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(dòng)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(jì)是液力變矩器設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)思想是循環(huán)圓中間流線上兩元線間每增加相同的弧長(zhǎng)，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(dòng)狀態(tài)良好。使用此方法設(shè)計(jì)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(shí)，易出現(xiàn)較大扭曲，使設(shè)計(jì)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(duì)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(duì)二維葉片型線進(jìn)行構(gòu)造，該方法設(shè)計(jì)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(diǎn)矩陣，將獲得的首尾兩段三次貝塞爾曲線控制點(diǎn)矩陣經(jīng)旋轉(zhuǎn)、縮放獲得實(shí)際葉 片骨線控制點(diǎn)矩陣，構(gòu)造實(shí)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(diǎn)矩陣以及入、出口圓弧圓 心和半徑坐標(biāo)，經(jīng)縮放獲得實(shí)際葉片厚度控制點(diǎn)矩陣和實(shí)際入、出口邊圓心、半徑坐標(biāo)，進(jìn) 而構(gòu)造實(shí)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(diǎn)矩陣Pgs為：
【主權(quán)項(xiàng)】
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(diǎn)矩陣，將獲得的首尾兩段三次貝塞爾曲線控制點(diǎn)矩陣經(jīng)旋轉(zhuǎn)、縮放獲得實(shí)際葉片骨 線控制點(diǎn)矩陣，構(gòu)造實(shí)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(diǎn)矩陣以及入、出口圓弧圓心和 半徑坐標(biāo)，經(jīng)縮放獲得實(shí)際葉片厚度控制點(diǎn)矩陣和實(shí)際入、出口邊圓心、半徑坐標(biāo)，進(jìn)而構(gòu) 造實(shí)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(diǎn)矩陣Pgs為：
單元葉片骨線尾段貝塞爾曲線控制點(diǎn)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(diǎn)曲率，ygsl為單元葉片骨線首段貝塞爾 曲線第二個(gè)控制點(diǎn)y軸的值；
直接對(duì)單元葉片骨線首尾貝塞爾曲線控制點(diǎn)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(diǎn)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(duì)旋轉(zhuǎn)后貝塞爾曲線控制點(diǎn)矩陣進(jìn)行放大，實(shí)現(xiàn)對(duì)葉片骨線貝塞爾 曲線的放大，得到葉片骨線實(shí)際首尾兩段貝塞爾曲線控制點(diǎn)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(zhǎng)度； 獲得實(shí)際葉片貝塞爾曲線控制點(diǎn)后，構(gòu)造實(shí)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(diǎn)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(gè)控制點(diǎn)橫坐標(biāo)占首段曲線X方向長(zhǎng)度的比例，Thw3為尾段 曲線第三個(gè)控制點(diǎn)橫坐標(biāo)占尾段曲線X方向長(zhǎng)度的比例：
其中，Xhsl表示首段曲線第二個(gè)控制點(diǎn)橫坐標(biāo)，xhw2表示尾段曲線第三個(gè)控制點(diǎn)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(zhǎng)lh: lh= 1+rre+rr〇-rresin(|3e)_rrosin(|30) (12) 對(duì)單元葉片厚度分布進(jìn)行放大，獲得實(shí)際葉片厚度分布； 厚度縮放比例Th:
(13) 其中，&為實(shí)際葉片入口厚度半徑，R。為實(shí)際葉片出口厚度半徑； 實(shí)際葉片厚度分布首尾貝塞爾曲線控制點(diǎn)Phs_real、Phw_real為：
獲得實(shí)際葉片厚度分布貝塞爾曲線控制點(diǎn)后，構(gòu)造實(shí)際葉片厚度分布貝塞爾曲線，實(shí) 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(shí)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(jì)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(diǎn)矩陣構(gòu)造單元葉片骨線控制點(diǎn)矩陣及單元葉片厚度分布控制點(diǎn)矩陣，對(duì)構(gòu)造的單元葉片骨線控制點(diǎn)矩陣進(jìn)行旋轉(zhuǎn)、放大獲得實(shí)際葉片骨線控制點(diǎn)矩陣，同時(shí)單元葉片厚度分布控制點(diǎn)矩陣進(jìn)行放大獲得實(shí)際葉片厚度分布控制點(diǎn)矩陣，獲得實(shí)際葉片骨線控制點(diǎn)矩陣和實(shí)際葉片厚度分布控制點(diǎn)矩陣后，用三次貝塞爾曲線構(gòu)造葉片骨線和實(shí)際葉片厚度分布，最后將獲得的實(shí)際葉片厚度分布疊加到獲得的實(shí)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(jì)的魯棒性、適應(yīng)性及靈活性，設(shè)計(jì)參數(shù)簡(jiǎn)潔、直觀。
【IPC分類】F16H41-28
【公開號(hào)】CN104613157
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510036723
【發(fā)明人】劉城, 閆清東, 魏巍, 柯志芳
【申請(qǐng)人】北京理工大學(xué)
【公開日】2015年5月13日
【申請(qǐng)日】2015年1月26日