一种圆弧型面斜撑离合器的楔块结构及其计算方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110737961A(43)申请公布日2020.01.31(21)申请号201911141634.8(22)申请日2019.11.20(71)申请人南京航空航天大学地址210016江苏省南京市秦淮区御道街29号(72)发明人卢敏靳国栋李继峰李政民卿(74)专利代理机构北京盛凡智荣知识产权代理有限公司11616代理人戴秀秀(51)Int.Cl.G06F30/17(2020.01)F16D41/063(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图4页(54)发明名称一种圆弧型面斜撑离合器的楔块结构及其计算方法(57)摘要本发明公开了一种圆弧型面斜撑离合器的楔块结构及其计算方法，包括提出了一种运动学分析和图形学转换的计算方法，并根据计算结果，修正斜撑块宽度方向的结构定位，进而使楔块上下圆弧的弧长成比例分布，优化楔块的有效升程值，步骤包括楔块的运动学分析、最大升程的确定方法和最大升程的求解方法。本发明属于斜撑离合器的设计方法技术领域，具体是提供了一种在不改变基本参数的前提下，对斜撑块宽度方向的结构进行修正优化，使四种标准斜撑块的有效凸轮升程SR，理论上全部大于对应的原标准数据并达到最大值，进而提高了离合器整体的翻转力矩和极限载荷，使得离合器整体性能得以提升的圆弧型面斜撑离合器的楔块结构及其计算方法。CN110737961ACN110737961A权利要求书1/2页1.一种圆弧型面斜撑离合器的楔块结构，其特征在于：包括楔块、外滚道和内滚道，所述楔块为圆弧型面设置，所述外滚道和内滚道为同心设置的两个弧面，所述楔块可滚动设于外滚道和内滚道之间，所述楔块与外滚道和内滚道接触的两个弧面由两个偏心圆弧组成。2.一种圆弧型面斜撑离合器的楔块结构的计算方法，其特征在于，包括以下步骤：1)对楔块的运动学分析：所述楔块在外滚道和内滚道内的初始楔合高度为Hnom，所述楔块在外滚道和内滚道之间翻转达到的最大高度记为Hmax，利用所述楔块翻转达到的最大高度Hmax与初始楔合高度Hnom之间的差值，求得楔块的升程，升程关系式如I式所示：SR＝Hmax-HnomI式式中，SR表示楔块的升程距离；所述楔块在外滚道和内滚道之间初始楔合时，楔块与外滚道接触的点记为C点，楔块与内滚道接触的点记为Q点，随着发动机扭矩载荷的施加，楔块从Q点和C点开始楔入传动，若不断增大载荷，则楔块逐渐翻转至最大升程，楔块翻转至最大升程时楔块与外滚道接触的点为C’边界点，楔块与内滚道接触的点为Q’边界点，接触点C’和Q’沿两圆弧圆心各自转过的角度分别设为θ0和θi；由此认定，楔块在楔合、翻转过程中存在运动学关系如Ⅱ式所示：ri·θi＝r0·θ0Ⅱ式Ⅱ式可以转化成转角关系式，如Ⅲ式所示：Ⅱ式和Ⅲ式中，参数为标准规格的离合器楔块，楔块的宽度为b，内外侧圆弧半径分别为ri和r0、中心距Z、中心角α；2)对最大升程的确定：首先根据余弦定理可以得到关系式如Ⅳ式所示：式中，O点为外滚道和内滚道圆弧对应的圆心，B点为楔块内侧圆弧半径ri对应的圆心，A点为外侧圆弧半径r0对应的圆心，Ri为内滚道所在圆弧对应的半径，R0为外滚道所在圆弧对应的半径；求得∠OBA数值后，由正弦定理可得关系式如Ⅴ式所示：求得∠OAB数值后，同时可得关系式如Ⅵ式所示：Ω＝∠OAB-90°-αⅥ式式中，Ω为楔块的转角；再次，求得Ω数值可得关系式如Ⅶ式所示：求得角度βi和β0数值；最后，根据Ⅱ式设定θi为递增自变量，根据离合器几何结构，得出设定楔块宽度关系式2CN110737961A权利要求书2/2页如Ⅷ式所示：b′＝ricosβi+Zcosα+r0cosβ0Ⅷ式式中，b′为楔块宽度，根据Ⅷ式可知，b′将随着θi的递增而递增，对b′的取值设定关系式如Ⅸ式所示：b′＝bⅨ式由Ⅸ式得出，表明楔块将逐渐增厚达到标准值，升程也达到最大值，此时满足楔块的外、内圆弧的C’与Q’边缘点，同时与外套的内圆弧以及内轴的外圆弧接触，实现升程的最大取值；同时为方便表达楔块宽度b的位置，设定AK＝L0，其中AK为A点至楔块侧边的垂直距离，即可由L0的取值，实现宽度b的定位；3)对最大升程的求解：在确定楔块的最大升程位置时，同时可以得到θi和θ0转角，由此可以确定Q′和C′的位置，并在此基础上，求解相应的最大升程值；由前文可知，楔块的最大升程由Q′、C′两点的距离与Q、C两点的距离差值所确定，为了求得Q′、C′两点的距离，运用计算机图形学原理，在两点分别建立局部坐标并进行平移和旋转，得到各自的原始坐标，其坐标转换的关系式如Ⅹ式所示：式中，θ为局部坐标相对与外滚道和内滚道所在圆心处坐标的转角，Tx和Ty分别为局部坐标系原点至外滚道和内滚道所在圆弧中心的坐标；通过两点之间的距离公式，求得Q′