(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211186549.5 (22)申请日 2022.09.28 (71)申请人 中国航发四川燃气涡轮 研究院 地址 610500 四川省成 都市新都区新都学 府路999号 (72)发明人 黄维娜　程域钊　余剑　查海勇　 刘强军　程前　邓磊　谢强　 林凡迪　刘海祥　何爱杰　李晓明　 (74)专利代理 机构 北京清大紫荆知识产权代理 有限公司 1 1718 专利代理师 周晓飞 (51)Int.Cl. G06F 30/17(2020.01) F01D 5/30(2006.01) G06F 111/04(2020.01)G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种尺寸约束下的低接触应力榫连结构设 计方法 (57)摘要 本发明涉及涡轮叶片榫连结构技术领域， 公 开了一种尺寸约束下的低接触应力榫连结构设 计方法， 在榫连结构尺寸边界和工作面轮廓和非 工作面轮廓尺寸约束下， 确定齿顶圆弧； 根据确 定的齿顶圆弧， 确定工作面转接圆弧， 非工作面 转接圆弧。 本发明中的设计方法易于理解、 操作 流程简单， 可以在保证接触面直线段的长度不变 的情况下， 采用三段圆弧转接和圆弧半径匹配设 计， 解决榫连结构尺寸约束和低接触应力要求的 越来越突出的矛盾， 可满足先进航空发动机研制 需求。 可在保持常规榫连结构尺 寸限制和工作面 直线段长度情况下， 仅采用三段圆弧转接结构， 增大与工作面的转接圆弧半径， 可降低最大接触 应力， 减少微动磨损， 增 加榫连结构寿 命。 权利要求书2页 说明书5页 附图6页 CN 115270359 A 2022.11.01 CN 115270359 A 1.一种尺寸约束下的低接触 应力榫连 结构设计方法， 其特 征在于， 包括如下步骤： 步骤1、 确定榫连结构尺寸边界， 包括榫连结构的轮缘凸块喉部最小尺寸、 叶片喉部最 小尺寸、 榫连 结构高度尺寸； 步骤2、 确定榫齿和对应 轮缘的工作面轮廓和非工作面轮廓； 步骤3、 在榫连结构尺寸边界和工作面轮廓和非工作面轮廓尺寸约束下， 确定榫齿的齿 顶圆弧和对应 轮盘上的齿根圆弧； 步骤4、 根据齿顶圆弧和齿根圆弧， 分别确定齿顶圆弧和齿根圆弧与对应工作面轮廓的 工作面转接圆弧， 以及对应非工作面轮廓与齿顶圆弧、 齿根圆弧的对应非工作面 转接圆弧。 2.根据权利要求1所述的尺寸约束下的低接触应力榫连结构设计方法， 其特征在于， 步 骤1中根据叶片、 轮盘的轮缘凸块的载荷和喉部拉伸应力要求确定榫连结构的轮缘凸块喉 部最小尺寸、 叶片喉部最小尺寸、 榫连 结构高度尺寸。 3.根据权利要求1所述的尺寸约束下的低接触应力榫连结构设计方法， 其特征在于， 步 骤2中根据 尺寸边界和强度设计要求， 选择榫头齿厚、 齿 形角、 齿数参数， 分别确定榫齿的工 作面轮廓和非工作面轮廓， 以及对应 轮盘的工作面轮廓和非工作面轮廓。 4.根据权利要求1所述的尺寸约束下的低接触应力榫连结构设计方法， 其特征在于， 步 骤3中齿顶圆弧、 齿根圆弧的参数确定流 程为： 根据喉部最小尺寸， 选取叶片榫齿和轮缘凸块轴向间隙， 根据轴向间隙确定 叶片榫齿 和轮盘齿根轴向边界曲线； 将叶片榫齿和轮盘齿根的工作面轮廓和非工作面轮廓延长至对应的轴向边界曲线上， 在对应边界曲线上的两个交点之间的线段长度分别为对应齿顶圆弧和齿根圆弧的设计高 度基准； 分别根据齿顶圆弧和齿根圆弧对应的设计 高度基准确定齿顶圆弧、 齿根 圆弧的半径值 和高度值， 所述高度值分别为齿顶 圆弧、 齿根圆弧的圆心分别与对应工作面轮廓的延长线 与对应轴向边界曲线交点连线在轴向边界线上的投影长度； 分别确定齿顶圆弧、 齿根圆弧的位置， 使齿顶圆弧、 齿根圆弧与对应的轴向边界曲线相 切。 5.根据权利要求4所述的尺寸约束下的低接触应力榫连结构设计方法， 其特征在于， 齿 顶圆弧的半径值为圆弧设计高度基准值的0.2～0.6倍， 高度值为圆弧设计高度基准值的 0.15～0.25倍； 齿根圆弧的半径值为齿根圆弧设计高度基准值的1.5～2倍， 高度值为齿根 圆弧设计高度基准 值的0.3～0.5倍。 6.根据权利要求1所述的尺寸约束下的低接触应力榫连结构设计方法， 其特征在于， 步 骤4中工作面轮廓与齿顶圆弧或齿根圆弧的工作面转接圆弧确定流程为： 根据齿顶圆弧、 齿 根圆弧， 以及 对应的工作面轮廓， 选择对应工作面转接圆弧的半径， 并使工作面转接圆弧与 工作面轮廓、 以及对应的齿顶圆弧或齿根圆弧相切。 7.根据权利要求6所述的尺寸约束下的低接触应力榫连结构设计方法， 其特征在于， 齿 顶圆弧的工作面转接圆弧半径范围为齿顶圆弧半径的1.5～3倍， 齿根圆弧的工作面转接圆 弧半径范围为齿根圆弧半径的0.5～0.8倍。 8.根据权利要求1所述的尺寸约束下的低接触应力榫连结构设计方法， 其特征在于， 步 骤4中非工作面轮廓与对应的齿顶 圆弧或齿根圆弧的非工作面转接圆弧的确定流程为： 根权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115270359 A 2据齿顶圆弧、 齿根圆弧， 以及对应的非工作面轮廓， 选择对应非工作面转接圆弧的半径， 并 使非工作面 转接圆弧与工作面轮廓、 以及对应的齿顶圆弧或齿根圆弧相切。 9.根据权利要求8所述的尺寸约束下的低接触应力榫连结构设计方法， 其特征在于， 齿 顶圆弧的非工作面转接圆弧的半径是齿顶圆弧半径的2～ 4倍， 齿根圆弧的非工作面转接圆 弧的半径是齿根圆弧半径的1.5～ 2倍。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115270359 A 3