[发明专利]一种航空发动机静叶片联调机构优化设计方法

权利要求书

1.一种航空发动机静叶片联调机构优化设计方法，其特征在于：通过齐次坐标法和图解法结合MATLAB软件求解出两级联调机构的运动学方程；

根据两级曲柄之间的转动关系，通过两级运动学方程推导出两级摇臂转动关系方程；

通过摇臂转动关系方程，应用遗传算法对两级联调机构中的关键构件进行联合优化；

两级联调机构包括第零级联调机构和第一级联调机构，第一级联调机构与第零级联调机构是对称结构；

每级联调机构都由曲柄、连杆、支座、联动环、摇臂、叶片组成，级间由级间连杆相连；

曲柄绕曲柄旋转轴转动、摇臂绕叶片旋转轴转动、联动环在绕机匣中心轴转动的同时沿机匣中心轴作轴向移动；

机构的基坐标系建立在初始状态下第零级联动环的旋转中心；

第零级摇臂和联动环转过的弦长在X轴方向的分量相等，即摇臂长度乘以摇臂转过角度的正弦值的大小与联动环半径乘以联动环转过角度的正弦值的大小相等，即S与S₀相等；

由此求解出第零级摇臂转动角度ω₀和联动环转动角度β₀的关系；

另外，还能得出联动环沿机匣中心轴所作的轴向平移位移t₀的大小等于摇臂长度减去摇臂长度乘以摇臂转动角度的余弦值；

第零级曲柄、联动环、连杆、机架构成一个含有一个转动副、两个球铰副、一个圆柱副的空间连杆机构；

运用拆杆法求解这部分机构的运动方程，拆去连杆，用齐次坐标法求解出运动前后曲柄端点(α₀、a₁)的坐标以及联动环端点(b₀、b₁)的坐标，利用杆长条件，最终可以推导出第零级曲柄转动角度θ₀和联动环转动角度β₀之间的关系方程；

再结合之前求出的第零级摇臂转动角度ω₀和联动环转动角度β₀之间的关系，消去联动环的转动角度β₀，即可求出第零级曲柄转动角度θ₀和摇臂的转动角度ω₀的关系方程，即第零级联调机构运动方程，通过此方程可以分析第零级联调机构的运动规律。

2.根据权利要求1所述的航空发动机静叶片联调机构优化设计方法，其特征在于，杆长条件为运动前后曲柄端点和联动环端点之间的距离不变。

3.根据权利要求2所述的航空发动机静叶片联调机构优化设计方法，其特征在于，两级曲柄通过级间连杆相连，两级曲柄和级间连杆以及机架构成平行四边形机构，所以两级曲柄的转动角度相同，即θ₀与θ₁大小相等，方向相反；

由于两级联调机构是对称关系，所以两级构件的运动规律相同，只是运动的方向相反，由第一级曲柄转动角度θ₁和联动环的转动角度β₁关系方程以及第一级摇臂转动角度ω₁和联动环转动角度β₁关系方程可以推导出第一级曲柄转动角度θ₁和第一级摇臂转动角度ω₁关系方程，即第一级联调机构运动方程；

通过第一级联调机构运动方程可以分析第一级联调机构的运动规律；

利用第零级曲柄和第一级曲柄转动角度大小相等的条件，通过第零级和第一级联调机构运动方程，可以推导出两级联调机构摇臂转动关系方程。

4.根据权利要求3所述的航空发动机静叶片联调机构优化设计方法，其特征在于，

两级摇臂转动关系曲线的每条曲线都是一条弧线，利用这条弧形曲线可以和目标曲线进行拟合：即通过两级联调机构摇臂转动关系方程，利用遗传算法，以实际曲线和目标曲线的拟合程度为目标，对两级机构中的构件进行联合优化。

5.根据权利要求4所述的航空发动机静叶片联调机构优化设计方法，其特征在于，优化的目的是两级摇臂转动角度呈二倍关系的基础上，使两级摇臂转动角速度也呈二倍关系，优化对象是两级曲柄可调端长度以及可调端、固定端夹角。