CN106989159A - 圆弧端齿齿轮 - Google Patents

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蔡显新
陈龙
刘建新
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Hunan Aviation Powerplant Research Institute AECC
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H55/00—Elements with teeth or friction surfaces for conveying motion; Worms, pulleys or sheaves for gearing mechanisms
    • F16H55/02—Toothed members; Worms
    • F16H55/17—Toothed wheels

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Gears, Cams (AREA)

Abstract

本发明提出一种圆弧端齿齿轮，所述圆弧端齿齿轮具有多个齿，所述多个齿中的每一个齿的顶端设有减重槽，并在所述多个齿的根部具有向内凸出的加强环。本发明圆弧端齿齿轮，由于在齿的顶端设有减重槽，因而在高速旋转时，其齿顶端的重量显著减小，齿的离心力也显著降低，由离心力导致的应力也相应地大幅下降，并且减轻了重量，延长了使用寿命。

Description

圆弧端齿齿轮
技术领域
本发明涉及一种圆弧端齿，尤其涉及一种用于飞机用涡轴发动机的圆弧端齿齿轮。
背景技术
圆弧端齿具有自动定心的作用，在涡轴发动机轴流盘之间，轴流盘与离心叶轮之间常用圆弧端齿传递扭矩，应用非常广泛。圆弧端齿在运行过程中受到因转动引起的离心力(所占比例较大)、装配压紧力引起的挤压力和温度载荷的作用。现有技术的端齿是实心结构，产生的离心载荷较大。在转速高、端齿半径较大的情况下离心载荷在端齿根部产生较大应力，时常使其强度和寿命指标不能满足要求。
在所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本发明的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种能够有效降低离心力导致的应力的圆弧端齿齿轮。
本发明的额外方面和优点将部分地在下面的描述中阐述，并且部分地将从描述中变得显然，或者可以通过本发明的实践而习得。
根据本发明的一个方面，一种圆弧端齿齿轮，所述圆弧端齿齿轮具有多个齿，所述多个齿中的每一个齿的顶端设有减重槽，并在所述多个齿的根部具有向内凸出的加强环。
根据本发明的一实施方式，所述减重槽为腰形盲孔、圆盲孔或开口向内的盲孔。
根据本发明的一实施方式，所述减重槽的各面交界处圆弧过渡。
根据本发明的一实施方式，所述加强环与所述齿的内侧壁为圆弧过渡。
根据本发明的一实施方式，所述盲孔的壁厚大于等于1mm。。
根据本发明的一实施方式，所述盲孔的深度小于等于5mm。
由上述技术方案可知，本发明的优点和积极效果在于：
本发明圆弧端齿齿轮，由于在齿的顶端设有减重槽，因而在高速旋转时，其齿顶端的重量显著减小，齿的离心力也显著降低，由离心力导致的应力也相应地大幅下降，并且减轻了重量，延长了使用寿命。
附图说明
通过参照附图详细描述其示例实施方式，本发明的上述和其它特征及优点将变得更加明显。
图1是本发明一实施方式的圆弧端齿齿轮的局部结构示意图；
图2是图1从另一角度观察时的示意图；
图3至图5本发明中的减重槽的示意图。
图中：1、齿；2、齿槽；3、减重槽；4.加强环。
具体实施方式
现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本发明将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。
参见图1至图5，本发明实施方式公开了一种圆弧端齿齿轮，该圆弧端齿齿轮用于飞机的涡轴发动机，尤其是应用于轴流盘与离心叶轮之间。该圆弧端齿齿轮用于传递扭矩，在工作时转速极高(每分钟转速可高达万转以上)，因而离心力非常大。该圆弧端齿齿轮具有齿1，在相邻的两个齿1之间为齿槽2，这些齿1和齿槽2之间为圆弧过渡，在齿1的顶端为平面端，在每个齿1的顶端设置有减重槽3。
该减重槽3大致位于齿1顶端的中部位置，并通过铣削加工等方式制作。由于加工该减重槽3时，能够从齿1上移除部分的材料，这也就减少了每个齿1的重量，当齿1的重量减轻后，使得本圆弧端齿齿轮在高速转动时，齿部位产生的离心力也会显著地减小。
该减重槽3的数量并不限制，在每个齿1上的减重槽3可设置为一个，也可以设置为多个。同时，减重槽3的具体结构也并不限制，参见图3，在本发明一实施方式中，该减重槽3可为腰形盲孔，其槽体的两端为圆弧面，中间为两个平面，且中间两个平面连接两端的圆弧面。参见图4，在本发明另一实施方式中，该减重槽3为圆盲孔。参见图5，在本发明另一实施方式中，该减重槽3为开口向内的盲孔，其槽体只有图3的一半，槽体的其中一端为圆弧面，两侧为两个平面，这两个平面延伸至齿的内侧壁或者外侧壁，从而形成了开放的槽体结构，其中，该内侧壁为齿1靠近其轴线一侧的侧壁，而外侧壁为齿1远离轴线一侧的侧壁。该减重槽3的壁厚一般可大于等于 1mm，而减重槽3的深度一般小于等于5mm，这样减重槽3不会对齿1的强度造成较大影响。
除此之外，该减重槽3也可为贯通结构，其贯通齿1的内侧壁和外侧壁，从而将齿1顶部分成两部分。减重槽3的各面交界处可为圆弧过渡，以进一步减少齿1的内应力。这里所说的减重槽3的各面包括侧壁面以及底面。
进一步地，参见图1及图2，在齿1根部还可以设置有向内凸出的加强环4，也就是说加强环4向齿轮的轴线方向凸出。该加强环4为圆环，直接通过车削加工形成与该圆弧端齿齿轮上。该加强环4能够进一步地减小齿1 的根部的应力，并提高结构的刚度，使得该圆弧端齿齿轮不宜发生变形。加强环4与所述齿1的内侧壁为圆弧过渡，以减少应力集中。加强环4凸出的高度大致等于齿1的厚度。
综上所述，本发明的圆弧端齿齿轮，由于在齿的顶端设有减重槽，因而在高速旋转时，其齿顶端的重量显著减小，齿的离心力也显著降低，由于离心力导致的应力也相应地大幅下降，在此基础上，仍然能够承受接触压力的作用。通过大量的仿真计算以及实验模拟验证表明，本发明的圆弧端齿齿轮能够减少离心力带来的应力多达20％以上，还达到了减轻重量的目的，能够延长使用寿命两倍以上。
以上具体地示出和描述了本发明的示例性实施方式。应该理解，本发明不限于所公开的实施方式，相反，本发明意图涵盖包含在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等效布置。

Claims (6)

1.一种圆弧端齿齿轮，所述圆弧端齿齿轮具有多个齿，其特征在于，所述多个齿中的每一个齿的顶端设有减重槽，并在所述多个齿的根部具有向内凸出的加强环。
2.根据权利要求1所述的圆弧端齿齿轮，其特征在于，所述减重槽为腰形盲孔、圆盲孔或开口向内的盲孔。
3.根据权利要求2所述的圆弧端齿齿轮，其特征在于，所述减重槽的各面交界处圆弧过渡。
4.根据权利要求1所述的圆弧端齿齿轮，其特征在于，所述加强环与所述齿的内侧壁为圆弧过渡。
5.根据权利要求2所述的圆弧端齿齿轮，其特征在于，所述减重槽的壁厚大于等于1mm。
6.根据权利要求2所述的圆弧端齿齿轮，其特征在于，所述减重槽的深度小于等于5mm。
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