CN110285207A - 适于航空发动机减速箱的减振装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适于航空发动机减速箱的减振装置，包括用于与减速箱连接的输出轴、用于将来自航空发动机的力矩传递至输出轴的动力传递机构、套设于输出轴上的弹簧座以及设置于弹簧座与动力传递机构之间用于对动力传递机构施加沿轴向的弹性作用力的弹簧组件。本发明适于航空发动机减速箱的减振装置，通过设置弹簧组件吸收发动机的扭转振动能量，在发动机与减速箱之间起缓冲作用，从而起到减振的效果，减速箱中的轴齿，避免齿轮损坏，提高航空动力总成的可靠性和舒适性。

Description

适于航空发动机减速箱的减振装置

技术领域

本发明属于发动机减速箱动力技术领域，具体地说，本发明涉及一种适于航空发动机减速箱的减振装置。

背景技术

目前在活塞式航空发动机领域，一些结构简单，发动机直接驱动螺旋桨，功重比小的发动机不能满足飞机的用途。现在飞机对动力总成的要求是高功重化、低油耗，如果采用发动机直驱螺旋桨，则发动机的功重比小，因此普遍采用的方案是发动机高速高增压来提高发动机的功率，而实际飞机需要的转速会小于单独发动机的转速，因此一般地，需要单独增加一个减速机构来降低动力总成的输出转速，从而达到发动机与飞机的完美配合。而发动机与减速箱直接相连接，通过输出端将发动机的扭转振动完全给变速箱，这种扭转振动产生极大的交变冲击载荷，这种冲击载荷传递给减速箱中的齿轮、轴等零件，会大大降低减速箱的可靠性，轻则导致减速箱振动噪音非常大，重则导致减速箱断齿断轴，动力总成损坏甚至摔飞机的惨剧。

一般地，发动机与减速箱之间不能采用硬连接，参照目前车用结构，发动机上带一个单质量飞轮，与变速箱通过膜片弹簧离合器和离合器压盘连接，采用这种结构，动力总成重量升高10公斤，会大大降低动力总成的功重比。

一般地，航空用途的动力总成，发动机和减速箱间的连接也有采用橡胶减振材料，这种一般用在30KW以下的动力总成上，而对于80KW以上的动力总成，采用橡胶套减振将降低减振效果，重量增加明显，可靠性降低。

随着航空工业的发展，对动力总成需求是高功重比和高可靠性，市场上需要一些自带减振单元的减速箱。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提供一种适于航空发动机减速箱的减振装置，目的是提高减振效果。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：适于航空发动机减速箱的减振装置，包括用于与减速箱连接的输出轴、用于将来自航空发动机的力矩传递至输出轴的动力传递机构、套设于输出轴上的弹簧座以及设置于弹簧座与动力传递机构之间用于对动力传递机构施加沿轴向的弹性作用力的弹簧组件。

所述弹簧组件包括第一弹簧单元和第二弹簧单元，第一弹簧单元和第二弹簧单元均为碟形弹簧且第一弹簧单元和第二弹簧单元为同轴设置。

所述第一弹簧单元套设于所述弹簧座上，所述第二弹簧单元套设于所述动力传递机构上。

所述动力传递机构包括输出齿轮和套设于所述输出轴上且可相对于输出轴沿轴向进行移动的止动轮毂，止动轮毂与输出齿轮相啮合，所述弹簧组件夹在所述弹簧座和止动轮毂之间。

所述止动轮毂与所述输出轴为花键连接，所述输出齿轮空套在输出轴上。

所述输出齿轮包括齿轮本体和设置于齿轮本体上的卡爪，所述止动轮毂具有让卡爪嵌入的卡爪槽，输出齿轮通过卡爪将来自航空发动机的力矩刚性地传递至止动轮毂。

所述卡爪设置多个且所有卡爪在所述齿轮本体上为沿周向均匀分布，各个卡爪分别嵌入所述止动轮毂上设置的一个所述卡爪槽中。

所述的适于航空发动机减速箱的减振装置还包括套设于所述输出轴上的弹性衬套和卡环座，所述输出齿轮套设于弹性衬套上，输出齿轮位于所述止动轮毂和卡环座之间。

所述的适于航空发动机减速箱的减振装置还包括套设于所述输出轴上的第一调整垫片、第二调整垫片、第一轴承和第二轴承，第一调整垫片位于所述输出齿轮和所述卡环座之间，第二调整垫片位于第二轴承和所述弹簧座之间，第一轴承安装在减速箱壳体上。

所述输出轴包括主轴本体和设置于主轴本体上的法兰盘，法兰盘上设置减重孔，主轴本体为空心轴。

本发明适于航空发动机减速箱的减振装置，通过设置弹簧组件吸收发动机的扭转振动能量，在发动机与减速箱之间起缓冲作用，从而起到减振的效果，减速箱中的轴齿，避免齿轮损坏，提高航空动力总成的可靠性和舒适性。

附图说明

本说明书包括以下附图，所示内容分别是：

图1是本发明适于航空发动机减速箱的减振装置的剖视图；

图2是输出齿轮的结构示意图；

图3是止动轮毂的结构示意图；

图4是输出轴的剖视图；

图5是输出轴的侧视图；

图中标记为：1、第一轴承；2、轴承挡圈；3、卡环；4、卡环座；5、第一调整垫片；6、输出齿轮；601、齿轮本体；602、卡爪；7、弹性衬套；8、止动轮毂；801、卡爪槽；9、第二弹簧单元；10、弹簧座；11、第二调整垫片；12、第二轴承；13、圆弧形垫片；14、输出轴油封；15、主轴本体；16、法兰盘；17、第一弹簧单元；18、外花键；19、外花键。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，目的是帮助本领域的技术人员对本发明的构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解，并有助于其实施。

需要说明的是，在下述的实施方式中，所述的“第一”和“第二”并不代表结构和/或功能上的绝对区分关系，也不代表先后的执行顺序，而仅仅是为了描述的方便。

如图1至图5所示，本发明提供了一种适于航空发动机减速箱的减振装置，包括用于与减速箱连接的输出轴、用于将来自航空发动机的力矩传递至输出轴的动力传递机构、套设于输出轴上的弹簧座10以及设置于弹簧座10与动力传递机构之间用于对动力传递机构施加沿轴向的弹性作用力的弹簧组件。

具体地说，如图1所示，本发明的减振装置在实现航空发动机与减速箱之间动力传递的同时，可以避免发动机与减速箱之间采用硬连接，输出轴是用于将来自动力传递机构的力矩传递至减速箱，输出轴与减速箱的输入轴连接，进而将动力传递至减速箱。设置于输出轴上的弹簧组件，可以使减振装置在航空发动机与减速箱之间起到缓冲作用，保护减速箱中的轴齿，提高航空动力总成的可靠性和舒适性。

如图1所示，弹簧组件是整个减振装置的核心部分，弹簧组件对弹簧座10和动力传递机构施加沿输出轴的轴向的弹性作用力，在弹簧组件施加的弹性作用力的作用下，动力传递机构沿轴向朝向远离弹簧座10的方向进行移动。弹簧组件沿轴向可以伸长和压缩，作为优选的，弹簧组件包括第一弹簧单元17和第二弹簧单元9，第一弹簧单元17和第二弹簧单元9均为碟形弹簧且第一弹簧单元17和第二弹簧单元9为同轴设置。第一弹簧单元17套设于弹簧座10上，第二弹簧单元9套设于动力传递机构上。弹簧座10为回转体结构，弹簧座10与第一弹簧单元17和输出轴为同轴设置，弹簧座10的一端插入第一弹簧单元17的中心孔中，弹簧座10的外直径小于第一弹簧单元17的外直径，弹簧座10具有与第一弹簧单元17相接触的限位面，弹簧座10的该限位面为与弹簧座10的轴线相垂直的圆环形平面且限位面的外直径大于第一弹簧单元17的内直径。第二弹簧单元9位于第一弹簧单元17和动力传递机构之间，第二弹簧单元9的外边缘与第一弹簧单元17的外边缘相接触。

如图1至图3所示，动力传递机构包括输出齿轮6和套设于输出轴上且可相对于输出轴沿轴向进行移动的止动轮毂8，止动轮毂8与输出齿轮6相啮合，弹簧组件夹在弹簧座10和止动轮毂8之间。第二弹簧单元9套设于止动轮毂8上，止动轮毂8为回转体结构，止动轮毂8与第二弹簧单元9和输出轴为同轴设置，止动轮毂8的一端插入第二弹簧单元9的中心孔中，止动轮毂8的外直径小于第二弹簧单元9的外直径，止动轮毂8具有与第二弹簧单元9相接触的限位面，止动轮毂8的该限位面为与止动轮毂8的轴线相垂直的圆环形平面且限位面的外直径大于第二弹簧单元9的内直径。止动轮毂8与输出轴为花键连接，输出齿轮6空套在输出轴上，止动轮毂8的中心孔中的内圆面上设置内花键，输出轴的外圆面设置有与止动轮毂8的中心孔中的内花键相啮合的外花键18，止动轮毂8在输出轴上可沿轴向进行移动。

如图1至图3所示，输出齿轮6包括齿轮本体601和设置于齿轮本体601上的卡爪602，止动轮毂8具有让卡爪602嵌入的卡爪槽801，输出齿轮6通过卡爪602将来自航空发动机的力矩刚性地传递至止动轮毂8。卡爪602设置多个且所有卡爪602在齿轮本体601上为沿周向均匀分布，止动轮毂8上设置的卡爪槽801的数量与卡爪602的数量相同，各个卡爪602分别嵌入止动轮毂8上设置的一个卡爪槽801中，卡爪槽801为在止动轮毂8的面朝输出齿轮6的侧面上设置的凹槽，卡爪槽801为在止动轮毂8的面朝输出齿轮6的侧面上形成让卡爪602通过的开口，这样使得输出齿轮6与止动轮毂8之间在实现动力传递的同时能够实现轴向上的相对移动。在航空发动机工作过程中，输出齿轮6接受从发动机传递过来的力矩及振动，输出齿轮6通过卡爪602将动力刚性地传递给止动轮毂8，止动轮毂8将动力传递给输出轴。由于止动轮毂8一直压缩两个碟形弹簧，止动轮毂8的卡爪槽801和输出齿轮6上的卡爪602的接触位置是根据振动力矩不同而时刻变化，通过这些动力传递，即将发动机的扭转振动转化为碟形弹簧轴向振动，即碟形弹簧吸收发动机的扭转振动能量，从而起到到减振的效果，避免齿轮损坏。

碟形弹簧组成的弹簧组件是整个减振系统的核心，由于发动机运行过程中扭转振动力矩是时刻变化，此时刻变化的力矩传递给带卡爪602的输出齿轮6，通过卡爪602传递给止动轮毂8上的卡爪槽801，不同的力矩产生碟形弹簧的压缩量是不同的，因此蝶形弹簧的压缩量是时刻变化的。而且采用碟形弹簧组成的这种弹簧组件占用空间小，便于布置。

如图1至图3所示，齿轮本体601为圆柱齿轮，齿轮本体601用于接受来自航空发动机的力矩，齿轮本体601用于与航空发动机的动力输出端连接，卡爪602为在齿轮本体601的面朝止动轮毂8的面朝上设置且沿齿轮本体601的轴向朝向齿轮本体601的外侧伸出的突出结构，卡爪602固定设置在齿轮本体601的轮毂上。

在本实施例中，如图1至图3所示，卡爪602共设置三个，止动轮毂8上的卡爪槽801也设置三个。

如图1所示，本发明适于航空发动机减速箱的减振装置还包括套设于输出轴上的弹性衬套7和卡环座4，输出齿轮6套设于弹性衬套7上，输出齿轮6位于止动轮毂8和卡环座4之间。卡环座4为回转体且卡环座4与输出轴为同轴设置，卡环座4与输出轴为花键连接，卡环座4的中心孔中的内圆面上设置内花键，输出轴的外圆面设置有与卡环座4的中心孔中的内花键相啮合的外花键19。弹性衬套7为圆环形结构，弹性衬套7位于输出轴上的两段外花键18、19之间，弹性衬套7在输出轴上可相对于输出轴绕其轴线做微量的转动，齿轮本体601套在弹性衬套7上，弹性衬套7的厚度、输出齿轮6的内孔直径及输出轴的直径组成的间隙不能超过0.05mm，否则会影响输出齿轮6的啮合效果。

作为优选的，弹性衬套7的外表面设置有保护涂层，用于来抵抗面压和增加润滑效果，防止烧蚀。弹性衬套7的保护涂层与输出齿轮6和输出轴接触，保护涂层优选为二硫化钼涂层，是由二硫化钼基润滑涂料涂覆于弹性衬套7表面形成的涂层。

如图1所示，本发明适于航空发动机减速箱的减振装置还包括套设于输出轴上的第一调整垫片5、第二调整垫片11、第一轴承1、第二轴承12、圆弧形垫片13和卡环3，第一调整垫片5位于输出齿轮6和卡环座4之间，第二调整垫片11位于第二轴承12和弹簧座10之间，第一轴承1安装在减速箱壳体上。第一调整垫片5位于第一轴承1和输出齿轮6之间，第二调整垫片11位于第二轴承12和弹簧座10之间，第二轴承12为深沟球轴承，第二调整垫片11的主要作用是控制碟形弹簧的预紧力。第二轴承12位于第二调整垫片11和圆弧形垫片13之间，第二轴承12控制输出轴的轴向窜动量，圆弧形垫片13与输出轴的圆角处匹配，圆弧形垫片13对第二轴承12起轴向限位的作用，同时此圆形垫片可以承受拉力作用。卡环座4夹在第一调整垫片5和卡环3之间，卡环3固定设置于输出轴上，输出轴上设有让卡环3嵌入的卡环槽，卡环3起挡片作用，卡环3用于在轴向上对卡环座4起限位作用，轴向预紧，同时不至于被切断；

如图1所示，第一轴承1为圆柱滚子轴承，第一轴承1位于输出轴的一端，轴承挡圈2位于第一轴承1和卡环3之间，第一轴承1的内圈套在输出轴上，第一轴承1的外圈装配到减速箱壳体上，轴承挡圈2也安装在减速箱壳体内部设置的轴承座上，轴承挡圈2的功能是防止第一轴承1的外圈脱出轴承座。

如图1所示，本发明适于航空发动机减速箱的减振装置还包括套设于输出轴上的输出轴油封14，圆弧形垫片13位于输出轴油封14和第二轴承12之间。输出轴油封14装到减速箱壳体上，且输出轴油封14反装在减速箱输出轴上，这种安装的优势是油封不会从输出轴上脱落。

输出轴承受整个动力系统的输出、齿轮部分的弯扭和冲击等载荷，还需要轻量化处理，在其选材和热处理上都需要详细评估，同时可以将输出轴设计成空心轴形式，其壁厚可以控制在6～8mm之间，根据不同的载荷酌情处理。如图1、图4和图5所示，输出轴包括主轴本体15和设置于主轴本体15上的法兰盘16，法兰盘16上设置减重孔，主轴本体15为空心轴且为两端开口且内部中空的回转体结构，输出轴油封14、圆弧形垫片13、第二轴承12、第二调整垫片11、弹簧座10、止动轮毂8、弹性衬套7、卡环座4和卡环3套设于主轴本体15上且与主轴本体15为同轴设置，第一轴承1套设于主轴本体15的一端，法兰盘16与主轴本体15的另一端固定连接。法兰盘16上设置减重孔，减轻输出轴整体重量。

以上结合附图对本发明进行了示例性描述。显然，本发明具体实现并不受上述方式的限制。只要是采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进；或未经改进，将本发明的上述构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.适于航空发动机减速箱的减振装置，其特征在于：包括用于与减速箱连接的输出轴、用于将来自航空发动机的力矩传递至输出轴的动力传递机构、套设于输出轴上的弹簧座以及设置于弹簧座与动力传递机构之间用于对动力传递机构施加沿轴向的弹性作用力的弹簧组件。

2.根据权利要求1所述的适于航空发动机减速箱的减振装置，其特征在于：所述弹簧组件包括第一弹簧单元和第二弹簧单元，第一弹簧单元和第二弹簧单元均为碟形弹簧且第一弹簧单元和第二弹簧单元为同轴设置。

3.根据权利要求2所述的适于航空发动机减速箱的减振装置，其特征在于：所述第一弹簧单元套设于所述弹簧座上，所述第二弹簧单元套设于所述动力传递机构上。

4.根据权利要求1至3任一所述的适于航空发动机减速箱的减振装置，其特征在于：所述动力传递机构包括输出齿轮和套设于所述输出轴上且可相对于输出轴沿轴向进行移动的止动轮毂，止动轮毂与输出齿轮相啮合，所述弹簧组件夹在所述弹簧座和止动轮毂之间。

5.根据权利要求4所述的适于航空发动机减速箱的减振装置，其特征在于：所述止动轮毂与所述输出轴为花键连接，所述输出齿轮空套在输出轴上。

6.根据权利要求4或5所述的适于航空发动机减速箱的减振装置，其特征在于：所述输出齿轮包括齿轮本体和设置于齿轮本体上的卡爪，所述止动轮毂具有让卡爪嵌入的卡爪槽，输出齿轮通过卡爪将来自航空发动机的力矩刚性地传递至止动轮毂。

7.根据权利要求6所述的适于航空发动机减速箱的减振装置，其特征在于：所述卡爪设置多个且所有卡爪在所述齿轮本体上为沿周向均匀分布，各个卡爪分别嵌入所述止动轮毂上设置的一个所述卡爪槽中。

8.根据权利要求4至7任一所述的适于航空发动机减速箱的减振装置，其特征在于：还包括套设于所述输出轴上的弹性衬套和卡环座，所述输出齿轮套设于弹性衬套上，输出齿轮位于所述止动轮毂和卡环座之间。

9.根据权利要求8所述的适于航空发动机减速箱的减振装置，其特征在于：还包括套设于所述输出轴上的第一调整垫片、第二调整垫片、第一轴承和第二轴承，第一调整垫片位于所述输出齿轮和所述卡环座之间，第二调整垫片位于第二轴承和所述弹簧座之间，第一轴承安装在减速箱壳体上。

10.根据权利要求1至9任一所述的适于航空发动机减速箱的减振装置，其特征在于：所述输出轴包括主轴本体和设置于主轴本体上的法兰盘，法兰盘上设置减重孔，主轴本体为空心轴。