一種斜撐離合器阿基米德曲面楔塊的修形方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種斜撐離合器阿基米德曲面楔塊的修形方法，包括根據(jù)楔塊下凸輪阿基米德曲線確定修形特征曲線；根據(jù)極限扭矩與極限楔塊內(nèi)楔角確定修形系數(shù)；根據(jù)Hertz理論與厚壁圓筒理論確立修形離合器的力學(xué)模型。根據(jù)楔塊下凸輪阿基米德曲線確定修形特征曲線，所述的修形特征曲線方程為：ρ＝ρ0+aθ+μθ2，其中ρ0為初始極徑，θ為極角，a為系數(shù)，μ為修形系數(shù)。該設(shè)計方法既保持了阿基米德曲線良好的抗沖擊能力，又使得斜撐離合器楔塊內(nèi)楔角V在楔入加載過程中逐漸增加，提高了斜撐離合器的承載能力。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
一種斜撐離合器阿基米德曲面楔塊的修形方法
本專利技術(shù)涉及一種楔塊的修形方法，特別是一種提高承載能力的斜撐離合器阿基米德曲面楔塊的修形方法。
技術(shù)介紹
在直升機傳動系統(tǒng)中，斜撐離合器是發(fā)動機協(xié)同工作、傳遞主動力矩與運動的關(guān)鍵構(gòu)件之一，其作用是實現(xiàn)發(fā)動機與主減速器的離合。斜撐式超越離合器由楔塊4、內(nèi)環(huán)5、外環(huán)1、保持架2和彈簧3組成，如圖1所示。離合器楔塊的工作型面對離合器的離合性能的影響至關(guān)重要，一些學(xué)者對不同斜撐塊曲面結(jié)構(gòu)與參數(shù)進(jìn)行了研究，提出了一種楔塊下凸輪為阿基米德螺旋曲線(ρ＝ρ0+aθ)的構(gòu)造方法，研究表明，阿基米德斜撐離合器的楔塊與內(nèi)、外環(huán)的最大楔入沖擊力遠(yuǎn)小于單圓弧斜撐離合器的最大楔入沖擊力，因此可減少楔塊的磨損，提高了離合器的使用壽命。但由于阿基米德斜撐離合器的楔塊型面內(nèi)楔角V在楔入加載過程中逐漸減少，降低了離合器正常傳動過程中的承載能力。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)所要解決的技術(shù)問題是提供一種能使楔塊型面內(nèi)楔角在楔入加載過程中逐漸增加，改善離合器的楔合性能，提高離合器的承載能力的斜撐離合器阿基米德曲面楔塊的修形方法。為了解決上述技術(shù)問題，本專利技術(shù)提供的斜撐離合器阿基米德曲面楔塊的修形方法，建立楔塊下凸輪修行曲線為：ρ＝ρ0+aθ+μθ2，其中ρ0為初始極徑，θ為極角，a為系數(shù)，μ為修形系數(shù)。確定修形特征曲線還包括修形系數(shù)的求解；修形系數(shù)的計算步驟包括：1)根據(jù)極限扭矩與極限內(nèi)楔角確定法向載荷；2)跟據(jù)變形系數(shù)與法向載荷確定離合器變形尺寸；3)根據(jù)離合器變形尺寸確定修形系數(shù)。極限內(nèi)楔角的計算關(guān)系式為：V≤arctan(μ)其中：μ為楔塊與滾道之間的滑動摩擦系數(shù)極限扭矩的計算關(guān)系式為：其中：Ri為內(nèi)環(huán)滾道半徑，mm；ri三圓弧型面楔塊下凸輪半徑，mm；E為內(nèi)環(huán)材料的彈性摸量，MPa；v內(nèi)環(huán)材料的泊松比；為斜撐塊長度，mm；n為楔塊數(shù)目；V為極限內(nèi)楔角，°；[σci]為楔塊材料Hertz屈服極限，Mpa。法向載荷計算關(guān)系式：其中：W為外楔角，°；Ro為外環(huán)滾道半徑，mm；No為外環(huán)表面的法向載荷，N；Ni為內(nèi)環(huán)表面的法向載荷，N；變形系數(shù)求解關(guān)系式：其中：Rod為外環(huán)外徑，mm,Rid為內(nèi)環(huán)內(nèi)徑，mm,Co為外環(huán)的影響系數(shù)，mm/N；Ci為內(nèi)環(huán)的影響系數(shù)，mm/N；Cs為斜撐塊的影響系數(shù)，mm/N；C1為赫茲影響系數(shù)，mm/N；C2為斜撐塊和外環(huán)之間的赫茲影響系數(shù)mm/N；C3為斜撐塊和內(nèi)環(huán)之間的赫茲影響系數(shù)，mm/N；離合器結(jié)構(gòu)變形尺寸關(guān)系式：其中：Δcent為外環(huán)由離心力引起的徑向變形，mm；ρm—外環(huán)材料密度，g/cm3；no為外環(huán)轉(zhuǎn)速，r/min；ro為楔塊上凸輪半徑，mm；和分別代表Ri、Ro和ro變形后的值，mm。修形系數(shù)求解關(guān)系式：各符號的含義：ρ為極徑，mm；β為O’Q與OP的夾角，°；ψ為OQ與OP的夾角，°；a為阿基米德系數(shù)；u為修形系數(shù)。采用上述技術(shù)方案的斜撐離合器阿基米德曲面楔塊的修形方法，此修行曲線一方面在初始接觸段與阿基米德曲線相同,因此,保持阿基米德曲線良好的低沖擊性；另一方面使得離合器楔入加載過程中內(nèi)楔角V逐漸增加，提高斜撐離合器的承載能力。本專利技術(shù)修形方法具有以下優(yōu)點：1.保持阿基米德曲線良好的低沖擊性能；2.能夠提高離合器的承載能力。綜上所述，本專利技術(shù)是一種能使楔塊型面內(nèi)楔角在楔入加載過程中逐漸增加，改善離合器的楔合性能，提高離合器的承載能力的斜撐離合器阿基米德曲面楔塊的修形方法。附圖說明圖1是斜撐離合器結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是修形曲線楔塊型面模型。圖3阿基米德型面離合器幾何模型。圖3中：楔塊下凸輪為阿基米德曲線，P、Q兩點分別為楔塊與內(nèi)外環(huán)的相切點,OQ與PQ的夾角為內(nèi)楔V，OP與PQ的夾角為外楔角W，AC為Q點切線，BD為O’Q的垂線，AC與BD的夾角為α，O’Q為阿基米德螺線的初始接觸極徑ρ1O’Q與OP的夾角為β，OQ與OP的夾角為ψ，O’Q與PQ的夾角為γ，PQ長為l，Ω為楔塊轉(zhuǎn)角，ro為楔塊上凸輪半徑，mm。具體實施方式以下通過具體實例，對本專利技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)說明。參見圖1，斜撐式超越離合器由楔塊4、內(nèi)環(huán)5、外環(huán)1、保持架2和彈簧3組成。參見圖2和圖3，本專利技術(shù)提供的斜撐離合器阿基米德曲面楔塊的修形方法，建立楔塊下凸輪修行曲線為：ρ＝ρ0+aθ+μθ2，其中ρ0為初始極徑，θ為極角，a為系數(shù)，μ為修形系數(shù)。確定修形曲線包括：根據(jù)離合器的功率和轉(zhuǎn)速得到工作扭矩；根據(jù)工作扭矩并參照三圓弧型面離合器得楔塊數(shù)目n、內(nèi)環(huán)半徑Ri、外環(huán)半徑Ro、楔塊有效長度等結(jié)構(gòu)參數(shù)；根據(jù)離合器結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)得極限承載扭矩Tmax；根據(jù)極限承載扭矩Tmax得法向載荷；根據(jù)法向載荷與變形系數(shù)得離合器變形結(jié)構(gòu)尺寸；最后通過離合器變形結(jié)構(gòu)尺寸得修形系數(shù)u。求解修形系數(shù)u的步驟：a.求解工作扭矩：工作扭矩計算公式為其中P為離合功率，no為轉(zhuǎn)速。b.求解極限扭矩：三圓弧型面斜撐離合器承載能力強，并且三圓弧型面斜撐離合器在強制連續(xù)狀態(tài)下楔塊內(nèi)楔角V與楔塊下凸輪的Hertz應(yīng)力幾乎達(dá)到了極限。因此，由工作扭矩選擇合適的三圓弧型面離合器結(jié)構(gòu)尺寸，極限扭矩求解公式如下：式中的參數(shù)按所選三圓弧型面離合器參數(shù)計算。c.求解法向載荷：在強制連續(xù)點處，設(shè)置內(nèi)楔角V為極限值5.5°，在不考慮變形影響的情況下，結(jié)合圖3，則楔塊上下凸輪法向載荷可由如下公式計算得出。d.求解變形影響系數(shù)：在極限工作扭矩下，離合器結(jié)構(gòu)尺寸發(fā)生變形，由Hertz理論與厚壁圓筒理論可知，變形影響系數(shù)計算公式如下：e.求解離合器結(jié)構(gòu)變形尺寸：通過Hertz理論與厚壁圓筒理論得在強制連續(xù)狀態(tài)下離合器變形后的結(jié)構(gòu)尺寸如下：f.求解修形系數(shù)：根據(jù)圖3得到修形系數(shù)u的計算關(guān)系式如下：以上計算公式能求出修形系數(shù)u，從而得出修形曲線模型ρ＝ρ0+aθ+μθ2。在相同工況條件下，應(yīng)用此修形曲線設(shè)計的楔塊型面離合器承載能力大幅度提高。以上所述僅為本專利技術(shù)的優(yōu)選實施例子，并不用于限制本專利技術(shù)，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本專利技術(shù)能有各種變化和更改。凡在本專利技術(shù)的原則和思路之內(nèi)所做的修改、替換和改進(jìn)等，都在本專利技術(shù)的保護(hù)范圍之內(nèi)。本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點】
一種斜撐離合器阿基米德曲面楔塊的修形方法，其特征在于：根據(jù)楔塊下凸輪阿基米德曲線確定修形特征曲線，所述的修形特征曲線方程為：ρ＝ρ0+aθ+μθ2，其中ρ0為初始極徑，θ為極角，a為系數(shù)，μ為修形系數(shù)。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種斜撐離合器阿基米德曲面楔塊的修形方法，根據(jù)楔塊下凸輪阿基米德曲線確定修形特征曲線，所述的修形特征曲線方程為：ρ＝ρ0+aθ+μθ2，其中ρ0為初始極徑，θ為極角，a為阿基米德系數(shù)，μ為修形系數(shù)；確定修形特征曲線還包括：根據(jù)極限扭矩與極限內(nèi)楔角確定修形系數(shù)μ；還包括極限扭矩求解方法；根據(jù)三圓弧結(jié)構(gòu)尺寸得到內(nèi)環(huán)滾道半徑Ri，楔塊下凸輪半徑ri，由此得如下關(guān)系式：其中：E為內(nèi)環(huán)材料的彈性摸量，MPa；v內(nèi)環(huán)材料的泊松比；l為斜撐塊長度，mm；n為楔塊數(shù)目；V為極限內(nèi)楔角，°；[σci]為楔塊材料Hertz屈服極限，Mpa；還包括法向載荷與變形系數(shù)的求解方法；根據(jù)計算得極限扭矩Tmax得法向載荷的求解關(guān)系式如下：其中：W為外楔角，°；Ro為外環(huán)滾道半徑，mm；No為外環(huán)表面的法向載荷，N；Ni為內(nèi)環(huán)表面的法向載荷，N；[σci]為楔塊材料Hertz屈服極限，Mpa；變形系數(shù)的求解公式為：其中：Rod為外環(huán)外徑，mm,Rid為內(nèi)環(huán)內(nèi)徑，mm,Co為外環(huán)的影響系數(shù)，mm/N；Ci為內(nèi)環(huán)的影響系數(shù)，mm/N；Cs為斜撐塊的影響系數(shù)，mm/N；C1為赫茲影響系數(shù)，mm/N；C2為斜撐塊和外環(huán)之間的赫茲影響系數(shù)mm...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：嚴(yán)宏志，趙聰，趙鵬，王祎維，張詩穎，張美玉，姚毅，
申請(專利權(quán))人：中南大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：湖南;43