[发明专利]可控斜撑离合器楔块设计方法

权利要求书

1.可控斜撑离合器楔块设计方法，其特征在于：所述楔块包括分别与内环和外环的滚道抵接的上凸轮和下凸轮，以所述上凸轮圆弧的圆心为坐标原点，所述下凸轮圆弧的圆心坐标为(x,y)，其极坐标表达形式为(z,ρ)，其中z为圆心距，ρ为圆心与x轴正半轴夹角，所述设计方法确定以下三个参数：上凸轮圆弧半径r_o、下凸轮圆弧圆心位置坐标(x,y)或极坐标(z,ρ)以及下凸轮圆弧半径r_i；

具体设计步骤如下：

步骤一，根据离合器应用场景的扭矩T、转速工况n_o，依据系列化的斜撑离合器规格参数，初步确定内外滚道差J、内环内径R_id、内环外径R_i、外环凹槽底部等效内径R_o、外环外径R_od、楔块数量n、楔块宽度b、楔块长度l，以及根据楔块所采用的材料属性确定材料的泊松比v、弹性模量E；

步骤二，根据上述参数结合楔块需要摆动抬起的高度需求，通过动力学仿真，确定上凸轮对接的外环定位槽的半径r_ao以及楔块上凸轮圆弧半径r_o，并根据楔块抬起摆动的高度和干涉判断原则，确定楔块数量；

步骤三，以上凸轮圆弧的圆心为中心建立笛卡尔坐标系，取(z,ρ)下凸轮圆弧圆心坐标变量，求得与内环相切的下凸轮圆弧半径r_i；下凸轮半径r_i的求解公式为：

步骤四，根据以上三个步骤得到的各参数，代入以下几何约束方程公式进行计算，

V＝W+Ψ

其中，Ω为楔块转角，Ψ为楔块上凸轮圆弧与外环内圈的交点和楔块下凸轮圆弧与内环的交点到离合器中心点的夹角；W为楔块的外楔角；V为楔块的内楔角，计算得到的楔块转角Ω与内楔角V；然后根据计算得到的楔块转角Ω与内楔角V通过如下力学方程进行计算：

其中，N_i为内环对楔块上凸轮的支持力，N_o为外环对楔块上凸轮的支持力；

步骤五，根据离合器应用工况计算出的楔块所受载荷，根据厚壁圆筒定理、赫兹接触定理及弹性变形公式，计算出楔块、内环、外环的变形量，将变形后的楔块、内环、外环尺寸参数更新至楔块、内环及外环的尺寸中，重新计算步骤四、五至楔块转角不再变化，剔除楔块转角Ω过大或不正常的数据，并记录符合要求的楔块参数及其对应转角、楔角、法向力及变形参数；

剔除楔块转角Ω过大或不正常的数据具体公式如下：

V≤arctanμ

0≤Ω≤π/8

ImΩ＝0

其中，μ表示楔块与内、外环之间的摩擦系数；

步骤六，将筛选出来的楔块参数对应的转角、楔角、法向力及变形参数进行比较，得到最优数据；将筛选出来的楔块参数对应的转角、楔角、法向力及变形参数进行比较的具体公式为：

其中a、b分别为ΔV、N_o的无量纲化系数t_min为最优评价指标值；

步骤七，根据步骤六求得的上凸轮圆弧半径r_o、下凸轮圆弧半径r_i及下凸轮圆弧圆心位置坐标(x,y)或极坐标(z,ρ)以及楔块转角Ω，在二维图中绘制建立楔块的几何模型，在下凸轮圆弧对应楔块转角初始侧和结束侧增加冗余角度Ω₀，确定下凸轮的圆弧位置范围，并根据确定的下凸轮圆弧轮廓线，补充上凸轮圆弧和下凸轮圆弧两侧的直线或弧线使其构成一个楔块轮廓，并根据干涉判断原则，修整轮廓。

2.根据权利要求1所述的可控斜撑离合器楔块设计方法，所述外环定位槽半径r_ao小于或等于外环内径R_o。

3.根据权利要求2所述的可控斜撑离合器楔块设计方法，所述步骤二中的干涉判断原则为楔块绕上凸轮圆弧圆心朝楔出方向旋转抬起至与内环分离0.5mm时，楔块的另一侧是否会与相邻楔块碰撞。