一種斜撐離合器阿基米德曲面楔塊的修形方法與流程

本發明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。

背景技術：
在直升機傳動系統中，斜撐離合器是發動機協同工作、傳遞主動力矩與運動的關鍵構件之一，其作用是實現發動機與主減速器的離合。斜撐式超越離合器由楔塊4、內環5、外環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重要，一些學者對不同斜撐塊曲面結構與參數進行了研究，提出了一種楔塊下凸輪為阿基米德螺旋曲線(ρ＝ρ0+aθ)的構造方法，研究表明，阿基米德斜撐離合器的楔塊與內、外環的最大楔入沖擊力遠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。

技術實現要素：
本發明所要解決的技術問題是提供一種能使楔塊型面內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。為了解決上述技術問題，本發明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，μ為修形系數。確定修形特征曲線還包括修形系數的求解；修形系數的計算步驟包括：1)根據極限扭矩與極限內楔角確定法向載荷；2)跟據變形系數與法向載荷確定離合器變形尺寸；3)根據離合器變形尺寸確定修形系數。極限內楔角的計算關系式為：V≤arctan(μ)其中：μ為楔塊與滾道之間的滑動摩擦系數極限扭矩的計算關系式為：其中：Ri為內環滾道半徑，mm；ri三圓弧型面楔塊下凸輪半徑，mm；E為內環材料的彈性摸量，MPa；v內環材料的泊松比；為斜撐塊長度，mm；n為楔塊數目；V為極限內楔角，°；[σci]為楔塊材料Hertz屈服極限，Mpa。法向載荷計算關系式：其中：W為外楔角，°；Ro為外環滾道半徑，mm；No為外環表面的法向載荷，N；Ni為內環表面的法向載荷，N；變形系數求解關系式：其中：Rod為外環外徑，mm,Rid為內環內徑，mm,Co為外環的影響系數，mm/N；Ci為內環的影響系數，mm/N；Cs為斜撐塊的影響系數，mm/N；C1為赫茲影響系數，mm/N；C2為斜撐塊和外環之間的赫茲影響系數mm/N；C3為斜撐塊和內環之間的赫茲影響系數，mm/N；離合器結構變形尺寸關系式：其中：Δcent為外環由離心力引起的徑向變形，mm；ρm—外環材料密度，g/cm3；no為外環轉速，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。修形系數求解關系式：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；u為修形系數。采用上述技術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楔角V逐漸增加，提高斜撐離合器的承載能力。本發明修形方法具有以下優點：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，本發明是一種能使楔塊型面內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是斜撐離合器結構示意圖。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外環的相切點,OQ與PQ的夾角為內楔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，對本發明進行詳細說明。參見圖1，斜撐式超越離合器由楔塊4、內環5、外環1、保持架2和彈簧3組成。參見圖2和圖3，本發明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，μ為修形系數。確定修形曲線包括：根據離合器的功率和轉速得到工作扭矩；根據工作扭矩并參照三圓弧型面離合器得楔塊數目n、內環半徑Ri、外環半徑Ro、楔塊有效長度等結構參數；根據離合器結構尺寸參數得極限承載扭矩Tmax；根據極限承載扭矩Tmax得法向載荷；根據法向載荷與變形系數得離合器變形結構尺寸；最后通過離合器變形結構尺寸得修形系數u。求解修形系數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狀態下楔塊內楔角V與楔塊下凸輪的Hertz應力幾乎達到了極限。因此，由工作扭矩選擇合適的三圓弧型面離合器結構尺寸，極限扭矩求解公式如下：式中的參數按所選三圓弧型面離合器參數計算。c.求解法向載荷：在強制連續點處，設置內楔角V為極限值5.5°，在不考慮變形影響的情況下，結合圖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：在極限工作扭矩下，離合器結構尺寸發生變形，由Hertz理論與厚壁圓筒理論可知，變形影響系數計算公式如下：e.求解離合器結構變形尺寸：通過Hertz理論與厚壁圓筒理論得在強制連續狀態下離合器變形后的結構尺寸如下：f.求解修形系數：根據圖3得到修形系數u的計算關系式如下：以上計算公式能求出修形系數u，從而得出修形曲線模型ρ＝ρ0+aθ+μθ2。在相同工況條件下，應用此修形曲線設計的楔塊型面離合器承載能力大幅度提高。以上所述僅為本發明的優選實施例子，并不用于限制本發明，對于本領域的技術人員來說，本發明能有各種變化和更改。凡在本發明的原則和思路之內所做的修改、替換和改進等，都在本發明的保護范圍之內。