[发明专利]一种导向轮变刚度设计方法及变刚度导向轮

权利要求书

1.一种导向轮变刚度设计方法，包括轮毂（1）及弹性层（2），其特征在于：通过调整弹性层（2）与导轨（3）的接触方式，来控制弹性层（2）受力与径向变形（△R）之间的变化关系，从而使导向轮具备变刚度特性。

2.根据权利要求1所述的导向轮变刚度设计方法，其特征在于：通过调整弹性层（2）的自由型面形状，使得弹性层（2）与导轨（3）接触产生径向变形（△R）时，形成由点到面的接触方式，接触面积随弹性层（2）的径向变形（△R）的增大而增大，从而使弹性层（2）受力随弹性层（2）的径向变形（△R）的增大而增大，以实现导向轮的变刚度。

3.根据权利要求2所述的导向轮变刚度设计方法，其特征在于：所述弹性层（2）整体为圆环形，所述自由型面由：中间的拱形面（a）、两侧的斜面（b）及圆弧面（c）组成；弹性层（2）与导轨（3）刚开始接触时，只是拱形面（a）的最高处形成点接触，随弹性层（2）的径向变形（△R）增大，拱形面（a）与导轨（3）的接触面积逐渐增大，当拱形面（a）被压缩成为平面（a1）后，产生同样的径向变形（△R）需要更大的受力，此时形成刚度拐点一（K1）。

4.根据权利要求3所述的导向轮变刚度设计方法，其特征在于：通过调整拱形面（a）曲率半径的方式，调整导向轮的刚度。

5.根据权利要求1至4任意一项所述的导向轮变刚度设计方法，其特征在于：通过调整弹性层（2）与轮毂（1）的配合方式，来调整弹性层（2）受力与径向变形（△R）之间的关系，从而使导向轮具备二次变刚度特性。

6.根据权利要求5所述的导向轮变刚度设计方法，其特征在于：所述调整弹性层（2）与轮毂（1）的配合方式是指：在轮毂（1）两侧设置凸缘（11），两侧的凸缘（11）与轮毂（1）的外圈一起构成凹槽、弹性层（2）嵌入到凹槽内、弹性层（2）与凸缘（11）之间预留空隙（d）；当弹性层（2）被压缩变形时，弹性层（2）两侧的斜面（b）分别被推向凸缘（11），空隙（d）被弹性层（2）逐渐填满；当空隙（d）被填满后，弹性层（2）的变形空间受到限制，产生同样的径向变形（△R）需要更大的力，此时为刚度拐点二（K2）。

7.根据权利要求6所述的导向轮变刚度设计方法，其特征在于：通过将凸缘（11）作为硬止挡，来控制径向变形（△R）不超过允许的最大径向变形，使车辆在轨道（1）上的横向位置处在允许范围内。

8.一种实现权利要求1至7任意一项所述的导向轮变刚度设计方法的变刚度导向轮，包括轮毂（1）及弹性层（2），弹性层（2）设置在轮毂（1）的外圈，其特征在于：所述弹性层（2）整体为圆环形，弹性层（2）的自由型面由：中间的拱形面（a）、两侧的斜面（b）及圆弧面（c）组成；拱形面（a）与斜面（b）平滑连接、斜面（b）通过圆弧面（c）与轮毂（1）固定连接。

9.根据权利要求8所述的实现导向轮变刚度设计方法的变刚度导向轮，其特征在于：在轮毂（1）两侧设置凸缘（11），两侧的凸缘（11）在轮毂（1）的外圈形成凹槽、弹性层（2）嵌入到凹槽内、弹性层（2）与凸缘（11）之间预留空隙（d）。

10.根据权利要求9所述的实现导向轮变刚度设计方法的变刚度导向轮，其特征在于：轮毂（1）两侧凸缘（11）相对的凸缘内侧面（111）为斜面，使得凹槽开口处的宽度大于凹槽槽底处的宽度。