[发明专利]一种防止旋转类多档位开关出现断点的方法

权利要求书

1.一种防止旋转类多档位开关出现断点的方法，旋转类多档位开关具有动势能转换机构及档位转换机构，其特征在于，依次执行下列步骤，

步骤一，确定动势能转换机构与档位转换机构的串联装配形式，两者处于同轴状态；

步骤二，确定动势能转换机构的储能角度θ_储，选用刚度系数为k₁的压簧，确定压簧安装初始力矩M₀及压簧安装半径r_簧；

步骤三，经过合理的限位装置与结构设计后，确定动势能转换机构的扭矩单调递增，最大储能扭矩M_储以及弹性势能E_P；

在动势能装换机构中对称安装2m个，m≥1，以形成力偶矩，储能角度θ_储通过开关的结构设计确定，并通过限位结构限制；

步骤四，在档位切换装置上，选择能够保证扭矩单调递增的定位机构，确定定位零件数量n，楔形角θ_楔，楔形边对应的转角α，平滑段转角γ，选用n个刚度系数为k₂的压簧，确定对应的弹簧力F_定，档位切换装置的定位机构为燕尾形状，由带燕尾槽的转动件与直线滑动件配合定位，燕尾槽数量为kn，k≥1，直线滑动件数量为n，楔形边对应的转角α应小于θ_储，平滑段转角γ应小于θ_储，平滑段采用圆弧结构；

步骤五，确定档位切换时的最大扭矩M_d，以及与储能机构形成的扭矩差△M，当直线滑动件的尖端对应转动件楔形边的终点时，达到档位切换时的最大扭矩，在此之前动势能转换机构已经达到了最大扭矩，进一步得出扭矩差△M；以及，

步骤六，确定档位转换机构的转动惯量J，在扭矩差下的角加速度β，档位转换时间t。

2.根据权利要求1所述的一种防止旋转类多档位开关出现断点的方法，其特征在于，动势能转换机构的最大储能扭矩M_储，其与储能角度θ_储，刚度系数为k₁的压簧，压簧安装初始力矩M₀，压簧安装半径r_簧相关，有如下关系式：

M_储＝M₀+k₁·θ_储·r_簧

最大弹性势能有如下关系式：

3.根据权利要求1所述的一种防止旋转类多档位开关出现断点的方法，其特征在于，动势能装换机构中对称安装的压簧，其安装数量应保证为偶数以形成力偶矩。

4.根据权利要求1所述的一种防止旋转类多档位开关出现断点的方法，其特征在于，档位切换装置的双楔形定位机构为燕尾形状，由转动件与直线滑动件配合定位。转动件的外廓为楔形直边与圆弧段组成，两条楔形直边组成一个燕尾槽，其与直线滑动件的数量呈倍数关系，并确保在旋转时，过渡尖端始终与直线滑动件的直边接触，两者之间的作用力方向始终不变。

5.根据权利要求1所述的一种防止旋转类多档位开关出现断点的方法，其特征在于，最大扭矩M_d，其应根据下述步骤确定：

A：令转动件逆时针转动任意角度θ，此时转动件过渡尖端与圆心的连线和直线滑动件之间的夹角表达式如下：

δ＝0.5θ_楔-α+θ

B：此时直线滑动件受到弹簧k₂的力表达式如下：

F_定＝k₂·sin(δ)+τ

其中τ与档位切换装置的设计尺寸有关

C：将受力进行正交分解，分解角表达式如下：

θ_分解＝90°-γ-θ-0.5θ_楔+2α

D：确定最终的力矩表达式

M_d＝[nP·sin(δ)-Q]·sin(θ_分解)+[μnP·sin(δ)-μQ]·cos(θ_分解)

其中，μ为材料之间的动摩擦系数，P、Q与档位切换装置的尺寸设计有关。