CN114674200A - 一种测量花键偏斜角的结构及测量方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种测量花键倾斜角的结构，方法包括：安装在不同的承力框架上的第一齿轮箱和第二齿轮箱；连接第一齿轮箱和第二齿轮箱的传动轴，传动轴的两端分别设置有左花键和右花键；以及保护罩，保护罩包括滑动保护罩、支撑保护罩和基准保护罩，支撑保护罩与第一齿轮箱密封连接，基准保护罩与第二齿轮箱密封连接，滑动保护罩设置在支撑保护罩内端面，其中，基准保护罩面向第一齿轮箱的一侧具有径向延伸的凸起而形成测量端面，在测量端面上设有预定直径的测量部位，通过测量右花键安装前测量部位一圈的跳动值、高点位置角度及右花键安装后传动轴的圆柱面一圈的跳动值、高点位置角度，能够得到两齿轮箱花键的偏斜角度。

Description

一种测量花键偏斜角的结构及测量方法

技术领域

本申请属于航空发动机技术领域，特别涉及一种测量花键偏斜角的结构及测量方法。

背景技术

传动轴是航空发动机传动系统的重要构件之一，用于在两个齿轮箱之间传递扭矩，几何结构特点是长径比较大，并且两端通常设计有渐开线花键，而花键是传动轴上最为关键的部位，典型的传动轴结构形式见图1a～图1d所示，图1a为实心传动结构，图1b为空心传动结构，图1c为带辅助支点的复杂截面传动轴结构，图1d为带联轴器的复杂截面传动轴结构。

偏斜角是影响花键使用寿命的重要因素，设计时必须将偏斜角控制在允许范围内。如图2和图3所示，左齿轮箱11与右齿轮箱12分别通过传动轴13上设置的左花键131和右花键132进行连接，在传动轴13外安装保护罩14。通常情况下，传动轴连接的两个齿轮箱安装在航空发动机或飞机不同的承力框架上，两个齿轮箱的相对位置精度无法通过零件精度保证，传动轴及花键易出现偏斜。因此，常采用装配调整的方式控制偏斜，即将其中一个齿轮箱设计成安装位置可调节的形式。调节过程由专用工装保证，调节精度取决于专用工装的精度。但装配后花键的偏斜角不可测量，一旦因操作不当等因素出现偏斜角超出允许值时，也不能被检测出，极易导致发动机损坏而引起严重后果。

发明内容

本申请的目的是提供了一种测量花键倾斜角的结构，以解决或减轻背景技术中的至少一个问题。

本申请的技术方案是：一种测量花键倾斜角的结构，所述结构包括：

安装在不同的承力框架上的第一齿轮箱和第二齿轮箱；

连接第一齿轮箱和第二齿轮箱的传动轴，所述传动轴的两端分别设置有左花键和右花键，左花键和右花键分别与第一齿轮和第二齿轮端部设置的花键槽配合而形成花键结构；以及

用于对传动轴进行密封和包容的保护罩，所述保护罩包括滑动保护罩、支撑保护罩和基准保护罩，所述支撑保护罩与第一齿轮箱密封连接，所述基准保护罩与第二齿轮箱密封连接，所述滑动保护罩设置在支撑保护罩内端面，通过控制滑动保护罩在支撑保护罩内滑动而与基准保护罩配合，从而实现传动轴的保护与密封；

其中，所述基准保护罩面向第一齿轮箱的一侧具有径向延伸的凸起而形成测量端面，在所述测量端面上设有预定直径的测量部位，通过测量右花键安装前所述测量部位一圈的跳动值、高点位置角度及右花键安装后传动轴的圆柱面一圈的跳动值、高点位置角度，能够得到两齿轮箱花键的偏斜角度。

进一步的，所述第一齿轮箱和第二齿轮箱内分别设有第一齿轮和第二齿轮，第一齿轮和第二齿轮分别通过第一轴承和第二轴承支撑在相应的齿轮箱内。

进一步的，所述第一齿轮箱和第二齿轮箱为相同类型的齿轮箱类型，所述类型包括对开式齿轮箱和偏置式齿轮箱。

进一步的，所述第一齿轮箱和第二齿轮箱为不同类型的齿轮箱类型，所述类型包括对开式齿轮箱和偏置式齿轮箱。

进一步的，所述滑动保护罩面相所述基准保护罩的一侧设置安装止口，通过所述安装止口与测量端面配合即实现保护罩的闭合。

进一步的，所述支撑保护罩与第一齿轮箱的密封连接处设有密封装置。

进一步的，所述基准保护罩与第二齿轮箱的密封连接处设有密封装置。

进一步的，所述支撑保护罩的内端面设有至少一道的密封装置，以实现所述支撑保护罩与滑动保护罩之间的密封。

另外，本申请还提供了一种采用如上任一所述的测量花键倾斜角的结构进行花键偏斜角的测量方法，所述方法包括：

首先以第二齿轮箱一侧的右花键为基准，使用测量工具进行测量端面上提前标记的直径为d的圆环形测量部位的跳动测量，测量时，测量工具的指针垂直并接触于测量部位，测量工具以右花键的中心线为轴线旋转，使得测量工具的指针沿着测量部位旋转一周以获得跳动值A和高点位置角度α；

在第一齿轮箱、第二齿轮箱、传动轴和保护罩完成装配后，以传动轴的圆柱面为基准，使用测量工具进行测量端面的跳动测量，测量时，测量工具的指针垂直并接触于测量部位，测量工具以圆柱面的中心线为轴线旋转，使得测量工具的指针沿着测量部位旋转一周以获得跳动值B及高点位置角度β；

最后，通过公式计算出传动轴花键的偏斜角度

式中，

为传动轴花间的偏斜角度；

A为以右花键为基准，标记的测量部位跳动值；

α为以右花键为基准，标记的测量部位高点位置与水平线夹角；

B为以传动轴圆柱面为基准，标记的测量部位跳动值；

β为以传动轴圆柱面为基准，标记的测量部位高点位置与水平线夹角。

进一步的，所述测量工具为千分表。

本申请提供的测量传动轴花键偏斜角度的方法及结构，通过先后以齿轮箱花键、传动轴外圆柱面为基准进行端面跳动测量，分别获得跳动值和高点位置角度，并通过公式计算得到传动轴花键的偏斜角度，从而实现了传动轴装配后的花键偏斜角测量，实现了产品装配后花键偏斜角的完全检测，避免不合格产品交付使用带来的潜在风险。

附图说明

为了更清楚地说明本申请提供的技术方案，下面将对附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述的附图仅仅是本申请的一些实施例。

图1为现有技术中几种典型的传动轴结构形式示意图。

图2为典型的齿轮箱与传动轴连接结构示意图

图3为典型的齿轮箱与传动轴连接结构内花键偏斜示意图。

图4为本申请的花间偏斜角测量结构示意图。

图5为本申请一实施例中的测量端面跳动及高点位置角度示意图。

附图标记：

21-第一齿轮箱

211-第一齿轮轴

212-第一轴承

22-第二齿轮箱

221-第二齿轮轴

222-第二轴承

23-传动轴

231-圆柱面

231-左花键

232-右花键

24-保护罩

241-滑动保护罩

242-支撑保护罩

243-基准保护罩

244-测量端面

245-测量部位

246-安装止口

具体实施方式

为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行更加详细的描述。

为了解决现有技术中的传动轴花键偏斜角度不可检测的问题，本申请中提供了一种可用于测量计算传动轴装配后的花键偏斜角度的方法及结构，实现产品装配后的花键偏斜角度检测，从而可以筛查出花键偏斜角超出允许范围的产品。

如图4所示，本申请提供的方法及结构可用于传动轴装配后的花键偏斜角测量与计算，该结构主要由第一齿轮箱21、第二齿轮箱22、传动轴23及保护罩24组成。

通常情况下，第一齿轮箱21和第二齿轮箱22安装在不同的承力框架上，第一齿轮箱21和第二齿轮箱22内分别设有第一齿轮211和第二齿轮221，第一齿轮211和第二齿轮221分别通过第一轴承212和第二轴承222支撑在相应的齿轮箱内。在一些实施例中，第一齿轮箱21和第二齿轮箱22可以为相同类型的齿轮箱类型，例如均为对开式齿轮箱或偏置式齿轮箱。在另一些实施例中，第一齿轮箱21和第二齿轮箱22也可以为不同类型的齿轮箱类型，例如一个为对开式齿轮箱、另一个为偏置式齿轮箱。

传动轴23连接第一齿轮箱21和第二齿轮箱22，用于在第一齿轮箱21和第二齿轮箱22之间传递转速和扭矩。具体的，第一齿轮211和第二齿轮221的端部分别设置花键槽，传动轴23的两端分别设置有左花键231和右花键232，左花键231和右花键232分别与第一齿轮211和第二齿轮221端部的花键槽配合从而形成花键结构。

保护罩24位于传动轴23的外部，用于对传动轴23进行密封和包容。保护罩24包括滑动保护罩241、支撑保护罩242和基准保护罩243，支撑保护罩242与第一齿轮箱21密封连接，基准保护罩243与第二齿轮箱22密封连接，滑动保护罩241可移动的支撑在支撑保护罩242内端面，通过控制滑动保护罩241在支撑保护罩242内滑动而与另一侧齿轮箱内的基准保护罩243配合，从而实现传动轴23的保护与密封。

其中，在基准保护罩242面向第一齿轮箱21的一侧具有径向延伸的凸起，从而可以在面相第一齿轮箱21的一侧形成测量端面244。在测量端面244上设有预定直径的测量部位245，通过测量右花键232安装前该测量部位245一圈的跳动值、高点位置角度及右花键232安装后传动轴23的圆柱面231一圈的跳动值、高点位置角度，即可得到两齿轮箱花键的偏斜角度。进一步的，在滑动保护罩241面相基准保护罩243的一侧设置安装止口246，通过安装止口246与测量端面244配合即实现保护罩24的闭合。

在采用上述测量结构进行花键偏斜角测量时，首先以第二齿轮箱22一侧的右花键232为基准，使用测量工具(可采用千分表)进行测量端面224的跳动测量，测量部位225位于测量端面224上提前标记的直径为d的圆环，测量工具的指针垂直接触到测量部位225，测量工具以花键232的中心线为轴线旋转，测量工具的指针沿着测量部位225旋转一周，记录跳动值A和高点位置角度α；

齿轮箱21、齿轮箱22、传动轴23和保护罩24完成装配后，将保护罩24插入到齿轮箱21中，以传动轴23的圆柱面231为基准，使用测量工具测量端面224的跳动，测量工具的指针垂直接触到测量部位225，测量工具以圆柱面231的中心线为轴线旋转，测量工具的指针沿着测量部位225旋转一周，记录跳动值B及高点位置角度β；

最后，按以下公式计算出传动轴花键的偏斜角度

式中，

为传动轴花间的偏斜角度；

A为以右花键为基准，标记的测量部位跳动值；

α为以右花键为基准，标记的测量部位高点位置与水平线夹角；

B为以传动轴圆柱面为基准，标记的测量部位跳动值；

β为以传动轴圆柱面为基准，标记的测量部位高点位置与水平线夹角。

本申请提供的测量传动轴花键偏斜角度的方法及结构，通过先后以齿轮箱花键、传动轴外圆柱面为基准进行端面跳动测量，分别获得跳动值和高点位置角度，并通过公式计算得到传动轴花键的偏斜角度，从而实现了传动轴装配后的花键偏斜角测量，实现了产品装配后花键偏斜角的完全检测，避免不合格产品交付使用带来的潜在风险。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种测量花键倾斜角的结构，其特征在于，所述结构包括：

安装在不同的承力框架上的第一齿轮箱和第二齿轮箱；

连接第一齿轮箱和第二齿轮箱的传动轴，所述传动轴的两端分别设置有左花键和右花键，左花键和右花键分别与第一齿轮和第二齿轮端部设置的花键槽配合而形成花键结构；以及

用于对传动轴进行密封和包容的保护罩，所述保护罩包括滑动保护罩、支撑保护罩和基准保护罩，所述支撑保护罩与第一齿轮箱密封连接，所述基准保护罩与第二齿轮箱密封连接，所述滑动保护罩设置在支撑保护罩内端面，通过控制滑动保护罩在支撑保护罩内滑动而与基准保护罩配合，从而实现传动轴的保护与密封；

其中，所述基准保护罩面向第一齿轮箱的一侧具有径向延伸的凸起而形成测量端面，在所述测量端面上设有预定直径的测量部位，通过测量右花键安装前所述测量部位一圈的跳动值、高点位置角度及右花键安装后传动轴的圆柱面一圈的跳动值、高点位置角度，能够得到两齿轮箱花键的偏斜角度。

2.如权利要求1所述的测量花键倾斜角的结构，其特征在于，所述第一齿轮箱和第二齿轮箱内分别设有第一齿轮和第二齿轮，第一齿轮和第二齿轮分别通过第一轴承和第二轴承支撑在相应的齿轮箱内。

3.如权利要求2所述的测量花键倾斜角的结构，其特征在于，所述第一齿轮箱和第二齿轮箱为相同类型的齿轮箱类型，所述类型包括对开式齿轮箱和偏置式齿轮箱。

4.如权利要求2所述的测量花键倾斜角的结构，其特征在于，所述第一齿轮箱和第二齿轮箱为不同类型的齿轮箱类型，所述类型包括对开式齿轮箱和偏置式齿轮箱。

5.如权利要求1至4任一所述的测量花键倾斜角的结构，其特征在于，所述滑动保护罩面相所述基准保护罩的一侧设置安装止口，通过所述安装止口与测量端面配合即实现保护罩的闭合。

6.如权利要求1所述的测量花键倾斜角的结构，其特征在于，所述支撑保护罩与第一齿轮箱的密封连接处设有密封装置。

7.如权利要求1所述的测量花键倾斜角的结构，其特征在于，所述基准保护罩与第二齿轮箱的密封连接处设有密封装置。

8.如权利要求1所述的测量花键倾斜角的结构，其特征在于，所述支撑保护罩的内端面设有至少一道的密封装置，以实现所述支撑保护罩与滑动保护罩之间的密封。

9.一种采用如权利要求1至8任一所述的测量花键倾斜角的结构进行花键偏斜角的测量方法，其特征在于，所述方法包括：

首先以第二齿轮箱一侧的右花键为基准，使用测量工具进行测量端面上提前标记的直径为d的圆环形测量部位的跳动测量，测量时，测量工具的指针垂直并接触于测量部位，测量工具以右花键的中心线为轴线旋转，使得测量工具的指针沿着测量部位旋转一周以获得跳动值A和高点位置角度α；

在第一齿轮箱、第二齿轮箱、传动轴和保护罩完成装配后，以传动轴的圆柱面为基准，使用测量工具进行测量端面的跳动测量，测量时，测量工具的指针垂直并接触于测量部位，测量工具以圆柱面的中心线为轴线旋转，使得测量工具的指针沿着测量部位旋转一周以获得跳动值B及高点位置角度β；

最后，通过公式计算出传动轴花键的偏斜角度

式中，

为传动轴花间的偏斜角度；

A为以右花键为基准，标记的测量部位跳动值；

α为以右花键为基准，标记的测量部位高点位置与水平线夹角；

B为以传动轴圆柱面为基准，标记的测量部位跳动值；

β为以传动轴圆柱面为基准，标记的测量部位高点位置与水平线夹角。

10.如权利要求9所述的测量方法，其特征在于，所述测量工具为千分表。

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