一种低应力波浪型接触面直榫连接结构.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利(10)授权公告号(10)授权公告号CNCN102817639102817639B(45)授权公告日2014.12.24(21)申请号201210206182.9片强度分析.《第五届中国CAE工程分析技术年会论文集》.2009,(22)申请日2012.06.18郗志东.圆柱接触面榫连接结构的设计方法(73)专利权人北京航空航天大学研究.《万方学位论文》.2011,地址100191北京市海淀区学院路37号审查员张萌萌(72)发明人魏大盛王延荣蒋向华杨慧袁善虎石亮(74)专利代理机构北京永创新实专利事务所11121代理人官汉增(51)Int.Cl.F01D5/30(2006.01)(56)对比文件JP昭59-108805A,1984.06.23,US4207029A,1980.06.10,US3891351A,1975.06.24,US4621979A,1986.11.11,王健，彭立强.榫头接触应力计算及涡轮叶权权利要求书1页利要求书1页说明书4页说明书4页附图3页附图3页(54)发明名称一种低应力波浪型接触面直榫连接结构(57)摘要本发明提出一种低应力波浪型接触面直榫连接结构，属于机械结构连接的通用设计方法技术领域，所述的波浪型接触面直榫连接结构包括叶片榫头及轮盘榫槽两个部分，其中轮盘榫槽同传统结构的轮盘榫槽相似，叶片榫头的两侧接触面由多个向外凸起的圆弧面外切形成波浪型接触面，其波峰数量n的取值在2～L/4R之间，R的取值宜小于等于L/8。本发明的一种波浪型接触面直榫连接结构，改善了接触应力的分布形式，消除了传统结构形式下平面/平面接触区边缘的峰值应力，提高了结构强度，且提高了结构抵抗微动疲劳失效的能力。CN102817639BCN10287639BCN102817639B权利要求书1/1页1.一种低应力波浪型接触面直榫连接结构，其特征在于：包括叶片榫头及轮盘榫槽两个部分；所述的叶片榫头为直线形榫头，叶片榫头沿水平平面方向为直线形形状，该叶片榫头沿竖直截面方向分为上下榫头两部分，上部榫头的两侧侧壁为沿竖直方向的平行侧壁，下部榫头的两侧侧壁为波浪型侧壁，该波浪型侧壁由半径为R的半圆弧顺次外切形成的具有多个波峰和波谷的对称型波浪型接触面，且下部榫头的两侧侧壁的最下方的一个圆弧为波峰位置的圆弧；所述的轮盘榫槽沿水平平面方向为直线形状，榫槽分为上下榫槽两部分，上部榫槽为两侧内壁向上张开的水平壁面结构，下部榫槽为两侧内壁向下张开，并向内延伸形成平面内壁结构，叶片榫头与轮盘榫槽之间的连接为间隙配合，下部榫头两侧的波浪型侧壁上凸起的圆弧顶端与下部榫槽两侧向内凹的平面内壁之间的接触为多个圆弧面/平面的赫兹接触，接触位置的总数量由波峰数量n决定，波峰数量n的取值为2～L/4R，其中L为下部榫头侧壁的直线接触区长度，R为波峰段的圆弧半径，取值优选为小于等于L/8。2.根据权利要求1所述的一种低应力波浪型接触面直榫连接结构，其特征在于：下部榫头的两侧侧壁的最下方的一个圆弧为波峰位置的圆弧，该圆弧与下部榫头底边之间的连接为导角结构，导角角度为35°～75°；上部榫头的两侧侧壁与下部榫头的两侧侧壁之间的连接也为导角连接，导角角度为125°～165°。3.根据权利要求1所述的一种低应力波浪型接触面直榫连接结构，其特征在于：所述的上部榫头和下部榫头的高度比为0.4～1.0；上部榫头顶边的宽度与下部榫头底边宽度的比值范围为0.5～0.9，上下部榫头整体高度与下部榫头底边的宽度的比值范围为1.0～3.0。4.根据权利要求1所述的一种低应力波浪型接触面直榫连接结构，其特征在于：所述的上部榫槽的两侧内壁面与竖直方向的夹角为5°～10°，所述的下部榫槽的两侧内壁面与竖直方向的夹角为15°～55°。5.根据权利要求1所述的一种低应力波浪型接触面直榫连接结构，其特征在于：上部榫槽的两侧内壁和下部榫槽的两侧内壁之间的连接部分为导角连接，导角角度为115°～160°，下部榫槽的两侧内壁与下部榫槽的槽底之间的连接部分为导角连接，导角角度为35°～75°。6.根据权利要求1所述的一种低应力波浪型接触面直榫连接结构，其特征在于：所述的上部榫槽的深度大于等于上部榫头的高度，下部榫槽的深度大于下部榫头的高度。2CN102817639B说明书1/4页一种低应力波浪型接触面直榫连接结构技术领域[0001]本发明针对叶轮机械叶片、轮盘连接结构，属于机械结构连接的通用设计方法技术领域，特别涉及一种低应力波浪型接触面直榫连接结构。背景技术[0002]目前，在包括航空发动机、内燃机等在内的叶轮机械叶片/轮盘连接结构中，榫连结构的应用较为广泛，其作用是用来连接工作叶片和轮盘。虽然随着工程技术的进步，出现了通过焊接形成的整体叶盘结构，但由于造价、技