基于貝塞爾曲線的液力變矩器二維葉片型線構(gòu)造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及車輛傳動系統(tǒng)領(lǐng)域，具體涉及一種基于貝塞爾曲線的液力變矩器二維 葉片型線構(gòu)造方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 葉柵系統(tǒng)設(shè)計是液力變矩器設(shè)計的核心，直接影響液力變矩器的性能。
[0003] 傳統(tǒng)液力變矩器葉柵設(shè)計方法為基于一維束流理論的環(huán)量分配法或等角變換法。 環(huán)量分配法的基本設(shè)計思想是循環(huán)圓中間流線上兩元線間每增加相同的弧長，液流沿葉片 中間流線應(yīng)增加相同的環(huán)量，以此保證流道內(nèi)流動狀態(tài)良好。使用此方法設(shè)計葉片與骨線 角度有關(guān)，而與厚度無關(guān)，且當(dāng)葉片曲率變化較大時，易出現(xiàn)較大扭曲，使設(shè)計出來的葉片 制造困難。等角變換法是在束流理論確定葉片入、出口角的基礎(chǔ)上，使用直線-拋物線-直 線的方式構(gòu)造葉片中弧線，再給定加厚規(guī)律對其進(jìn)行加厚得到葉片展開圖。傳統(tǒng)的二維葉 片造型方法，適應(yīng)性及靈活性較差，且葉片型線二階導(dǎo)數(shù)和曲率均不連續(xù)，導(dǎo)致葉片水力特 性較差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 有鑒于此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供了一種基于貝塞爾曲線的液力變矩器 二維葉片型線構(gòu)造方法。采用該方法在對二維葉片型線進(jìn)行構(gòu)造，該方法設(shè)計靈活性及適 應(yīng)性高，全葉型二階導(dǎo)數(shù)連續(xù)、曲率連續(xù)無突變，可直接通過定義關(guān)鍵幾何參數(shù)進(jìn)行葉片型 線構(gòu)造，有利于后續(xù)液力變矩器的性能優(yōu)化。
[0005] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明包括以下步驟：
[0006] 步驟1 :給定液力變矩器的循環(huán)圓，該循環(huán)圓包括葉片入口邊、葉片出口邊；
[0007] 步驟2 :由給定的單元骨線關(guān)鍵幾何參數(shù)求得單元葉片骨線首尾兩段三次貝塞爾 曲線控制點矩陣，將獲得的首尾兩段三次貝塞爾曲線控制點矩陣經(jīng)旋轉(zhuǎn)、縮放獲得實際葉 片骨線控制點矩陣，構(gòu)造實際葉片骨線；
[0008] 步驟3 :單元葉片厚度分布由兩段三次貝塞爾曲線及入、出口圓弧過渡構(gòu)成，由給 定的厚度分布關(guān)鍵幾何參數(shù)求得首尾兩段三次貝塞爾曲線控制點矩陣以及入、出口圓弧圓 心和半徑坐標(biāo)，經(jīng)縮放獲得實際葉片厚度控制點矩陣和實際入、出口邊圓心、半徑坐標(biāo)，進(jìn) 而構(gòu)造實際葉片厚度。
[0009] 步驟4 :將葉片厚度分布疊加到葉片骨線上，獲得葉片二維型線。
[0010] 所述步驟2具體包括：
[0011] 單元葉片骨線首段貝塞爾曲線控制點矩陣Pgs為：
【主權(quán)項】
1. 一種基于貝塞爾曲線的液力變矩器二維葉片型線構(gòu)造方法，其特征在于，包括以下 步驟： 步驟1:給定液力變矩器的循環(huán)圓，該循環(huán)圓包括葉片入口邊、葉片出口邊； 步驟2:由給定的單元骨線關(guān)鍵幾何參數(shù)求得單元葉片骨線首尾兩段三次貝塞爾曲線 控制點矩陣，將獲得的首尾兩段三次貝塞爾曲線控制點矩陣經(jīng)旋轉(zhuǎn)、縮放獲得實際葉片骨 線控制點矩陣，構(gòu)造實際葉片骨線； 步驟3 :單元葉片厚度分布由兩段三次貝塞爾曲線及入、出口圓弧過渡構(gòu)成，由給定的 厚度分布關(guān)鍵幾何參數(shù)求得首尾兩段三次貝塞爾曲線控制點矩陣以及入、出口圓弧圓心和 半徑坐標(biāo)，經(jīng)縮放獲得實際葉片厚度控制點矩陣和實際入、出口邊圓心、半徑坐標(biāo)，進(jìn)而構(gòu) 造實際葉片厚度。 步驟4:將葉片厚度分布疊加到葉片骨線上，獲得葉片二維型線。
2. 如權(quán)利要求1所述的基于貝塞爾曲線的液力變矩器二維葉片型線構(gòu)造方法，其特征 在于，所述步驟2具體包括： 單元葉片骨線首段貝塞爾曲線控制點矩陣Pgs為：
單元葉片骨線尾段貝塞爾曲線控制點矩陣Pm為：
其中，ae和a。為單元葉片骨線入口角、出口角，單元葉片骨線峰值坐標(biāo) (<，<)，<為單元葉片骨線首段貝塞爾曲線終點曲率，ygsl為單元葉片骨線首段貝塞爾 曲線第二個控制點y軸的值；
直接對單元葉片骨線首尾貝塞爾曲線控制點進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，得到旋轉(zhuǎn)后單元葉片骨線首尾 兩段貝塞爾曲線控制點矩陣Pg^roi^Pg^rot: (4) 其中，P為給定的葉片旋轉(zhuǎn)角； 通過放大倍數(shù)，接對旋轉(zhuǎn)后貝塞爾曲線控制點矩陣進(jìn)行放大，實現(xiàn)對葉片骨線貝塞爾 曲線的放大，得到葉片骨線實際首尾兩段貝塞爾曲線控制點矩陣Pgs_real、Pgw_real:
其中，tg為放大倍數(shù)，L為葉片內(nèi)環(huán)由入口到出口循環(huán)圓長度； 獲得實際葉片貝塞爾曲線控制點后，構(gòu)造實際葉片骨線。
3.如權(quán)利要求1所述的基于貝塞爾曲線的液力變矩器二維葉片型線構(gòu)造方法，其特征 在于，所述步驟3具體包括： 單元葉片厚度首段貝塞爾曲線控制點矩陣為：
里元卟片匡麼匡段ro塞爾曲錄掉削占鉅咗為.
其中，|^和|3。為單元葉片厚度分布入口處楔角、出口處楔角，單元葉片厚度峰值坐標(biāo) (^，乂），A為厚度峰值處曲率半徑，匕為單元厚度分布入口半徑，r。為單元厚度分布出 口半徑；Ths2S首段曲線第二個控制點橫坐標(biāo)占首段曲線X方向長度的比例，Thw3為尾段 曲線第三個控制點橫坐標(biāo)占尾段曲線X方向長度的比例：
其中，Xhsl表示首段曲線第二個控制點橫坐標(biāo)，xhw2表示尾段曲線第三個控制點橫坐 標(biāo)； 單元葉片厚度分布由貝塞爾曲線及入、出口處的圓弧過渡構(gòu)成；入口、出口圓弧過渡圓 心及半徑坐標(biāo)：
其中，rjPr,。分別表示入口、出口圓弧半徑，xjPyM表示入口圓弧圓心坐標(biāo)，X,。和yro表示出口圓弧圓心坐標(biāo)； 單元葉片厚度分布總弦長lh: lh= 1+rre+rr〇-rresin(|3e)_rrosin(|30) (12) 對單元葉片厚度分布進(jìn)行放大，獲得實際葉片厚度分布； 厚度縮放比例Th:
(13) 其中，&為實際葉片入口厚度半徑，R。為實際葉片出口厚度半徑； 實際葉片厚度分布首尾貝塞爾曲線控制點Phs_real、Phw_real為：
獲得實際葉片厚度分布貝塞爾曲線控制點后，構(gòu)造實際葉片厚度分布貝塞爾曲線，實 際葉片厚度分布圓弧過渡的圓心及半徑：
其中，RjPR分別表示實際入口、出口圓弧半徑，X,6和Y表示入口圓弧圓心坐標(biāo)，X和Yr。表示出口圓弧圓心坐標(biāo)。
【專利摘要】本發(fā)明公開一種基于貝塞爾曲線的液力變矩器二維葉片型線構(gòu)造方法，將貝塞爾曲線用于液力變矩器葉片的設(shè)計中，在給定液力變矩器的循環(huán)圓后，利用兩段三次貝塞爾曲線控制點矩陣構(gòu)造單元葉片骨線控制點矩陣及單元葉片厚度分布控制點矩陣，對構(gòu)造的單元葉片骨線控制點矩陣進(jìn)行旋轉(zhuǎn)、放大獲得實際葉片骨線控制點矩陣，同時單元葉片厚度分布控制點矩陣進(jìn)行放大獲得實際葉片厚度分布控制點矩陣，獲得實際葉片骨線控制點矩陣和實際葉片厚度分布控制點矩陣后，用三次貝塞爾曲線構(gòu)造葉片骨線和實際葉片厚度分布，最后將獲得的實際葉片厚度分布疊加到獲得的實際葉片骨線上最終獲得葉片二維型線。本發(fā)明能夠增加二維葉片型線的設(shè)計的魯棒性、適應(yīng)性及靈活性，設(shè)計參數(shù)簡潔、直觀。
【IPC分類】F16H41-28
【公開號】CN104613157
【申請?zhí)枴緾N201510036723
【發(fā)明人】劉城, 閆清東, 魏巍, 柯志芳
【申請人】北京理工大學(xué)
【公開日】2015年5月13日
【申請日】2015年1月26日