航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的雙速傳動(dòng)裝置及主要構(gòu)件設(shè)計(jì)與加工路線制定.doc

1、目錄1 引言.11.1 航空發(fā)動(dòng)機(jī)的重要性 .11。2 航空燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)的現(xiàn)狀與發(fā)展 .11.3 選題的目的和意義 .21.4 本課題研究的問題 .22 附件傳動(dòng)系統(tǒng).32。1 附件傳動(dòng)系統(tǒng)的工作條件和設(shè)計(jì)要求 .42。2 航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)中雙速傳動(dòng)裝置概述 .42。3 航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)中雙速傳動(dòng)裝置工作原理 .52.4 燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)過程 .62.5 棘輪式齒輪 .73 航空齒輪.93。1 航空齒輪加工現(xiàn)狀與發(fā)展 .93。2 航空傳動(dòng)齒輪構(gòu)件對(duì)材料技術(shù)的要求 .93。3 國內(nèi)外航空發(fā)動(dòng)機(jī)齒輪材料 .103。3.1 幾種齒輪材料的工藝性.113.3。2 齒輪材料的發(fā)展前景.114 棘輪式

2、齒輪設(shè)計(jì).134。1 參數(shù)輸入 .134.2 輪齒參數(shù)的一般設(shè)計(jì)原則 .134.3 齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)參數(shù)、許用應(yīng)力與精度選擇 .134.3.1 小齒輪齒數(shù) z1 的選擇.144。3。2 齒寬系數(shù) d 的選擇.144。3。3 齒輪傳動(dòng)的許用應(yīng)力.154。3.4 齒輪精度的選擇 .174.4 雙速傳動(dòng)裝置中齒輪傳動(dòng)比的確定 .184.4。1 齒輪具體參數(shù)計(jì)算.195 齒輪主要制造方法.266 棘輪式齒輪的加工工藝.286。1 棘輪式齒輪主體加工規(guī)程 .296.2 棘輪軸的加工工藝規(guī)程 .316。3 零件組合焊接 .327 結(jié)論.34參考文獻(xiàn).35致謝.361 1 引言引言 隨著燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展，

3、推重比的要求越來越高,就要求盡量減輕發(fā)動(dòng)機(jī)中部件的數(shù)量和結(jié)構(gòu)重量，減小發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)尺寸，以符合未來飛機(jī)制造的需要。1 1。1 1 航空發(fā)動(dòng)機(jī)的重要性航空發(fā)動(dòng)機(jī)的重要性航空發(fā)動(dòng)機(jī)的作用是非常重要的，其性能的好壞直接影響著飛機(jī)的飛行性能、可靠性及經(jīng)濟(jì)性，因此,它被喻為飛機(jī)的“心臟”。由于航空發(fā)動(dòng)機(jī)要在高溫、高壓、高轉(zhuǎn)速和高負(fù)荷的環(huán)境中長(zhǎng)期反復(fù)地工作,而且還要求具有重量輕、體積小、推力大、使用安全可靠及經(jīng)濟(jì)性好等特點(diǎn)，因此,必須要有很強(qiáng)的設(shè)計(jì)、加工及制造能力，是一種典型的技術(shù)密集型產(chǎn)品。航空發(fā)動(dòng)機(jī)研制周期長(zhǎng),技術(shù)難度大，耗費(fèi)資金多，不是每一個(gè)國家都可以研制生產(chǎn)的。因此，雖然目前世界上可以研制生產(chǎn)飛機(jī)

4、的國家并不少，但具備獨(dú)立研制航空發(fā)動(dòng)機(jī)能力的國家卻只有美、俄、英、法、中等少數(shù)幾個(gè).在某種意義上講，研制航空發(fā)動(dòng)機(jī)的能力是一國家進(jìn)入航空強(qiáng)國的重要標(biāo)志。中國航空發(fā)動(dòng)機(jī)的研制是在新中國成立后一片空白的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，從最初的修理、仿制、改進(jìn)改型到今天可以獨(dú)立設(shè)計(jì)制造高性能航空發(fā)動(dòng)機(jī),走過了一條十分艱辛的發(fā)展道路1。1.21.2 航空燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)的現(xiàn)狀與發(fā)展航空燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)的現(xiàn)狀與發(fā)展為提高燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的性能，目前已采用的技術(shù)有：高增壓比的壓縮器，發(fā)煙度低的環(huán)形燃燒室,冷卻式高溫渦輪,高精度電子調(diào)節(jié)系統(tǒng)，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障的監(jiān)控技術(shù)，便于檢查、更換的單元體結(jié)構(gòu)，應(yīng)用強(qiáng)度高、重量輕的鈦合金及復(fù)合材料.為

5、滿足軍用飛機(jī)不斷發(fā)展的需要，今后將繼續(xù)改進(jìn)各種類型的高推重比加力渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī);研制超音速巡航殲擊機(jī)使用的連續(xù)放氣式渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī),超音速垂直短距起落飛機(jī)使用的推力換向發(fā)動(dòng)機(jī)和升力發(fā)動(dòng)機(jī)，直升機(jī)使用的渦輪軸渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)，運(yùn)輸機(jī)使用的渦輪螺旋槳風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)和變循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)；繼續(xù)研制各種類型的組合式發(fā)動(dòng)機(jī)（渦輪沖壓、火箭沖壓、火箭渦輪等） ；解決原子能發(fā)動(dòng)機(jī)的小型化和安全保護(hù)問題；在部件方面，除繼續(xù)提高壓縮器、燃燒室和渦輪的性能外，進(jìn)一步解決超音速進(jìn)氣道與發(fā)動(dòng)機(jī)的匹配協(xié)調(diào)問題,完善單元體結(jié)構(gòu)和狀態(tài)監(jiān)控技術(shù)，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的可靠性和可維修性2。 雙速傳動(dòng)裝置就是為了減少航空齒輪的數(shù)目而設(shè)計(jì)的進(jìn)而減輕發(fā)動(dòng)機(jī)

6、結(jié)構(gòu)重量。 在對(duì)燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)雙速傳動(dòng)裝置研究的前提下，主要對(duì)雙速傳動(dòng)裝置中，棘輪式齒輪進(jìn)行加工制造研究。進(jìn)行齒輪各個(gè)參數(shù)的選擇、制定，進(jìn)行齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，加工工藝分析。進(jìn)而研究航空齒輪的設(shè)計(jì)、加工制造方法。1.31.3 選題選題的目的和意義的目的和意義本課題貼合飛行器制造工程專業(yè)，航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)是飛機(jī)的心臟,技術(shù)之復(fù)雜，工藝之苛刻，通過對(duì)課題的研究，深入了解航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理、部件組成及其構(gòu)造，特別是雙速傳動(dòng)裝置進(jìn)行細(xì)致了解，其內(nèi)部零件的結(jié)構(gòu)，工作狀態(tài)、工作環(huán)境，進(jìn)而對(duì)它們進(jìn)行專門研究制造。通過對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)雙速傳動(dòng)裝置的及主要構(gòu)件的加工制造的研究,通過查閱相關(guān)書籍，使我從雙速傳動(dòng)

7、裝置聯(lián)系到了飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的附件傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)而延伸到航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的制造研究，在以前學(xué)習(xí)飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)上對(duì)飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)有了更進(jìn)一步的了解，對(duì)其中的工作原理，發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)件有了更細(xì)致的認(rèn)識(shí).通過這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)可以說把我大學(xué)里學(xué)的專業(yè)課又重新翻閱一便，鞏固了專業(yè)知識(shí)，在此基礎(chǔ)上，又學(xué)到許多專業(yè)以外的知識(shí)，拓寬了自己的知識(shí)面。通過畢業(yè)設(shè)計(jì),更一步加強(qiáng)了自學(xué)能力,實(shí)踐能力，為以后進(jìn)入社會(huì)、參加工作奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ).1 1。4 4 本課題研究的問題本課題研究的問題了解航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的現(xiàn)狀與發(fā)展和附件傳動(dòng)系統(tǒng),附件傳動(dòng)系統(tǒng)工作條件和設(shè)計(jì)要求.進(jìn)而對(duì)雙速傳動(dòng)裝置深入研究，了解其在航空發(fā)動(dòng)機(jī)中的重要作用、工作原理

8、、基本構(gòu)造、內(nèi)部構(gòu)件的布置形式，及其各自的功用，分析雙速傳動(dòng)裝置的工作環(huán)境，傳動(dòng)功率等各種工作參數(shù)。分析航空齒輪的特點(diǎn)，加工制造方法.選出雙速傳動(dòng)裝置中的棘輪式齒輪進(jìn)行重點(diǎn)研究，分析其結(jié)構(gòu)，選擇齒輪材料，確定齒輪外形尺寸。進(jìn)行工藝分析,了解加工難點(diǎn)，確定難點(diǎn)解決方案，編制加工工藝.本設(shè)計(jì)說明書前三章是分別對(duì)航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)、航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)附件傳動(dòng)系統(tǒng)、航空齒輪等方面的概述。后幾章是對(duì)棘輪式齒輪在前三章的基礎(chǔ)上進(jìn)行具體分析，進(jìn)行相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)方面的確定和計(jì)算、工藝方案編排,對(duì)重點(diǎn)工藝進(jìn)行分析，完成棘輪式齒輪的設(shè)計(jì)制造工作。2 2 附件傳動(dòng)系統(tǒng)附件傳動(dòng)系統(tǒng)圖 2-1 WP6 發(fā)動(dòng)機(jī)附件傳動(dòng)系統(tǒng)

9、在燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)上，有許多附件需要由發(fā)動(dòng)機(jī)的燃?xì)鉁u輪帶動(dòng).這些附件分為發(fā)動(dòng)機(jī)附件和飛機(jī)附件。前者屬于發(fā)動(dòng)機(jī)的各系統(tǒng),如燃油系統(tǒng)的主泵和增壓泵，滑油系統(tǒng)的滑油泵、回油泵、油氣分離器和離心通風(fēng)器等，起動(dòng)系統(tǒng)的起動(dòng)電機(jī),操縱和調(diào)節(jié)系統(tǒng)的離心活門、轉(zhuǎn)速表發(fā)電機(jī)等；后者屬于飛機(jī)上的各系統(tǒng)，如液壓系統(tǒng)的主液壓泵和助力系統(tǒng)液壓泵，電氣系統(tǒng)的交直流發(fā)電機(jī)氣壓系統(tǒng)的壓氣機(jī)等。所有這些附件的種類和數(shù)量決定于發(fā)動(dòng)機(jī)和飛機(jī)的類型和用途。如渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)和民用客機(jī)用的渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)的附件較多，殲擊機(jī)用的發(fā)動(dòng)機(jī)附件居中，靶機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的附件較少。 附件傳動(dòng)裝置的功用就是將渦輪的軸功率傳遞給各個(gè)附件，并滿足各附件對(duì)轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向和功率

10、的要求。附件傳動(dòng)裝置由附件傳動(dòng)機(jī)匣和附件傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成。 發(fā)動(dòng)機(jī)和飛機(jī)附件一般都裝在附件傳動(dòng)機(jī)匣專門的安裝座上，此附件機(jī)匣直接安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)上。附件傳動(dòng)機(jī)構(gòu)在附件機(jī)匣內(nèi)，它包括圓柱齒輪系以及各種形式的離合器.附件傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的組成與發(fā)動(dòng)機(jī)的類型和工作需要有關(guān).如雙轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的附件傳動(dòng)裝置包括高壓轉(zhuǎn)子傳動(dòng)和低壓轉(zhuǎn)子傳動(dòng)兩部分；WS9發(fā)動(dòng)機(jī)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)由高速齒輪箱（傳動(dòng)低壓燃油泵、高壓燃油泵、加力泵、滑油泵、噴口滑油泵、高壓轉(zhuǎn)速表發(fā)電機(jī)和燃?xì)鉁u輪起動(dòng)機(jī)、防喘調(diào)節(jié)器、燃油流量調(diào)節(jié)器、加力燃油流量調(diào)節(jié)器、壓比調(diào)節(jié)器等附件），低速齒輪箱(傳動(dòng)低壓轉(zhuǎn)速表發(fā)電機(jī)、低壓轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器等）和輔助齒輪箱（傳動(dòng)恒速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、

11、液壓泵)三部分組成。目前大涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)附件傳動(dòng)機(jī)構(gòu)分為主齒輪箱和角齒輪箱兩個(gè)部分。角齒輪箱用于改變傳動(dòng)方向，主齒輪箱用來安裝和傳動(dòng)附件。 在現(xiàn)代燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)上傳動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)附件的功率約占渦輪功率的0.20.5%，傳動(dòng)飛機(jī)附件的功率約為渦輪功率的0.30。6。附件及其傳動(dòng)部分的重量約占發(fā)動(dòng)機(jī)重量的1520.在渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)上，傳動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)附件的功率約為渦輪功率的0。1%0.17傳動(dòng)飛機(jī)附件的功率約為0.150。252.2.12.1 附件傳動(dòng)系統(tǒng)的工作條件和設(shè)計(jì)要求附件傳動(dòng)系統(tǒng)的工作條件和設(shè)計(jì)要求發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作時(shí),轉(zhuǎn)速高，附件傳動(dòng)扭矩較小。發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)和急劇加速或減速時(shí),發(fā)電機(jī)、燃油泵等附件轉(zhuǎn)子的慣性使

12、傳動(dòng)扭矩變得很大,很容易損傷傳動(dòng)齒輪。為此,傳動(dòng)軸設(shè)計(jì)為細(xì)長(zhǎng)的彈性浮動(dòng)套齒柔性結(jié)構(gòu),使其在大扭矩時(shí)產(chǎn)生一定扭轉(zhuǎn)變形,起緩沖作用,保護(hù)傳動(dòng)齒輪不致于損壞。因此,傳動(dòng)齒輪構(gòu)件主要承受交變載荷和劇烈地沖擊載荷，尤其是中央錐形齒輪副和傳動(dòng)軸的負(fù)荷最大，應(yīng)力最復(fù)雜，工況最惡劣，容易出現(xiàn)故障。隨著設(shè)計(jì)水平和齒輪加工技術(shù)的進(jìn)步，現(xiàn)在許多發(fā)動(dòng)機(jī)的中央錐形齒輪已不再采用簡(jiǎn)單的傘形直齒結(jié)構(gòu)，而設(shè)計(jì)成為復(fù)雜的螺旋弧齒結(jié)構(gòu)，以改善中央錐形齒輪副的嚙合能力、應(yīng)力狀態(tài),提高齒牙抗沖擊、抗膠合能力和齒輪的疲勞壽命3。2.22.2 航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)中雙速傳動(dòng)裝置概述航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)中雙速傳動(dòng)裝置概述 在采用電動(dòng)機(jī)起動(dòng)方式

13、的中小型軍用航空發(fā)動(dòng)機(jī)中，起動(dòng)電機(jī)在發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，還要作為直流發(fā)電機(jī)使用。為了滿足起動(dòng)發(fā)電機(jī)在起動(dòng)和發(fā)電時(shí)不同傳動(dòng)比的需要，在安裝起動(dòng)發(fā)電機(jī)的傳動(dòng)機(jī)匣廠都有二速傳動(dòng)裝置。它由棘輪離合器、滾棒離合器和摩擦離合器組成，裝在一個(gè)共同的殼體內(nèi)。棘輪離合器是用來保證在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)過程中，起動(dòng)機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)之間的傳動(dòng).當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到發(fā)動(dòng)機(jī)自持轉(zhuǎn)速、起動(dòng)機(jī)電路斷電后，棘輪離合器脫離工作，使起動(dòng)發(fā)電機(jī)自動(dòng)退出起動(dòng)狀態(tài)。它由棘輪、離合子和離合子座等組成。滾棒離合器是用來保證在轉(zhuǎn)速達(dá)到自持轉(zhuǎn)速后,發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子與起動(dòng)發(fā)電機(jī)之間的傳動(dòng),使起動(dòng)發(fā)電機(jī)由發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)進(jìn)入發(fā)電狀態(tài)。摩擦離合器起保險(xiǎn)作用。（1） 目的:起動(dòng)過程中,使電

14、機(jī)電流與起動(dòng)扭矩減少；發(fā)電過程中,保證電機(jī)強(qiáng)度與改善電力品質(zhì). (2） 功用：使電機(jī)的轉(zhuǎn)速在發(fā)動(dòng)機(jī)不同狀態(tài)（起動(dòng)與工作)下基本保持不變,并又能滿足兩者間的轉(zhuǎn)速匹配要求. 起動(dòng)時(shí)減速 起動(dòng)發(fā)電機(jī) 發(fā)動(dòng)機(jī) 工作時(shí)減速 (3） 功率傳遞路線： 起動(dòng)過程：電機(jī)(電動(dòng)機(jī)）摩擦離合器棘輪離合器發(fā)動(dòng)機(jī)。 發(fā)電過程：發(fā)動(dòng)機(jī)滾棒離合器摩擦離合器電機(jī)(發(fā)電機(jī)). 正向盤動(dòng)轉(zhuǎn)子時(shí):傳遞路線類同于起動(dòng)過程，但伴有棘輪離合器的答、答聲; 反向盤動(dòng)轉(zhuǎn)子時(shí)：棘輪離合器、滾棒離合器都起作用,使傳遞路線自鎖。 2 2。3 3 航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)中雙速傳動(dòng)裝置工作原理航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)中雙速傳動(dòng)裝置工作原理如下圖所示,發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)

15、時(shí)，起動(dòng)發(fā)電機(jī)通過摩擦離合器一方面帶動(dòng)滾棒離合器外環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)，另一方面經(jīng)棘輪離合器兩次減速后，帶動(dòng)滾棒離合器的星形輪。由于外環(huán)轉(zhuǎn)速大于星形輪轉(zhuǎn)速，所以滾棒離合器不工作。因而在起動(dòng)開始階段，起動(dòng)發(fā)電機(jī)是借摩擦離合器和棘輪離合器帶動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速超過自持轉(zhuǎn)速、起動(dòng)發(fā)電機(jī)斷電后，滾棒離合器星形輪轉(zhuǎn)速大于外環(huán)轉(zhuǎn)速，滾棒離合器進(jìn)入工作，星形輪帶動(dòng)外環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)。這時(shí)滾棒離合器的外環(huán)減速帶動(dòng)棘輪離合器的棘輪轉(zhuǎn)動(dòng)，而滾棒離合器的星形輪增速帶動(dòng)棘輪離合器的離合子座轉(zhuǎn)動(dòng)，所以離合子座的轉(zhuǎn)速大于棘輪的轉(zhuǎn)速。此時(shí)，離合子的離心力已經(jīng)大于彈簧力，離合子前端內(nèi)收，棘輪離合器自動(dòng)退出工作。這時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)借助于滾棒離合器

16、和摩擦離合器帶動(dòng)起動(dòng)發(fā)電機(jī)進(jìn)入發(fā)電狀態(tài)2。圖 2-2 雙速傳動(dòng)裝置工作原理簡(jiǎn)圖2 2。4 4 燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)過程燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)過程 使發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速由零增加到慢車轉(zhuǎn)速的過程稱為起動(dòng)過程。根據(jù)帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子加速的驅(qū)動(dòng)力的來源，可將加速過程分為三個(gè)階段.(1）第一個(gè)階段。帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子加速的驅(qū)動(dòng)力來自起動(dòng)機(jī)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子加速。發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速由零加速到轉(zhuǎn)速 n1，在這個(gè)階段的末尾 n1 轉(zhuǎn)速下,起動(dòng)系統(tǒng)向燃燒室供油起動(dòng)點(diǎn)火，燃燒室開始工作。一般： n1=(0。080。12）nmax(2）第二個(gè)階段.帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子加速的驅(qū)動(dòng)力來自起動(dòng)機(jī)和渦輪轉(zhuǎn)子也就是起動(dòng)機(jī)和渦輪轉(zhuǎn)子共同帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子加速.發(fā)動(dòng)

17、機(jī)轉(zhuǎn)于的轉(zhuǎn)速變化為由 n1 到起動(dòng)機(jī)脫離發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 n2，此時(shí) n2=(0。20.3) nmax(3）第三個(gè)階段。帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)于加速的驅(qū)動(dòng)力來自渦輪轉(zhuǎn)子,也就是由渦輪轉(zhuǎn)子單獨(dú)帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子加速到慢車轉(zhuǎn)速 nidle.42 2。5 5 棘輪式齒輪棘輪式齒輪棘輪式齒輪是棘輪離合器的一部分，外有直齒，內(nèi)有鋸形齒。直齒同其它的齒輪嚙合起到傳動(dòng)轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩的作用，鋸形齒同離合子相作用起到離合的作用.棘輪式齒輪轉(zhuǎn)速高，工作環(huán)境苛3 3 航空齒輪航空齒輪 航空齒輪在航空飛行器中被廣泛應(yīng)用， 其可靠性如何直接影響飛行安全, 故設(shè)計(jì)問題非常重。齒面接觸應(yīng)力和強(qiáng)度、齒根彎曲應(yīng)力和強(qiáng)度均為隨機(jī)變量, 必

18、對(duì)齒輪參數(shù)設(shè)計(jì)產(chǎn)生影響。此外， 由于轉(zhuǎn)速高、齒面壓力大、溫度高、潤滑效果差, 齒面膠合失效已成為不能忽視的失效形式。 為此， 須考慮諸多因素, 合理地選擇設(shè)計(jì)參數(shù), 以獲得較好的設(shè)方案。3.13.1 航空齒輪加工現(xiàn)狀與發(fā)展航空齒輪加工現(xiàn)狀與發(fā)展我國齒輪加工相對(duì)于國外在齒輪加工精度、齒輪的熱處理、表面滲碳方面還存在一定的差距,各種高速重載的齒輪傳動(dòng)機(jī)械的應(yīng)用越來越多,如航空發(fā)動(dòng)機(jī)、高層建筑起重機(jī)減速器、礦用高速鉆傳動(dòng)、內(nèi)燃機(jī)車、汽車等傳動(dòng)機(jī)構(gòu)都廣泛采用滲碳淬火的硬齒面齒輪。所以，研究硬齒面齒輪精加工工藝,滿足要求很有必要.我們今后應(yīng)在硬齒面齒輪加工上深入探討研究，不斷提高硬齒面齒輪加工水平，如激

19、光表面處理技術(shù)等，使我們齒輪制造業(yè)向高、精、尖發(fā)展,向世界先進(jìn)水平看齊5。3 3。2 2 航空傳動(dòng)齒輪構(gòu)件對(duì)材料技術(shù)的要求航空傳動(dòng)齒輪構(gòu)件對(duì)材料技術(shù)的要求傳動(dòng)齒輪工作的可靠性，對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)和飛機(jī)都極其重要。附件傳動(dòng)裝置在整個(gè)飛行包線內(nèi),必須為發(fā)動(dòng)機(jī)和飛機(jī)所有附件提供設(shè)計(jì)所要求的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向和功率。由于飛機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求，附件傳動(dòng)裝置外廓尺寸必須盡可能小,結(jié)構(gòu)重量盡可能輕,并且易更換、易維護(hù)、易調(diào)整。在設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)時(shí),除了要合理選擇運(yùn)動(dòng)參數(shù)、幾何參數(shù)和潤滑方式外，還要分析齒輪和傳動(dòng)軸在各種工作狀態(tài)的傳動(dòng)載荷、振動(dòng)、強(qiáng)度和疲勞壽命。因此，要求傳動(dòng)齒輪材料應(yīng)具有：（1) 足夠的強(qiáng)度,很高的韌

20、性和優(yōu)良的疲勞性能；(2) 優(yōu)良的工藝性能（含滲碳、氰化、淬透性等）；（3） 鍛件的金屬流線沿零件輪廓分布；（4） 滲碳(或氰化) 后,表面有很高的硬度，而心部的強(qiáng)度和韌性配合良好;(5） 工作面抗磨損、抗粘(膠） 結(jié),抗疲勞。特別是中央錐形齒輪副和傳動(dòng)軸,在分析計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)各種狀態(tài)下的傳動(dòng)載荷、振動(dòng)、扭矩、應(yīng)力和疲勞壽命的基礎(chǔ)上，還要進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證。因此對(duì)齒輪制造工藝的要求很嚴(yán),如機(jī)械加工后齒輪表面粗糙度、齒輪副嚙合均勻度；化學(xué)熱處理后，滲碳層的組織、碳化物形態(tài)、分布及滲碳層擴(kuò)散層-心部由表及里的硬度變化等都有要求，并需進(jìn)行必要的檢驗(yàn)。3 3。3 3 國內(nèi)外航空發(fā)動(dòng)機(jī)齒輪材料國內(nèi)外航空發(fā)動(dòng)機(jī)齒輪

21、材料國內(nèi)外幾種航空發(fā)動(dòng)機(jī)承受主要負(fù)荷的齒輪材料如表1 。我國某系列現(xiàn)役發(fā)動(dòng)機(jī)的重要齒輪均采用12Cr2Ni4A 低合金結(jié)構(gòu)鋼,冶煉方法基本上以電弧熔煉為主，最近幾年才開始逐漸采用電弧爐熔煉+ 電渣重熔或真空自耗重熔等先進(jìn)冶煉技術(shù)。雖然提高了合金純潔度,降低了非金屬夾雜物的含量,但仍不能滿足某先進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)中央傳動(dòng)錐形齒輪副的設(shè)計(jì)要求,不得不從國外進(jìn)口綜合性能較好的類似于16Cr3NiWVMoNb 的齒輪鋼。俄羅斯在20 世紀(jì)60 年代初期設(shè)計(jì)P29 300發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，就已試用12 2 M新齒輪鋼。70年代初期設(shè)計(jì)- 33 、 31 發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，又大量采用16 3 M齒輪鋼。由此可以推斷,在6070 年

22、代俄羅斯就研制成功至少兩種性能較好的新型齒輪鋼.其研究和發(fā)展速度之快,我們望塵莫及.從許多材料標(biāo)準(zhǔn)中還反映出,俄羅斯早已相當(dāng)廣泛地采用真空感應(yīng)、真空自耗、電渣重熔、電子束重熔或雙真空（真空感應(yīng)+ 真空自耗) 等多種先進(jìn)熔煉方法，熔煉重要用途的齒輪鋼。在- 1 1885- 85真空自耗合金結(jié)構(gòu)鋼熱軋、鍛造與冷拉鋼棒標(biāo)準(zhǔn)中,幾乎包括了大部分用作重要承力件的合金結(jié)構(gòu)鋼。由此可見,俄羅斯非常重視采用先進(jìn)的冶煉方法來改善、提高鋼的質(zhì)量和性能。文檔為個(gè)人收集整理，來源于網(wǎng)絡(luò)個(gè)人收集整理,勿做商業(yè)用途幾種發(fā)動(dòng)機(jī)的主要負(fù)荷齒輪材料零件名稱某系列發(fā)動(dòng)機(jī)29 - 300 （俄） 33 （俄）中央傳動(dòng)主動(dòng)錐形齒輪4

23、 4 棘輪式齒輪設(shè)計(jì)棘輪式齒輪設(shè)計(jì)棘輪式齒輪，根據(jù)雙速傳動(dòng)裝置原理可知,它只用于起動(dòng)機(jī)帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)的階段。4.14.1 參數(shù)輸入?yún)?shù)輸入起動(dòng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 10080r/min，功率 37KW,齒輪環(huán)境溫度 250o。齒輪材料選擇12Cr2Ni4A 類齒輪鋼，應(yīng)用已久，研究比較成熟,為了且現(xiàn)在大部分航空用齒輪鋼還以 12Cr2Ni4A 類齒輪鋼為主。在此選用 12Cr2Ni4A。4 4。2 2 輪齒參數(shù)的一般設(shè)計(jì)原則輪齒參數(shù)的一般設(shè)計(jì)原則（1）大小齒輪的齒數(shù)應(yīng)為質(zhì)數(shù)，兩齒輪間沒有公約數(shù)，以便降低由于輪齒重復(fù)嚙合所產(chǎn)生的動(dòng)載荷。（2）采用小模數(shù)、多齒數(shù)的設(shè)計(jì)方法，保證輪齒有較高的彎曲疲勞強(qiáng)度。（3

24、）采用航標(biāo)規(guī)定的基本齒形，高應(yīng)力齒輪推薦使用 25o 壓力角。（4）在設(shè)計(jì)圓柱齒輪時(shí)，為改善傳動(dòng)齒輪的性能和提高承載能力，應(yīng)進(jìn)行齒輪修形。（5）選擇高質(zhì)量的電渣重熔鋼，并規(guī)定非金屬夾雜物顆粒等級(jí)和表面含碳量的百分比,齒面硬度不低于 5961HRC,心部硬度范圍 3045HRC，滲碳層深度按齒輪模數(shù)選取。（6）齒面粗糙度應(yīng)符合 0。81.6m 精度等級(jí)并進(jìn)行磨削燒傷檢查，齒面不允許有燒傷現(xiàn)象.（7）表面化學(xué)處理后進(jìn)行表面塑性處理,檢查殘余應(yīng)力和應(yīng)力層深度 h（c=6。011。0MPa，h=1030m）.c（8）選用內(nèi)凹齒根.（9）輪齒端面和側(cè)面齒緣應(yīng)無加工燒傷.齒輪應(yīng)力集中部位及化學(xué)熱處理后的表

25、面，嚴(yán)禁用沖擊和電蝕法標(biāo)記 4 4。4 4 雙速傳雙速傳動(dòng)裝置中齒輪傳動(dòng)比的確定動(dòng)裝置中齒輪傳動(dòng)比的確定已知起動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為 10000r/min 以上，而起動(dòng)機(jī)脫離發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為 n2=(0.20。3）nmax，已知發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速在 10000r/min 以上，按 10000r/min計(jì)算,則起動(dòng)機(jī)脫離發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速在 20003000r/min 之間，為了使發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作之后可以帶動(dòng)起動(dòng)發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電，已知發(fā)電機(jī)發(fā)電時(shí)轉(zhuǎn)速為8000r/min，雙速傳動(dòng)裝置的輸出軸同發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸之間有兩組錐齒輪傳動(dòng)，由此可以計(jì)算出兩組錐齒輪的共同傳動(dòng)比為：i=10000/8000=1。25起動(dòng)機(jī)脫離

26、發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)轉(zhuǎn)速按 2000r/min 計(jì)算則雙速傳動(dòng)裝置輸出軸的轉(zhuǎn)速為:ns=2000/1.25=1600r/min兩級(jí)齒輪傳動(dòng)的最小傳動(dòng)比為 6.3,為了減小齒輪尺寸和重量，在此我選用的傳動(dòng)比為 6.3，最小齒數(shù)選擇 17 個(gè)齒，則起動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為 nq=16006。3=10080r/min,符合起動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速在 10000r/min 以上的要求。從小齒輪齒數(shù) z1 的選擇說明中可知，小齒輪的齒數(shù)取值為 2040，為了見效整體結(jié)構(gòu)體積與重量,在此我選擇的最小齒數(shù)為 20。附件傳動(dòng)承受高應(yīng)力的齒輪多采用大于 20o的嚙合角，利用大齒形角的基本齒形或利用變位方法提高嚙合角。齒輪傳動(dòng)比一般不超過 4：1，

27、齒輪模數(shù)一般為 35，傳動(dòng)功率低的在 2 甚至 1 以下.在雙速傳動(dòng)裝置兩極齒輪傳動(dòng)中，第一級(jí)齒輪之間的傳動(dòng)比為 2。25，齒數(shù)分別為 45 和 20，另一組齒輪的傳動(dòng)比為 2.8，齒數(shù)分別為 59 和 21，模數(shù)為 3。則所設(shè)計(jì)齒輪的齒高為： 3*(2*1+0。25）=6。75*(2)ahmhc對(duì)于齒面硬度很高齒芯強(qiáng)度又低的齒輪（如用 20、20Cr 鋼經(jīng)滲碳后淬火的齒輪)通常以保證齒根彎曲疲勞強(qiáng)度為主。4。4.1 齒輪具體參數(shù)計(jì)算按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為 mm 1）確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值（1）由于材料品質(zhì)的不同，對(duì)齒輪的疲勞強(qiáng)度極限共給出了三個(gè)等級(jí) ME、MQ、和 ML，其

28、中 ME 是齒輪材料品質(zhì)和熱處理質(zhì)量很高的疲勞強(qiáng)度取值線，MQ 是齒輪材料品質(zhì)和熱處理質(zhì)量達(dá)到中等要求時(shí)的疲勞強(qiáng)度取值線，ML 是齒輪材料品質(zhì)和熱處理質(zhì)量達(dá)到最底要求時(shí)的疲勞強(qiáng)度極取值線。在此，選擇的等級(jí)為 ME，由圖d 查得大、小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限FE1FE21000MPa;（2）齒輪的工作壽命為 3500h，齒輪的工作應(yīng)力循環(huán)次數(shù) N： N=60njLh N1=60*10080*1*3500=2.12*109 N2=6035711*3500=7。499108由圖彎曲疲勞壽命系數(shù)查得彎曲疲勞壽命系數(shù) 10.88； 20.90；（3)計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力取彎曲疲勞安全系數(shù) S1.5，得 1

29、110.88*1000586.71.5FNFEFKS 2220.90*10006001.5FNFEFKS （4）為了降低齒輪重量，齒寬系數(shù)選擇 0.35（5）計(jì)算載荷系數(shù) K（6 6）5 5 齒輪主要制造方法齒輪主要制造方法（7）齒輪傳動(dòng)中較為廣泛地采用高精度高硬度滲碳淬火硬齒面齒輪。由于滲碳淬火硬齒面齒輪齒表面硬度偏高，使用普通加工刀具都不能夠勝任硬齒面的加工，或者說普通刀具根本加工不動(dòng)硬齒面齒輪。為了滿足硬齒面齒輪的加工和確保齒輪最終精度，在滲碳淬火后的齒形加工中采用硬質(zhì)合金滾刀刮齒技術(shù)和硬齒面磨齒技術(shù).（8）硬齒面齒輪刮齒（9）對(duì)于硬齒面齒輪刮齒技術(shù),我國是 20 世紀(jì) 70 年代后期開

30、始研制并初步發(fā)展起來的。在 20 世紀(jì) 80 年代中期，我國一些大型機(jī)械制造企業(yè)已廣泛推廣應(yīng)用,逐步形成了科學(xué)合理，實(shí)用可行的深層滲碳淬火硬齒面齒輪制造技術(shù)。（10）硬齒面齒輪制造技術(shù)主要包含以下內(nèi)容： （11） 1)齒輪在滲碳前進(jìn)行高溫正火的預(yù)備熱處理，一般溫度高達(dá) 900以上，為齒輪在深層滲碳時(shí)預(yù)防變形打下良好基礎(chǔ).正火后的齒輪組織為鐵素體珠光體，與滲碳后心部組織相同，可以減少滲碳過程中產(chǎn)生的組織變形;同時(shí)改善齒坯組織細(xì)化和均勻性，齒坯硬度較低，提高滲碳前的加工性能。粗加工后的高溫正火是滲碳淬火齒輪必不可缺的前期熱處理工序。（12）2）采用磨前滾刀進(jìn)行齒形預(yù)加工，磨前滾刀與普通滾刀的不同之

31、處在于磨前滾刀刀齒的頂部采用帶觸角的刀頭,它可使齒形根部預(yù)先切出沉割，齒根圓弧及早成形，在齒形齒厚處均勻留出了余量,待硬質(zhì)合金滾刀半精滾齒和磨齒時(shí)均使齒形根部基本不發(fā)生切削，減輕硬質(zhì)合金滾刀刀尖部位切削應(yīng)力,避免磨齒時(shí)齒根部產(chǎn)生磨削燒傷及裂紋，提高磨齒質(zhì)量和生產(chǎn)效率.同時(shí)可避免熱處理齒槽根部硬度降低，保持淬火后噴丸形成的壓應(yīng)力層,提高齒根抗彎疲勞強(qiáng)度，提高齒輪承載能力。（13）3）利用變形規(guī)律采用反變形原理，熱處理變形是不可避免的.通過實(shí)踐掌握變形規(guī)律，利用反變形原理有意識(shí)地在毛坯預(yù)加工階段，工藝上要求在與變形方向相反處采取等量誤差補(bǔ)償，以達(dá)到熱處理后變形至正確位置,此方法可應(yīng)用于齒向變形,齒

32、頂圓變形，特別是對(duì)于較大型滲碳淬火齒輪，采用反變形可大幅度壓縮余量，減少不必要的損失,提高生產(chǎn)效率。（14）4）硬齒面齒輪刮齒工藝技術(shù)用于硬齒面刮削的硬質(zhì)合金滾刀，國外從 20 世紀(jì) 60 年代開始研究,70 年代初期，30 度（前角）硬質(zhì)合金滾刀開始廣泛使用.硬質(zhì)合金滾刀的使用，打破了長(zhǎng)期以來只有磨齒是硬齒面齒形唯一精加工工藝方法的局面，是齒輪制造技術(shù)的一次重大革新，它可以加工高速鋼刀具難以勝任的高硬材料.是行星傳動(dòng)中齒形加工的重要工具，刮齒工藝技術(shù)成為各行星傳動(dòng)制造技術(shù)的重要組成部分10。（1515）6 6。1 1 棘輪式齒輪主體加工規(guī)程棘輪式齒輪主體加工規(guī)程（16）（1）加工工藝過程：（

33、17）鍛造退火粗車粗銑鉆中心孔鉆減重孔預(yù)備熱處理(正火)半精車半精銑擴(kuò)中心孔鉸孔粗滾齒鉗（倒角)熱處理(滲碳淬火)噴丸精銑精滾齒磨齒檢查鉗。（18）（2）工序分析（19） 1)鍛造：采用模鍛，單面余量為 4mm。（20） 鍛造與零件基本外形相似（21） （22）圖 63 鍛造毛坯簡(jiǎn)圖（23）2）退火：采用去應(yīng)力退火，加熱至 10001100C，保溫 1015 小時(shí)，然后在爐中冷卻至 200300C，出爐空冷。目的是消除材料中的殘余應(yīng)力,使金屬軟化，改善機(jī)械加工性能.設(shè)備采用箱式電加熱爐。（24）3)粗車：車床采用 CA6140 型臥式車床，刀具用硬質(zhì)合金車刀，粗加工選用 YG5。單面余量 2m

34、m。（25）4）粗銑：采用 X5032,立銑刀,加工到規(guī)定尺寸.（26）5）鉆中心孔：采用立式鉆床 z518 型。（27）6）鉆減重孔：采用立式鉆床 z518 型。（28）7）正火：加熱至 900950C,保溫,然后在空氣中緩慢冷卻。正火的目的是調(diào)整材料硬度，細(xì)化晶粒，改善可加工性和消除網(wǎng)狀碳化物，為淬火作好顯微組織的準(zhǔn)備。（29）8）半精車：采用 CA6140，YG15 硬質(zhì)合金車刀，單面余量 0。8mm。（30）9）半精銑：采用 X5032，立銑刀，加工到規(guī)定尺寸。（31）10）擴(kuò)中心孔（32）11)鉸中心孔（33）12）粗滾齒：采用 AA 級(jí)單頭滾刀，能達(dá)到 6 級(jí)精度。選用模數(shù)為1.2

35、5型 AA 級(jí)精度滾刀.滾齒機(jī)選用 YB3150 型.（34）13）鉗：倒角。（35）14）滲碳淬火：采用固體法進(jìn)行滲碳處理，即將滲劑置于鑄鐵、低碳鋼或耐熱罐中，用蓋封好，滲碳層深度為 0。6 mm；滲碳工藝時(shí)間為1.5(30。2521015）1522 小時(shí)，過程溫度 900950C，然后工件隨箱冷卻至常溫。然后重新加熱到 900930C 淬火,淬火介質(zhì)為油。最后進(jìn)行 200230C 的回火，以此來達(dá)到規(guī)定的力學(xué)性能，保證工件尺寸的穩(wěn)定性。（36）15）噴丸：硬齒面的承載能力往往受抗彎疲勞強(qiáng)度的限制，因此關(guān)鍵是如何提高硬齒面的齒根抗彎疲勞強(qiáng)度。對(duì)齒輪進(jìn)行噴丸處理,可以使齒根圓角處表面產(chǎn)生較大的殘余壓應(yīng)力，另一方面使加工刀痕或熱處理表面缺陷壓平碾實(shí)，從而提高齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度.尤其是對(duì)于滲碳淬火齒輪齒根角處磨前滾齒留有刀痕時(shí)，受載時(shí)間比較長(zhǎng)循環(huán)次數(shù)大于 105 ）效果更為顯著。設(shè)備選用箱式噴丸機(jī)。（37）16）精銑:采用 X5032,立銑刀，切削至規(guī)定尺寸。（38）精滾齒：采用 AA 級(jí)單頭滾刀，能達(dá)到 6 級(jí)精度。選用模數(shù)為 1.25型 AA 級(jí)精度滾刀.滾齒機(jī)選用 Y