CN103291383B - 含有齿轮传动的压气机多级静叶调节机构 - Google Patents
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Abstract
一种航空发动机技术领域的含有齿轮传动的压气机多级静叶调节机构，包括：带有输出机构的机匣以及固定设置于其外部的驱动机构和传动机构，输出机构的一端径向设置于机匣内且另一端与位于机匣外的传动机构相连，驱动机构轴向设置于机匣外并与传动机构相连并传递动力；本发明不仅更紧凑而需要的运动空间小，而且摇臂在运动过程中不发生变形从而提高了调节机构的寿命和精度。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种航空发动机技术领域的装置，具体是一种含有齿轮传动的压气机多级静叶调节机构。
背景技术
随着飞机对航空发动机要求的不断提高，压气机部件的各项性能指标也在不断提高。尤其是在保证一定稳定工作裕度的情况下，负荷水平和效率要求的大幅度提高使其设计极其困难。航空发动机在非设计点工作时，轴流压气机相邻级之间会发生不匹配，引起气流不稳定，极端情况甚至引起喘振，并可能引发严重的机械破坏。在工程应用中，采用可调进口导叶和静叶来推迟压气机失速，扩大稳定裕度，不仅可以达到防喘目的，还可以改善发动机中低转速下的效率和起动加速性，为达到设计目的提供了一条简便可行的技术途径。
压气机静叶调节机构就是用于调节给定可调静叶安装角度的机构，调节机构运转不好不仅影响发动机的工作性能，还可能导致发动机出现喘振，引发灾难性后果。因此，可调静叶调节机构是航空发动机的重要组成部分。此外调节机构设计的主要要求是结构简单，操作灵活，在完成规定调节角度范围内转角误差小。
经过对现有技术的检索发现，现有压气机静叶调节机构如专利文献号EP1724471A3、US20050135926A1、US20050135926A1、US2999630、US20110182715)存在如下问题：联动环与静止叶片摇臂为柔性摇臂连接，即在运动过程中摇臂发生变形，这样不仅降低了叶片调节结构的精度，而且还降低了机构的寿命和可靠性；联动环的驱动机构占用的运动空间较大。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种含有齿轮传动的压气机多级静叶调节机构，不仅更紧凑而需要的运动空间小，而且摇臂在运动过程中不发生变形从而提高了调节机构的寿命和精度。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：带有输出机构的机匣以及固定设置于其外部的驱动机构和传动机构，其中：输出机构的一端径向设置于机匣内且另一端与位于机匣外的传动机构相连，驱动机构轴向设置于机匣外并与传动机构相连并传递动力。
所述的驱动机构包括：若干对设置于芯轴上的驱动轮、串联连接于芯轴和机匣之间的驱动件和主摇臂，其中：驱动件与主摇臂之间通过转动副相连，主摇臂与芯轴固定连接。
所述的传动机构包括：若干组相互平行且转动设置于机匣外部的带有从摇臂的联动环，该联动环与驱动机构中的芯轴相垂直，且与驱动机构中的驱动轮相互啮合并构成齿轮传动。
所述的转动设置是指：通过设置于联动环和机匣外壁之间的转动副实现。
所述的联动环的个数与所述驱动轮的个数相同且相互啮合。
所述的联动环与从摇臂之间通过球铰副相连。
所述的从摇臂与输出机构相连。
所述的输出机构包括：带有转动副的静止叶片阵列，该静止叶片阵列由若干径向设置于机匣上的独立叶片组成，独立叶片的动力输入端穿过机匣并与所述传动机构相连。
所述的阵列是指：若干排相互平行，每排为沿圆周径向设置；其中：阵列的排数与联动环的个数相同。
所述的动力输入端采用转动副实现；该动力输入端与所述传动机构之间设有球铰副。
由于本发明空间串联连杆机构的自由度为1，故只要以驱动机构作为驱动就可以实现静止叶片阵列的转动输出，从而实现叶片角度的调节；对于多级静止叶片可调的压气机而言，可以在每一级用上述的构型去实现叶片角度的调节；通过改变扇形齿轮、齿轮的尺度大小，从而实现多级叶片角度的不同调节量。
技术效果
与现有技术相比，本发明由于采用齿轮传动以及RSSR空间四杆机构，使得该机构所需的运动空间减小；与静止叶片相连接的摇臂在运动过程中不发生变形，从而保证了调节机构的精度、可靠性。
附图说明
图1为本发明整体结构示意图。
图2为图1局部放大示意图。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
如图1所示，本实施例包括：带有输出机构1的机匣2以及固定设置于其外部的驱动机构3和传动机构4，其中：输出机构1的一端径向设置于机匣2内且另一端与位于机匣2外的传动机构4相连，驱动机构3轴向设置于机匣2外并与传动机构4相连并传递动力。
所述的驱动机构3包括：若干对设置于芯轴5上的驱动轮6、串联连接于芯轴5和机匣2之间的驱动件7和主摇臂8，其中：驱动件7与主摇臂8之间通过转动副相连，主摇臂8与芯轴5固定连接。
所述的驱动件7为液压缸结构，即包括活塞与液压缸。
所述的传动机构4包括：若干组相互平行且转动设置于机匣2外部的带有从摇臂9的联动环10，该联动环10与驱动机构3相垂直且相互啮合。
所述的转动设置是指：通过设置于联动环4和机匣2外壁之间的第二转动副R2实现。
所述的联动环10的个数与所述驱动轮6的个数相同且相互啮合。
所述的联动环10与从摇臂9之间通过第二球铰副S2相连。
所述的从摇臂9与输出机构1相连。
所述的输出机构1包括：带有转动副的静止叶片阵列11，该静止叶片阵列11由若干径向设置于机匣2上的独立叶片12组成，独立叶片12的动力输入端13穿过机匣2并与所述传动机构4相连。
所述的阵列是指：若干排相互平行，每排为沿圆周径向设置；其中：阵列的排数与联动环10的个数相同。
所述的动力输入端13采用第一转动副R1实现；该动力输入端13与所述传动机构4之间设有第一球铰副S1。
第一转动副R1第一球铰副S1第二球铰副S2第二转动副R2形成RSSR空间四杆机构；
所述的第一转动副R1的轴线与机匣中心线垂直相交，第二转动副R2的轴线与机匣1中心线重合。
所述的芯轴5与机匣2通过第三转动副R3连接，从而形成等效RRRR的平面四杆机构。
液压驱动件的液压缸部分通过第四转动副R4与外机匣2连接，液压驱动件的活塞部分通过第五转动副R5与主摇臂8连接，主摇臂8与芯轴5固定连接，从而形成RPRR平面四杆机构。
故此机构为RSSR-RRRR-RRPR的串联构型，其自由度1。
当操纵杆-作动筒部分以液压构件作为驱动时，则芯轴5产生转动的输出；联动环10产生绕机匣中心线的转动输出；独立叶片12产生绕其动力输入端的输出转动，从而实现独立叶片12角度的改变。
此机构中独立叶片12的数目等于从摇臂9的数目；驱动轮和联动环个数等于压气机独立叶片所需调节的级数；芯轴5数目等于1；此机构通过选取各级驱动轮和联动环的齿牙个数及合理半径，使得各级独立叶片的角度变化符合所要求的规律。
Claims (9)
1.一种含有齿轮传动的压气机多级静叶调节机构，其特征在于，包括：带有输出机构的机匣以及固定设置于其外部的驱动机构和传动机构，其中：输出机构的一端径向设置于机匣内且另一端与位于机匣外的传动机构相连，驱动机构轴向设置于机匣外并与传动机构相连并传递动力；
所述的驱动机构包括：若干对设置于芯轴上的驱动轮、串联连接于芯轴和机匣之间的驱动件和主摇臂，其中：驱动件与主摇臂之间通过转动副相连，主摇臂与芯轴固定连接；
所述的传动机构包括：若干组相互平行且转动设置于机匣外部的带有从摇臂的联动环，该联动环与驱动机构中的芯轴相垂直，且与驱动机构中的驱动轮相互啮合并构成齿轮传动。
2.根据权利要求1所述的机构，其特征是，所述的输出机构包括：带有转动副的静止叶片阵列，该静止叶片阵列由若干径向设置于机匣上的独立叶片组成，独立叶片的动力输入端穿过机匣并与所述传动机构相连。
3.根据权利要求2所述的机构，其特征是，所述的动力输入端采用第一转动副实现；该动力输入端与所述传动机构之间设有第一球铰副。
4.根据权利要求3所述的机构，其特征是，所述的转动设置是指：通过设置于联动环和机匣外壁之间的第二转动副实现。
5.根据权利要求4所述的机构，其特征是，所述的第一转动副的轴线与机匣中心线垂直相交，第二转动副的轴线与机匣中心线重合。
6.根据权利要求3所述的机构，其特征是，所述的联动环与从摇臂之间通过第二球铰副相连。
7.根据权利要求1或4或6所述的机构，其特征是，所述的联动环的个数与所述驱动轮的个数相同且相互啮合。
8.根据权利要求1或6所述的机构，其特征是，所述的从摇臂与输出机构相连。
9.根据权利要求2所述的机构，其特征是，所述的阵列是指：若干排相互平行，每排为沿圆周径向设置；其中：阵列的排数与联动环的个数相同。
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