[发明专利]可控斜撑离合器楔块设计方法

说明书

本发明公开了一种可控斜撑离合器楔块设计方法，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，通过设计确定楔块上凸轮圆弧半径、下凸轮圆弧圆心位置坐标或极坐标以及下凸轮圆弧半径。本发明采用完整的算法流程求解楔块上凸轮圆弧半径、下凸轮圆弧半径、及下凸轮圆弧相对于上凸轮圆弧的位置关系，楔块转角等设计关键参数，相较于原有斜撑离合器楔块系列化规格设计，增加了其使用的适应性，可更灵活地设计楔块以适应于不同的应用场景。能够根据接触力、楔角评价综合评价楔合性能最优的可控离合器楔块，获得可控斜撑离合器优良的传动性能。

技术领域

本发明属于机械零部件设计方法，具体涉及一种可控斜撑离合器楔块设计方法。

背景技术

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。在部分特殊的应用场合中，需要在离合器接合趋势的工况下(内外环处于使离合器接合的相对运动状态)使斜撑离合器楔块抬起脱离内环、不传递扭矩。

该种可控斜撑离合器如图1中所示，包括外环1、楔块2、弹簧3、控制架4和内环5组成，楔块2装配在外环1和内环5之间的环形空间内，其中楔块2的上部凸轮通过弹簧3嵌入安装在外环1的定位槽内部，通过控制架4控制楔块2绕上部凸轮进行摆动，使楔块的下部凸轮与内环5之间分离脱离，由于其与传统的斜撑离合器的结构不同，楔块的上、下凸轮圆弧尺寸的改变、上圆弧增加定位凹槽，使楔块可以保持在定位凹槽内运动，便于拨起楔块。

由于外环设置有定位凹槽的设计，需要在对斜撑离合器的楔块进行设计时考虑定位凹槽的参数，楔块设计引入了新的问题：一、楔块正常楔入过程中，赫兹接触应力过小，出现打滑现象，导致传递扭矩能力下降；二、楔块正常楔入过程中，楔块最大升程无法满足设计要求，出现翻转失效。而国内、外仅有的系列化的楔块无法满足需求，并且缺乏明确的设计方法指导正向设计，使得这种可控斜撑离合器楔块的设计难度大大增加。

发明内容

本发明解决的技术问题是：针对现有斜撑离合器的常规楔块设计方法不能够适应可控斜撑离合器的需要，提供一种针对可控斜撑离合器楔块的设计方法。

本发明采用如下技术方案实现：

可控斜撑离合器楔块设计方法，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；

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