以是装置12的一部分的齿轮组件10。装置12可以是移动平台，诸如但不限于乘用车、运动型多用途车、轻型卡车、重型车辆、ATV、小型货车、公共汽车、轨道交通车辆、两轮车、移动机器人、农具（例如拖拉机）、体育相关设备（如高尔夫球车）、船、飞机和火车。应该理解的是，装置12可以采取许多不同形式。

参考图1，齿轮组件10包括第一齿轮14和第二齿轮16。齿轮组件10可以经由输入轴20操作地连接到能量源18。能量源18可以是装置12的电池、马达/发电机和/或发动机。齿轮组件10可以被用于传输来自能量源18的动力以便经由输出轴24来驱动负载22。第一齿轮14可以是驱动齿轮并且第二齿轮16可以是从动齿轮，并且反之亦可。

参考图1，第一齿轮14包括被第一多个齿30围绕的第一毂26。第二齿轮16包括被第二多个齿34围绕的第二毂32。第一齿轮14的第一多个齿30限定相应第一接触区域36，其适于啮合由第二齿轮16的第二多个齿34限定的对置第一接触区域40，以便在第一方向42上驱动负载22。参考图1，第一多个齿30和第二多个齿34可以适于在相应第二接触区域38（见图2）处啮合以便在第二方向44上驱动负载22，第二方向44与所述第一方向42相反。

虽然图1中的示例示出了正齿轮，不过应该理解的是，第一齿轮14和第二齿轮16可以包括其他类型和形式的齿轮。例如，第一齿轮14和第二齿轮16可以是斜齿轮、十字轴齿轮、直锥齿轮或螺旋锥齿轮。此外，齿轮组件10可以包括未示出的附加部件和附加齿轮。

现在参考图2，示出图1的第一齿轮14的一部分（在此被称为齿轮部分50）的端视图。应该理解的是，齿轮部分50代表第一齿轮14和第二齿轮16中的任一者或二者的一部分。齿轮部分50包括每一个均限定相应弹性模量的相应区域52。在所示示例中，相应区域52包括第一区域54、第二区域56和第三区域58。有时被称为弹性的模量的弹性模量是当对其施加应力时对材料的抗弹性变形能力的评估。对象的弹性模量可以被理解为是其在弹性变形区中的应力-应变的斜率。更具刚性的材料将具有较大的弹性模量。

当第一齿轮14和第二齿轮16的相应齿充分接触使得第一齿轮14和第二齿轮16一起操作或旋转时，这两个齿轮被理解为是啮合的。存在同时接触的一个或更多个齿对，其接触比表示同时啮合的平均齿数。同时接触的齿对数量可以在一对和两对之间、两对和三对之间等波动。随着第一齿轮14和第二齿轮16一起旋转，接触力根据啮合循环位置而变化。参考图2，随着啮合从相应第一接触区域36的开始点62前进到结束点64，接触力从第一接触力66（在此一个齿对接触）变化到第二接触力68（在此两个齿对接触）。这导致啮合刚性的周期变化和负载的动态增加。

图3是示出沿着图2的齿轮部分50的相应第一接触区域36的刚性S的示例图。在竖直轴线上示出刚性S，并且在水平轴线上示出啮合循环X。迹线102反映了从对应于X=0的开始点62（见图2）的啮合循环的第一部分的刚性S。迹线104反映了朝向对应于X=1的结束点64（见图2）的啮合循环的第二部分的刚性S。啮合刚性可以由毛坯、齿面和赫兹接触刚性组成。赫兹接触应力是指当两个曲面在外加负载作用下发生接触且轻微变形时产生的局部应力。其提供的接触应力是法向接触力、两个物体的曲率半径和两个物体的弹性模量的函数。

第一齿轮14被构造成使得相应区域52的相应物理大小和相应弹性模量的三维分布被优化，使得沿着相应第一接触区域36的啮合刚性106的波动ΔS（在图3中）在第一预定阈值处或以下。换言之，第一齿轮14由一种材料（整个第一多个齿30和第一毂26）构成，该材料在负载22从相应第一接触区域36的开始62（见图2）运动到结束点64时产生不同的反应，从而展平啮合刚性106。这提供了降低齿轮噪声并增加功率密度的技术效果。第二齿轮16可以被类似地构造。可以相对于预定参考点来定义波动ΔS。参考图3，参考点可以是平均值108、最大刚性110、最小刚性112或者其他预定参考点。下面参考图6示出并描述了用于形成第一齿轮14和/或第二齿轮16的方法300。

在一些实施例中，通过改变相应区域52的材料成分来改变在相应区域52中的相应弹性模量。例如，图2的第一区域54可以由第一热塑性塑料构成，第二区域56可以由第二热塑性塑料构成，并且第三区域58可以由第二热塑性塑料构成。参考图2，三维分布将包括第一距离D1、第二距离D2、第三距离D3、第四距离D4、第五距离D5的相应大小以及限定相应区域52的其它尺寸。这些距离将取决于接触负载和施用的转矩的大小。另外，三维分布将包括第一边缘70（分开第一区域54和第二区域56）和第二边缘72（分开第二区域56和第三区域58）的相应位置和形状。

现在参考图4，示出了根据第二实施例的齿轮部分150。图4的齿轮部分150包括相应区域152，诸如第一区域154、第二区域156、第三区域158和第四区域160。相应区域152由聚合物基体组成，每个聚合物基体具有以特定对齐线定向的相应填料F，在本文中被称为相应纤维F。相应纤维F可以包括但不限于大理石珠、玻璃珠、玻璃纤维和碳纤维。相应纤维F的对齐线横穿相应区域152变化，使得图4的啮合刚性106基本恒定。换言之，第一齿轮14可以由纤维增强复合物材料构成，且可以通过调整在相应区域152中的相应纤维F的对齐线来实现横穿相应区域152的弹性模量的变化。

在图4所示的示例中，第一区域54具有被设置成与中央轴线A平行的第一对齐线的相应纤维F1。第二区域56具有被设置成相对于第一对齐线成角度的第二对齐线的相应纤维F2。在相邻对齐线之间（诸如在第一区域54和第二区域56之间）的角度θ（见图4）可以变化以获得最佳啮合刚性。角度θ可以在45和90度之间。在一种实施例中，角度θ是90度。

图4的齿轮部分150包括相对于中央轴线A的不对称配置。这可以适用于具有单向旋转的应用，即第一齿轮14（和/或第二齿轮16）在一个方向上而不在另一方向上旋转。替代性地，优化可以被加权以产生不对称配置。例如，相应区域52的相应弹性模量可以利用相比反向负载方向（相应第二接触区域238）有利于正向负载方向（例如相应第一接触区域236）的80-20分割（split）来优化。

在一些实施例中，第一齿轮14的特征在于相应区域152的相应物理大小和相应弹性模量的优化三维分布，以使得：（1）沿着相应第一接触区域136的啮合刚性106的波动ΔS在第一预定阈值处或以下；并且（2）沿着相应第二接触区域138的啮合刚性106的波动ΔS在第二预定阈值处或以下。第二预定阈值可以不同于第一预定阈值。在一种示例中，第一预定阈值是啮合刚性106的平均值108的+1%，并且第二预定阈值是平均值108的+5%。

参考图4，齿轮部分150可以包括一个或更多个能量损耗区域172，诸如第一能量损耗区域174和第二能量损耗区域176。通过在第一接触区域136中的各个位置处施用金属涂层来产生能量损耗区域172。可以通过施用其他热/热力传导材料的涂层来产生能量损耗区域172。能量损耗区域172使得能够实现所需局部接触行为同时增强由于滑动或接触产生的热的能量损耗。涂层的位置和厚度适于调节基础温度廓线182的局部强度，并且减轻在第一接触区域136处生成的热。

参考图4，在第一接触区域136的开始点162和结束点164之间的基础温度廓线182（见图4）可以通过数字模拟（见下文描述的图6的框308）来获得。如图4所示，涂覆后温度廓线184在第一接触区域136处是基本平坦的或者一致的。在一种示例中，能量损耗区域172的厚度在50和200微米之间。涂层材料的拉伸强度可以被用于选择涂层的厚度。能量损耗区域172可以由间隙分开。例如，间隙可以在1和10毫米之间。

现在参考图5，示出根据第三实施例的齿轮部分250。不同于图4，图5的齿轮部分250包括相对于中央轴线A的对称配置。类似于图4，图5的齿轮部分250包括相应区域252，诸如第一区域254、第二区域256和第三区域258，其由具有处于特定对齐线的相应纤维F1、F2和F3的聚合物基体构成。横穿相应区域252的相应纤维F1、F2和F3的对齐线可以被调整成使得在齿轮部分250的两侧上（在相应第一接触区域236和相应第二接触区域238中）的啮合刚性106的波动ΔS（见图3）在第一预定阈值处或以下。

类似于图4所示实施例，图5的齿轮部分250可以包括在相应第一接触区域236处的一个或更多个能量损耗区域，诸如第一能量损耗区域274和第二能量损耗区域276。另外，齿轮部分250可以包括在相应第二接触区域238处的一个或更多个能量损耗区域，诸如第三能量损耗区域278和第四能量损耗区域280。各个能量损耗区域的相应位置可以被选择成与基础温度廓线182（见图4）中的“热”区（即高于特定温度）重合，从而展平并导致涂覆后温度廓线184。

现在参考图6，示出了用于形成第一齿轮14和/或第二齿轮16的方法300的流程图。方法300可以被存储在控制器C上并至少部分地可由控制器C执行，如图1所示。控制器C具有至少一个处理器P和至少一个存储器M（或者非暂时的、有形的计算机可读存储介质），指令被记录在该存储器M上以用于执行方法300。存储器M可以存储可执行指令集，并且处理器P可以执行被存储在存储器M中的指令集。

方法300不需要以这里提出的特定次序被应用，并且可以被动态地执行。此外，应该理解的是可以省略一些步骤。如这里所用，术语‘动态的’和‘动态地’描述被实时执行的步骤或过程，并且其特征在于在执行例程期间或在执行例程的迭代之间监视或者以其他方式确定参数状态并且有规律地或周期性地更新参数状态。

对于图6的框302，控制器C被配置成模拟沿着相应第一接触区域36和/或相应第二接触区域38的啮合循环X中的刚性S。在一些实施例中，模拟通过有限元分析来执行。参考图3，可以通过数值模拟来获得在迹线102和迹线104之间的拐点114的位置。控制器C可以使用统计回归分析、主成分分析和本领域技术人员可用的其它数值模拟技术。替代性地，可以基于在恒定转矩和足够慢的转速下记录的角位置上的传输误差（从而可以忽略动态效应）来经验地评估刚性S。

对于图6的框304，控制器C被配置成选择相应区域52的预定数量。例如，控制器C可以被配置成选择每个齿轮部分50（见图2）被分成三个或四个相应区域52（总共）。对于图6的框304，控制器C被配置成确定相应区域52的相应物理大小和相应弹性模量值的三维分布。如之前提到的，三维分布被优化使得在相应第一接触区域36（和/或相应第二接触区域38）处的啮合刚性106的波动ΔS（见图3）在第一预定阈值处或以下。

在一些实施例中，控制器C可以使用嵌入到控制器C中或者以其他方式可访问控制器C的机器学习模型46。机器学习模型46可以被配置成找到最小化成本函数的参数、权重或者结构，且在成本函数表征啮合刚性106的波动ΔS。例如，机器学习模型46可以是具有由相应节点组成的多层的前馈人工神经网络。每一个相应节点的参数可以彼此独立，即由唯一权重集来表征。后续层中的相应节点计算前一层的输出的线性组合。例如，具有三层的网络将形成激活函数f(x) = f (3)(f (2)(f (1)(x)))。由机器学习模型46识别的模式可以被翻译或转换成数字形式。

对于图6的框306，可以通过注塑成型或本领域技术人员可用的其他技术，使用在框304和308中获得的参数来形成第一齿轮14和/或第二齿轮16。在一种示例中，通过使用热固性和/或热塑性塑料注塑成型来形成第一齿轮14和/或第二齿轮16。热固性塑料可以包括热固性聚酯、聚氨酯和/或环氧树脂。适当的热塑性塑料可以包括热塑性聚酯、聚氨酯、聚烯烃、聚碳酸酯和/或聚酰胺。另外，可以使用诸如锻造、拉拔、铸造和3D打印的工艺。可以基于手头的应用来改变诸如齿轮的整体尺寸、齿形、节距、齿数、齿廓偏移量的参数。

对于图6的框308，控制器C被配置成经由数值模拟来获得相应第一接触区域36和/或相应第二接触区域38的基础温度廓线182（见图4）。基础温度廓线182被用于绘制沿着第一接触区域136和/或第二接触区域138的各个能量损耗区域172的位置和尺寸。能量损耗区域172与基础温度廓线182的“热”区（即特定温度阈值之上的区域）一致。如上所述，通过施用金属（例如钢合金）或具有足够高的拉伸强度的其他热/热力传导材料的涂层来产生能量损耗区域172。能量损耗区域172使得能够实现所需局部接触行为同时增强由于滑动或接触产生的热的能量损耗。

总之，齿轮组件10通过优化有效材料弹性模量，使得能够实现根据负载位置的可变齿轮啮合柔度。在一些实施例中，这是通过改变纤维增强复合物的取向来实现的。

控制器C包括计算机可读介质（也被称为处理器可读介质），其包括参与提供可由计算机（例如，由计算机的处理器）读取的数据（例如指令）的非暂时（例如有形）介质。这样的介质可以采取多种形式，包括但不限于非易失介质和易失介质。非易失介质可以包括例如光盘或磁盘和其他持久存储器。易失介质可以包括例如动态随机访问存储器（DRAM），其可以构成主要存储器。这样的指令可以由一个或更多个传输介质传输，所述传输介质包括同轴线缆、铜线和光纤，包括具有被耦合到计算机的处理器的系统总线的导线。一些形式的计算机可读介质包括例如软盘、软磁盘、硬盘、磁带、其它磁性介质、CD-ROM、DVD、其它具有孔图案的光学和物理介质、RAM、PROM、EPROM、FLASH-EEPROM、其它存储器芯片或盒带或者计算机可从中读取的其它介质。

这里描述的查找表、数据库、数据存储库或其他数据存储可以包括用于存储、访问和检索各种数据的各种机制，包括分层数据库、文件可充电能量存储系统中的一组文件、专有格式的应用数据库、关系数据库能源管理系统（RDBMS）等。每个这样的数据存储可以被包括在采用诸如上述计算机操作系统之一的计算机操作系统的计算装置内，并且可以以多种方式中的一种或多种方式经由网络来访问。文件系统可以从操作可充电能量存储系统的计算机访问，并且可以包括以各种格式存储的文件。除了用于创建、存储、编辑和执行存储的过程的语言之外，RDBMS还可以使用结构化查询语言（SQL），例如上面提到的PL/SQL语言。

图6中的流程图示出了根据本公开的各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实施方式的架构、功能和操作。在这方面，流程图或框图中的每个框可以代表模块、节段或代码部分，其包括用于实施特定逻辑功能的一个或更多个可执行指令。也将注意到，框图和/或流程图图释中的每个框以及框图和/或流程图图释中的框的组合可以由执行特定功能或动作或者专用硬件和计算机指令的组合的基于专用硬件的可充电能量存储系统来实施。这些计算机程序指令还可被存储在计算机可读介质中，其能够指引控制器或其他可编程数据处理设备以特定方式来运行以使得存储在计算机可读介质中的指令产生包括实施流程图和/或框图的框中指定的功能/动作的指令的制造物品。

术语“校准”、“校准的”和相关术语是指将与装置或系统相关的实际或标准测量值与装置或系统的感知或观察到的测量值或命令位置进行比较的结果或过程。本文描述的校准能够被简化为可存储的参数表、多个可执行方程或可被用作测量或控制例程的一部分的其他适当形式。参数被定义为可测量的量，其表示装置或其他元件的可以使用一个或多个传感器和/或物理模型进行识别的物理特性。

具体描述和图释或附图支持并描述本公开，但是本公开的范围仅由权利要求限定。虽然用于执行所声明的本公开的最佳模式中的一些和一些实施例已经被具体描述，不过存在各种替代性设计和实施例来实践所附权利要求中限定的本公开。此外，附图中所示的实施例或本说明书中提及的各种实施例的特征不一定被理解为彼此独立的实施例。而是，在一个实施例的一个示例中描述的每个特征可以与来自其他实施例的一个或多个其他期望特征组合，从而导致未以文字或参考附图描述的其他实施例。因此，这样的其它实施例落入所附权利要求的范围的框架内。

Claims (10)

1.一种齿轮组件，包括：

具有被第一多个齿围绕的第一毂的第一齿轮，所述第一多个齿的每一个均限定相应第一接触区域；

具有被第二多个齿围绕的第二毂的第二齿轮，第二多个齿适于在所述相应第一接触区域处啮合所述第一多个齿以便在第一方向上驱动相应负载；

其中，所述第一毂和所述第一多个齿包括限定相应物理大小和相应弹性模量的相应区域；和

其中，所述相应区域的所述相应物理大小和所述相应弹性模量的三维分布被优化，使得沿着所述相应第一接触区域的啮合刚性的波动在第一预定阈值处或以下。

2.根据权利要求1所述的齿轮组件，其中：

通过改变所述相应区域的材料成分来调整所述相应弹性模量。

3.根据权利要求2所述的齿轮组件，其中：

所述相应区域由热塑性和/或热固性材料构成。

4.根据权利要求1所述的齿轮组件，其中：

所述相应区域的每一个均由嵌入聚合物基体中的相应纤维构成，所述相应区域中的所述相应纤维以相应对齐线定向；并且

通过改变横穿所述相应区域的所述相应对齐线来调整所述相应区域的所述相应弹性模量。

5.根据权利要求4所述的齿轮组件，其中：

所述相应纤维包括玻璃珠、大理石珠、玻璃纤维和碳纤维中的至少一种。

6.根据权利要求4所述的齿轮组件，其中：

所述相应区域包括具有被设置成第一对齐线的所述相应纤维的第一区域；以及

所述相应区域包括具有被设置成第二对齐线的所述相应纤维的第二区域，该第二对齐线相对于所述第一对齐线成一角度，该角度在45和90度之间。

7.根据权利要求6所述的齿轮组件，其中：

在所述第一对齐线和所述第二对齐线之间的所述角度是90度。

8.根据权利要求1所述的齿轮组件，其中：

所述第一多个齿包括沿着所述相应第一接触区域在相应位置处的一个或更多个能量损耗区域，所述相应第一接触区域限定基础温度廓线；并且

所述一个或更多个能量损耗区域被定位成基本展平所述基础温度廓线。

9.一种齿轮组件，包括：

具有被第一多个齿围绕的第一毂的第一齿轮，所述第一多个齿的每一个均限定相应第一接触区域和相应第二接触区域；

具有被第二多个齿围绕的第二毂的第二齿轮；

其中，所述第二多个齿适于在所述相应第一接触区域处啮合所述第一多个齿以便在第一方向上驱动相应负载，并且在所述相应第二接触区域处啮合所述第一多个齿以便在第二方向上驱动所述相应负载；

其中，所述第一毂和所述第一多个齿包括限定相应物理大小和相应弹性模量的相应区域；并且

其中，所述第一齿轮的特征在于所述相应区域的所述相应物理大小和所述相应弹性模量的优化三维分布，使得沿着所述相应第一接触区域的啮合刚性的波动在第一预定阈值处或以下，并且沿着所述相应第二接触区域的所述啮合刚性的所述波动在第二预定阈值处或以下。

10.一种装置，包括：

适于从能量源接收能量的输入轴；

被操作地连接到所述输入轴的齿轮组件，所述齿轮组件包括具有被第一多个齿围绕的第一毂的第一齿轮，所述第一多个齿的每一个均限定相应第一接触区域；

操作地连接到所述齿轮组件的输出轴；

其中，所述齿轮组件包括具有被第二多个齿围绕的第二毂的第二齿轮，第二多个齿适于在所述相应第一接触区域处啮合所述第一多个齿以便在第一方向上驱动负载；

其中，所述第一毂和所述第一多个齿包括限定相应物理大小和相应弹性模量的相应区域；并且

其中，所述相应区域的所述相应物理大小和所述相应弹性模量的三维分布被优化，使得沿着所述相应第一接触区域的啮合刚性的波动在第一预定阈值处或以下。

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