一种斜撑离合器阿基米德曲面楔块的修形方法与流程

本发明涉及一种楔块的修形方法，特别是一种提高承载能力的斜撑离合器阿基米德曲面楔块的修形方法。

背景技术：
在直升机传动系统中，斜撑离合器是发动机协同工作、传递主动力矩与运动的关键构件之一，其作用是实现发动机与主减速器的离合。斜撑式超越离合器由楔块4、内环5、外环1、保持架2和弹簧3组成，如图1所示。离合器楔块的工作型面对离合器的离合性能的影响至关重要，一些学者对不同斜撑块曲面结构与参数进行了研究，提出了一种楔块下凸轮为阿基米德螺旋曲线(ρ＝ρ0+aθ)的构造方法，研究表明，阿基米德斜撑离合器的楔块与内、外环的最大楔入冲击力远小于单圆弧斜撑离合器的最大楔入冲击力，因此可减少楔块的磨损，提高了离合器的使用寿命。但由于阿基米德斜撑离合器的楔块型面内楔角V在楔入加载过程中逐渐减少，降低了离合器正常传动过程中的承载能力。

技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是提供一种能使楔块型面内楔角在楔入加载过程中逐渐增加，改善离合器的楔合性能，提高离合器的承载能力的斜撑离合器阿基米德曲面楔块的修形方法。为了解决上述技术问题，本发明提供的斜撑离合器阿基米德曲面楔块的修形方法，建立楔块下凸轮修行曲线为：ρ＝ρ0+aθ+μθ2，其中ρ0为初始极径，θ为极角，a为系数，μ为修形系数。确定修形特征曲线还包括修形系数的求解；修形系数的计算步骤包括：1)根据极限扭矩与极限内楔角确定法向载荷；2)跟据变形系数与法向载荷确定离合器变形尺寸；3)根据离合器变形尺寸确定修形系数。极限内楔角的计算关系式为：V≤arctan(μ)其中：μ为楔块与滚道之间的滑动摩擦系数极限扭矩的计算关系式为：其中：Ri为内环滚道半径，mm；ri三圆弧型面楔块下凸轮半径，mm；E为内环材料的弹性摸量，MPa；v内环材料的泊松比；为斜撑块长度，mm；n为楔块数目；V为极限内楔角，°；[σci]为楔块材料Hertz屈服极限，Mpa。法向载荷计算关系式：其中：W为外楔角，°；Ro为外环滚道半径，mm；No为外环表面的法向载荷，N；Ni为内环表面的法向载荷，N；变形系数求解关系式：其中：Rod为外环外径，mm,Rid为内环内径，mm,Co为外环的影响系数，mm/N；Ci为内环的影响系数，mm/N；Cs为斜撑块的影响系数，mm/N；C1为赫兹影响系数，mm/N；C2为斜撑块和外环之间的赫兹影响系数mm/N；C3为斜撑块和内环之间的赫兹影响系数，mm/N；离合器结构变形尺寸关系式：其中：Δcent为外环由离心力引起的径向变形，mm；ρm—外环材料密度，g/cm3；no为外环转速，r/min；ro为楔块上凸轮半径，mm；和分别代表Ri、Ro和ro变形后的值，mm。修形系数求解关系式：各符号的含义：ρ为极径，mm；β为O’Q与OP的夹角，°；ψ为OQ与OP的夹角，°；a为阿基米德系数；u为修形系数。采用上述技术方案的斜撑离合器阿基米德曲面楔块的修形方法，此修行曲线一方面在初始接触段与阿基米德曲线相同,因此,保持阿基米德曲线良好的低冲击性；另一方面使得离合器楔入加载过程中内楔角V逐渐增加，提高斜撑离合器的承载能力。本发明修形方法具有以下优点：1.保持阿基米德曲线良好的低冲击性能；2.能够提高离合器的承载能力。综上所述，本发明是一种能使楔块型面内楔角在楔入加载过程中逐渐增加，改善离合器的楔合性能，提高离合器的承载能力的斜撑离合器阿基米德曲面楔块的修形方法。附图说明图1是斜撑离合器结构示意图。图2是修形曲线楔块型面模型。图3阿基米德型面离合器几何模型。图3中：楔块下凸轮为阿基米德曲线，P、Q两点分别为楔块与内外环的相切点,OQ与PQ的夹角为内楔V，OP与PQ的夹角为外楔角W，AC为Q点切线，BD为O’Q的垂线，AC与BD的夹角为α，O’Q为阿基米德螺线的初始接触极径ρ1O’Q与OP的夹角为β，OQ与OP的夹角为ψ，O’Q与PQ的夹角为γ，PQ长为l，Ω为楔块转角，ro为楔块上凸轮半径，mm。具体实施方式以下通过具体实例，对本发明进行详细说明。参见图1，斜撑式超越离合器由楔块4、内环5、外环1、保持架2和弹簧3组成。参见图2和图3，本发明提供的斜撑离合器阿基米德曲面楔块的修形方法，建立楔块下凸轮修行曲线为：ρ＝ρ0+aθ+μθ2，其中ρ0为初始极径，θ为极角，a为系数，μ为修形系数。确定修形曲线包括：根据离合器的功率和转速得到工作扭矩；根据工作扭矩并参照三圆弧型面离合器得楔块数目n、内环半径Ri、外环半径Ro、楔块有效长度等结构参数；根据离合器结构尺寸参数得极限承载扭矩Tmax；根据极限承载扭矩Tmax得法向载荷；根据法向载荷与变形系数得离合器变形结构尺寸；最后通过离合器变形结构尺寸得修形系数u。求解修形系数u的步骤：a.求解工作扭矩：工作扭矩计算公式为其中P为离合功率，no为转速。b.求解极限扭矩：三圆弧型面斜撑离合器承载能力强，并且三圆弧型面斜撑离合器在强制连续状态下楔块内楔角V与楔块下凸轮的Hertz应力几乎达到了极限。因此，由工作扭矩选择合适的三圆弧型面离合器结构尺寸，极限扭矩求解公式如下：式中的参数按所选三圆弧型面离合器参数计算。c.求解法向载荷：在强制连续点处，设置内楔角V为极限值5.5°，在不考虑变形影响的情况下，结合图3，则楔块上下凸轮法向载荷可由如下公式计算得出。d.求解变形影响系数：在极限工作扭矩下，离合器结构尺寸发生变形，由Hertz理论与厚壁圆筒理论可知，变形影响系数计算公式如下：e.求解离合器结构变形尺寸：通过Hertz理论与厚壁圆筒理论得在强制连续状态下离合器变形后的结构尺寸如下：f.求解修形系数：根据图3得到修形系数u的计算关系式如下：以上计算公式能求出修形系数u，从而得出修形曲线模型ρ＝ρ0+aθ+μθ2。在相同工况条件下，应用此修形曲线设计的楔块型面离合器承载能力大幅度提高。以上所述仅为本发明的优选实施例子，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明能有各种变化和更改。凡在本发明的原则和思路之内所做的修改、替换和改进等，都在本发明的保护范围之内。