一种花键伸缩量计算方法

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112528401A(43)申请公布日2021.03.19(21)申请号202011402445.4(22)申请日2020.12.04(71)申请人中航通飞华南飞机工业有限公司地址519040广东省珠海市金海中路999号201B栋(72)发明人顾晨　屈宗源　丁倩　(74)专利代理机构中国航空专利中心11008代理人王世磊(51)Int.Cl.G06F30/15(2020.01)G06F30/17(2020.01)权利要求书2页说明书3页附图2页(54)发明名称一种花键伸缩量计算(57)摘要本发明涉及航空机械传动技术领域，具体涉及一种花键伸缩量计算方法。包括S1：将系统简化为仿真模型；S2：根据系统中第一连接设备(200)、第二连接设备(300)发生的变形量，将变形量输入仿真模型分别得到仿真模型中所述第一连接设备(200)，第二连接设备(300)的中心点及参考点变形后的位置；S3：根据所述步骤S1中的仿真模型进行模拟计算，得到仿真模型中所述目标设备(100)中心点变形后的位置；S4：根据第一连接设备(200)、第二连接设备(300)与目标设备(100)变形后的连接关系仿真计算得出所述目标设备(100)两端花键的最大伸缩量。本发明简化了系统模型，只需提供花键所连接设备变形量的条件下通过软件建模仿真计算出花键的最大伸缩量，可以在系统初步设计阶段提供较为可靠的数据参考；同时节约成本。CN112528401ACN112528401A权　利　要　求　书1/2页1.一种花键伸缩量计算方法，其特征在于，用于具有花键的传动或链接的部件或系统中，所述系统包括目标设备(100)，第一连接设备(200)，第二连接设备(300)；所述目标设备两端通过内外花键分别与所述第一连接设备(200)，第二连接设备(300)相连；所述第一连接设备(200)、所述第二连接设备(300)与所述目标设备(100)连接一侧上下对称位置分别各设置有两个参考点，所述第一连接设备(200)、第二连接设备(300)上的参考点与所述第一连接设备(200)、第二连接设备(300)、目标设备(100)中心点共面；计算方法具体包括以下步骤：S1：将系统简化为仿真模型；经简化的仿真模型包括所述目标设备(100)，第一连接设备(200)，第二连接设备(300)的中心点，以及所述第一连接设备(200)、所述第二连接设备(300)上的参考点，所述第一连接设备(200)、第二连接设备(300)与所述目标设备(100)两端的连接点；S2：根据系统中第一连接设备(200)，第二连接设备(300)发生的变形量，将变形量输入仿真模型分别得到仿真模型中所述第一连接设备(200)，第二连接设备(300)的中心点及参考点变形后的位置；S3：根据所述步骤S1中的仿真模型进行模拟计算，得到仿真模型中所述目标设备(100)中心点变形后的位置；S4：根据第一连接设备(200)、第二连接设备(300)与目标设备(100)变形后的连接关系仿真计算得出所述目标设备(100)两端花键的最大伸缩量。2.根据权利要求1所述的一种花键伸缩量计算方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括如下步骤：S101：在系统简化仿真模型模型中，所述第一连接设备(200)上的第一参考点记为A、第二参考点记为B、中心点记为a；所述第二连接设备(300)上的第一参考点记为C、第二参考点记为D、中心点记为b；所述目标设备(100)的中心点记为O，其两端与所述第一连接设备(200)、第二连接设备(300) 连接点分别记为G、H、；线段连接A、B、C、D,线段连接a、G、O、H、b；S102：在系统简化模型中，以目标设备(100)的中心点O点为原点作相对于目标设备(100)轴线GH的法线并与AC和BD相交于E、F。3.根据权利要求2所述的一种花键伸缩量计算方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括：在系统简化仿真模型模型中，根据E点在AC上的位置比例和F点在BD上的位置比例分别模拟计算出变形后E’和F’的位置；根据O点在EF上的位置比例模拟计算出变形后O’的位置，进一步得到目标设备(100)G’H’的位置。4.根据权利要求3所述的一种花键伸缩量计算方法，其特征在于，所述步骤S4具体包括如下步骤：S401：根据第一连接设备(200)、第二连接设备(300)与目标设备(100)变形后的连接关系仿真计算出前后第一连接设备(200)与目标设备(100)连接段aG和a’G’长度；以及变形前后第二连接设备(300)与目标设备(100)连接段bH和b’H’长度；S402：根据下式式一分别计算出目标设备(100)两端花键伸缩量L1、L2。L1＝a’G’‑aGL2＝b’H’‑bH  式一。5.根据权利要求4所述的一种花键伸缩量计算方法，其特征在于，L1、L2值为正示变形2CN112528401A权　利　要　求　书2/2页为拉伸，L1、L2值为负表示变形为收缩。6.根据权利要求3所述的一种花键伸缩量计算方法，其特征在于，GH段是刚性段。7.根据权利要求1‑6任意一项所述的一种花键伸缩量计算方法，其特征在于，该方法应用于应用于飞机襟翼系统传动。8.根据权利要求1所述的一种花键伸缩量计算方法，其特征在于，所述目标设备(100)可以为支撑轴承。3CN112528401A说　明　书1/3页一种花键伸缩量计算方法技术领域[0001]本发明涉及航空机械传动设计技术领域，系统在传递扭矩时，结构变形或是温度变化时需保证连接花键一定的搭接量，本发明具体涉及一种在系统设计时计算花键伸缩量的方法。背景技术[0002]目前机械系统中传递扭矩一般为通过液压马达输出扭矩，扭力杆、支撑件传递扭矩、作动器输出扭矩的形式，考虑到实际的飞机包线下，高低温环境、气动载荷作用下的机体变形，为了适应这种情况上述部件均会通过花键的形式来连接。[0003]为了保证足够的搭接量，在设计的时候需要充分考虑变形及环境影响，目前现有的花键伸缩量可通过专用测量设备测得，但所耗费成本较高并且步骤繁琐，另外，其测量结果并不一定能准确反应系统变形导致的最大伸缩量。发明内容[0004]本发明的目的：本发明提供了一种花键伸缩量计算方法，在已知花键所连接设备变形量的条件下通过软件建模仿真计算出花键的最大伸缩量。[0005]本方法是通过以下技术实现的：[0006]为了实现上述发明目的，提出一种花键伸缩量计算方法，其特征在于，用于具有花键的传动或连接的部件或系统中，所述系统包括目标设备100，第一连接设备200，第二连接设备300；所述目标设备两端通过内外花键分别与所述第一连接设备200，第二连接设备300相连；所述第一连接设备200、所述第二连接设备300与所述目标设备100连接一侧上下对称位置分别各设置有两个参考点，所述第一连接设备200、第二连接设备300上的参考点与所述第一连接设备200、第二连接设备300、目标设备100的中心点共面；[0007]计算方法具体包括以下步骤：[0008]S1：将系统简化为仿真模型；经简化的仿真模型包括所述目标设备100，第一连接设备200，第二连接设备300的中心点，以及所述第一连接设备200、所述第二连接设备300上的参考点，所述第一连接设备200、第二连接设备300与所述目标设备100两端的连接点；[0009]S2：根据系统中第一连接设备200、第二连接设备300发生的变形量，将变形量输入仿真模型分别得到仿真模型中所述第一连接设备200，第二连接设备300的中心点及参考点变形后的位置；[0010]S3：根据所述步骤S1中的仿真模型进行模拟计算，得到仿真模型中所述目标设备100中心点变形后的位置；[0011]S4：根据第一连接设备200、第二连接设备300与目标设备100变形后的连接关系仿真计算得出所述目标设备100两端花键的最大伸缩量。[0012]在一个可能的实施例中，所述步骤S1具体包括如下步骤：[0013]S101：在系统简化仿真模型中，所述第一连接设备200上的第一参考点记为A、第二4CN112528401A说　明　书2/3页参考点记为B、中心点记为a；所述第二连接设备300上的第一参考点记为C、第二参考点记为D、中心点记为b；所述目标设备100的中心点记为O，其两端与所述第一连接设备200、第二连接设备300连接点分别记为G、H、；线段连接A、B、C、D,线段连接a、G、O、H、b；[0014]S102：在系统简化模型中，以目标设备100的中心点O点为原点作相对于目标设备100轴线GH的法线并与AC和BD相交于E、F。[0015]在一个可能的实施例中，所述步骤S3具体包括：[0016]在系统简化仿真模型中，根据E点在AC上的位置比例和F点在BD上的位置比例分别模拟计算出变形后E’和F’的位置；根据O点在EF上的位置比例模拟计算出变形后O’的位置，得到目标设备G’H’的位置。[0017]在一个可能的实施例中，所述步骤S4具体包括如下步骤：[0018]S401：第一连接设备200与目标设备100连接段aG，变形后第一连接设备200与目标设备100连接段a’G’；第二连接设备300与目标设备100连接段bH，变形后第二连接设备300与目标设备100连接段b’H’；[0019]S402：根据下式式一分别计算出目标设备100两端花键伸缩量L1、L2。L1＝[0020]a’G’‑aG[0021]L2＝b’H’‑bH  式一[0022]进一步的，L1、L2值为正表示变形为拉伸，L1、L2值为负表示变形为收缩。[0023]在一个可能的实施例中，GH段是刚性段。[0024]在一个可能的实施例中,所述一种花键伸缩量计算方法应用于飞机襟翼系统传动。[0025]本方法具有以下有益效果：[0026]本发明简化了系统模型，在已知花键所连接设备变形量的条件下通过软件建模仿真计算出花键的最大伸缩量，根据计算的数值可以在系统初步设计阶段提供较为可靠的数据参考；同时有效节约成本，不需要经过工装设备来测量。附图说明[0027]图1是本发明系统结构示例图；[0028]其中：[0029]100‑目标设备、200‑第一连接设备、300‑第二连接设备；[0030]图2是本方法简化建模后仿真模型的示意图；[0031]图3是本发明具体实施方式系统结构示意图[0032]其中：1‑左侧扭力杆万向节、2‑左扭力杆内花键、3‑支撑轴承左外花键、4‑支撑轴承连接件、5‑支撑轴承右外花键、6‑右扭力杆内花键、7‑右侧扭力杆万向节。具体实施方式[0033]下面将结合本发明附图和实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的其他实施例，都属于本发明保护的范围。5CN112528401A说　明　书3/3页[0034]一种花键伸缩量计算方法，选用某机型襟翼系统中传动环节示例，如图3所示，传动部件如下：左侧扭力杆万向节1、左扭力杆内花键2、支撑轴承左外花键3、支撑轴承连接件4、支撑轴承右外花键5、右扭力杆内花键6、右侧扭力杆万向节7；[0035]左侧扭力杆右端为万向节1接头通过锁紧铆钉连接内花键2；[0036]内花键2与支撑轴承左外花键3通过渐开线齿啮合；[0037]支撑轴承右外花键5与右扭力杆内花键6通过渐开线齿啮合；[0038]右侧扭力杆左端万向节7接头通过锁紧铆钉连接内花键6；[0039]根据示例的连接关系，通过软件建模简化了连接模型，其中EF为对应产品支撑轴承连接件在机翼上所处站位与机翼后梁的交线，A、C为两侧后缘肋与机翼后梁的上交点，B、D为为两侧后缘肋与机翼后梁的下交点，a为左侧扭力杆左端点，b为右侧扭力杆右端点，GH为部件轴向尺寸，O点为对应部件机翼站位的安装点，其在后梁面上的投影为点O投，EF为部件站位面与后梁的交线；[0040]根据机翼变形后，后缘肋与后梁交点A、B、C、D的变化量计算出机翼变形后A’、B’、C’、D’的位置；[0041]根据E和F在AC和BD上的比例计算出机翼变形后E’和F’的位置；[0042]根据O投在EF上的比例计算出点O’在后梁面上的投影；[0043]根据O到后梁的直线距离计算出O’的位置；[0044]根据aG与a’G’的差值计算出变形后扭力杆的长度差；[0045]考虑部件的安装误差、花键的加工误差再加上计算出的aG与a’G’的差值，即花键的伸缩余量。[0046]本方法中若部件GH刚度不够，可按照上述计算方式计算出G、H点站位与后梁交点的位置以及根据其在AC和BD上的比例计算出机翼变形后的位置，再计算出G’和H’的位置。[0047]同样可以通过本方法初步计算机翼变形下，扭力杆前后的角度差，计算出万向节的角度余量。[0048]本发明简化了系统模型，在已知花键所连接设备变形量的条件下通过软件建模仿真计算出花键的最大伸缩量，根据计算的数值可以在系统初步设计阶段提供较为可靠的数据参考；同时有效节约成本，不需要经过工装设备来测量。6CN112528401A说　明　书　附　图1/2页图1图27CN112528401A说　明　书　附　图2/2页图38