CN212643446U - 一种人字齿行星减速器及风扇发动机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种人字齿行星减速器及风扇发动机。该人字齿行星减速器包括输入轴和输出轴；太阳轮，太阳轮由输入轴驱动，太阳轮的外齿为第一人字齿；多个行星轮，其外齿为第二人字齿，第一人字齿和第二人字齿啮合；内齿圈，用于驱动输出轴，内齿圈包括配合固定的第一齿圈和第二齿圈，第一齿圈具有第一内齿，第二齿圈具有第二内齿，第一内齿和第二内齿的斜度相同且方向相反，第一内齿和第二内齿形成第三人字齿，第三人字齿与第二人字齿啮合。本实用新型提出了一种人字齿行星减速器及风扇发动机，整体结构简单，零件数量少，能缩短发动机轴向尺寸，减少增压级和低压涡轮的级数。

Description

一种人字齿行星减速器及风扇发动机

技术领域

本实用新型涉及航空发动机设计与制造技术领域，尤其涉及一种人字齿行星减速器及风扇发动机。

背景技术

目前，齿轮驱动风扇(GTF)发动机是指在双轴涡扇发动机的低压压气机和风扇之间引入一个行星减速齿轮机构，齿轮系统采用柔性连接，使得风扇、低压压气机和低压涡轮可同时工作在相对理想的转速下，从而减少低压压气机和涡轮的级数，降低发动机的噪声，也降低了发动机的油耗。减少的部件正好可以抵消增加减速齿轮机构带来的重量。驱动齿轮系统需要传递大的动力，还要有低质量和高可靠性。GTF发动机的维护成本预计可以节省40％。由于减速器采用了大量高速大负荷齿轮与轴承，其工作条件恶劣，需要在高的输入转速、高的传动功率下安全、可靠地工作，在现有技术条件下，是非常难做到的。即使传动效率达到了，而产生的热量也是非常多的，这对于润滑、冷却、齿轮箱扭曲控制技术等方面的要求是非常高的。如何使减速齿轮箱满足轻质、高效和高可靠性的设计要求是一个难题。现有的GTF发动机一般需要一个减速箱，减速箱置于风扇和增压级之间，致使发动机轴向尺寸变长、结构复杂。虽然国外已经开始应用，但问题比较多。

举例来说，中国发明专利申请CN201410309501.8公开了一种新型GTF航空发动机风扇主减速器。参考图1，输入轴3左端与低压涡轮相连，低压涡轮将旋转动力传递给输入轴3，输入轴3通过滑动轴承安装在左箱体盖5上，输入端盖4穿过输入轴3，将其定位并密封，输入端盖4通过螺栓固定在左箱体盖5外表面，左箱体盖5通过螺栓固定在箱体6上，箱体6右端与右箱体盖10通过螺栓固定，输出端盖14对球面滚子轴承11起定位作用，输出端盖14通过螺栓固定在右箱体盖10的右端面上。输入轴3右端通过外花键与太阳轮15的内花键相连，输入轴3右端的油孔安装有输入轴堵头13，用于储存润滑油，太阳轮15与5个星轮16同时啮合，星轮16通过星轮轴1安装在左箱体盖5上，星轮轴1右端安装有星轮轴堵头2，轴径外表面安装有自动补偿悬臂端挠性变形，保证柔性均载效果的衬套17，星轮轴1上分别安装有轴用弹性挡圈A18，轴用弹性挡圈B19，用来保持星轮16预留的轴向浮动量，首先太阳轮15将动力分流到5个星轮16上，随后5个星轮16再将动力汇流到内齿圈A20和内齿圈B21上，然后内齿圈A20和内齿圈B21通过外花键与齿轮联轴器7相连，将动力全部汇集到齿轮联轴器7上，最后齿轮联轴器7再通过内花键将动力传动到输出轴12上，齿轮联轴器7的左右两端分别安装有孔用弹性挡圈8和弹性定位环9，保证星轮16必要的轴向浮动量，同时进行轴向定位，防止星轮16大范围轴向窜动，输出轴12通过球面滚子轴承11安装在右箱体盖10上，输出轴12右端与航空发动机风扇相连，驱动风扇运转，至此动力已由航空发动机的低压涡轮通过减速器传递到航空发动机的风扇上，完成减速增扭的全过程。驱动齿轮系统整体结构复杂且存在传动可靠性问题。

实用新型内容

针对现有技术的上述问题，本实用新型提出了一种人字齿行星减速器及风扇发动机，该种人字齿行星减速器结构简单，零件数量少，能缩短发动机轴向尺寸，减少增压级和低压涡轮的级数，降低重量，提高推重比且方便装配。

具体地，本实用新型提出了一种人字齿行星减速器，包括：

输入轴和输出轴；

太阳轮，所述太阳轮由所述输入轴驱动，所述太阳轮的外齿为第一人字齿；

多个行星轮，其外齿为第二人字齿，所述第一人字齿和第二人字齿啮合；

内齿圈，用于驱动所述输出轴，所述内齿圈包括配合固定的第一齿圈和第二齿圈，所述第一齿圈具有第一内齿，所述第二齿圈具有第二内齿，所述第一内齿和第二内齿的斜度相同且方向相反，所述第一内齿和第二内齿形成第三人字齿，所述第三人字齿与所述第二人字齿啮合。

根据本实用新型的一个实施例，还包括螺栓和螺母，所述第一齿圈和第二齿圈上开设有螺栓孔，所述螺栓穿设于所述螺栓孔藉由所述螺母固定，以使所述第一齿圈和第二齿圈配合固定。

根据本实用新型的一个实施例，所述输入轴和太阳轮一体成型。

根据本实用新型的一个实施例，所述输出轴和所述第一齿圈或第二齿圈一体成型。

根据本实用新型的一个实施例，所述行星轮数量为3～5个。

根据本实用新型的一个实施例，所述行星轮的数量为3个。

根据本实用新型的一个实施例，所述第一人字齿、第二人字齿和第三人字齿表面形成镀银层。

根据本实用新型的一个实施例，在所述镀银层的表面涂覆润滑脂。

根据本实用新型的一个实施例，所述镀银层的厚度小于85μm。

本实用新型还提供了一种风扇发动机，包括风扇和增压压气机，所述风扇和增压压气机通过前述的人字齿行星减速器进行传动。

本实用新型提供的一种人字齿行星减速器及风扇发动机，整体结构简单且转动效果好，能缩短发动机轴向尺寸，减少增压级和低压涡轮的级数，降低重量，提高推重比且方便装配。

应当理解，本实用新型以上的一般性描述和以下的详细描述都是示例性和说明性的，并且旨在为所述的本实用新型提供进一步的解释。

附图说明

包括附图是为提供对本实用新型进一步的理解，它们被收录并构成本申请的一部分，附图示出了本实用新型的实施例，并与本说明书一起起到解释本实用新型原理的作用。附图中：

图1示出了现有技术中的GTF发动机的结构示意图。

图2示出了本实用新型一个实施例的人字齿行星减速器的传动简图。

图3示出了本实用新型一个实施例的太阳轮、行星轮和内齿圈的结构示意图。

图4示出了图3中的内齿圈的结构示意图。

图5A示出了图4中的第一齿圈的结构示意图。

图5B示出了图4中的第二齿圈的结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

人字齿行星减速器 200 输入轴 201

输出轴 202 太阳轮 203

行星轮 204 内齿圈 205

第一人字齿 206 第二人字齿 207

第一齿圈 208 第二齿圈 209

第一内齿 210 第二内齿 211

第三人字齿 212 螺栓 213

螺母 214 螺栓孔 215

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

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清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本申请及其应用或使用的任何限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本申请的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位旋转90度或处于其他方位，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。此外，尽管本申请中所使用的术语是从公知公用的术语中选择的，但是本申请说明书中所提及的一些术语可能是申请人按他或她的判断来选择的，其详细含义在本文的描述的相关部分中说明。此外，要求不仅仅通过所使用的实际术语，而是还要通过每个术语所蕴含的意义来理解本申请。

图2示出了本实用新型一个实施例的人字齿行星减速器的传动简图。图3示出了本实用新型一个实施例的太阳轮、行星轮和内齿圈的结构示意图。图4示出了图3中的内齿圈的结构示意图。图5A示出了图4中的第一齿圈的结构示意图。图5B示出了图4中的第二齿圈的结构示意图。如图所示，一种人字齿行星减速器200主要包括输入轴201、输出轴202、太阳轮203、行星轮204和内齿圈205。

其中，输入轴201穿入太阳轮203且与太阳轮203配合固定。太阳轮203由输入轴201驱动，太阳轮203的外齿为第一人字齿206。

多个行星轮204的外齿为第二人字齿207。第一人字齿206和第二人字齿207啮合，太阳轮203能带动多个行星轮204转动。

内齿圈205用于驱动输出轴202。内齿圈205包括配合固定的第一齿圈208和第二齿圈209。第一齿圈208具有第一内齿210，第二齿圈209具有第二内齿211，第一内齿210和第二内齿211的斜度相同且方向相反，第一内齿210和第二内齿211形成第三人字齿212。第三人字齿212与第二人字齿207啮合，太阳轮203通过行星轮204驱动所述内齿圈205转动。

本实用新型提供的一种人字齿行星减速器200整体结构简单，由较少的零件构成，无需行星架、静子壳体等组件，有利于减小发动机的轴向尺寸，降低发动机的重量和燃油消耗；太阳轮203、行星轮204和内齿圈205通过人字齿相互啮合，使轴向载荷小，承载能力高，提升了风扇发动机的可靠性。

较佳地，参考图4、图5A和图5B，人字齿行星减速器200还包括螺栓213和螺母214。第一齿圈208和第二齿圈209上开设有螺栓孔215，螺栓213穿设于螺栓孔215，再藉由螺母214固定。第一齿圈208和第二齿圈209通过螺栓213和螺母214配合固定。

较佳地，输入轴201和太阳轮203一体成型。该种结构有利于简化传动结构及路径，且方便装配。

较佳地，输出轴202和第一齿圈208或第二齿圈209一体成型。该种结构同样有利于简化传动结构及路径，且方便装配。

较佳地，行星轮204数量为3～5个。更佳地，行星轮204的数量优选为3个。

较佳地，第一人字齿206、第二人字齿207和第三人字齿212表面形成镀银层。镀银层能提升润滑性能和耐用性。更佳地，在镀银层的表面涂覆润滑脂，进一步提升润滑性能。

较佳地，镀银层的厚度小于85μm。

本实用新型还提供了一种风扇发动机，包括风扇和增压压气机。风扇和增压压气机通过至少一个前述的人字齿行星减速器200进行传动。

本实用新型提供的一种人字齿行星减速器及风扇发动机的优点如下：

1、减少零件数量，无需行星架、静子壳体等组件；

2、输入轴和太阳轮一体成型，输出轴与内齿圈一体成型，简化传动结构及路径；

3、内齿圈由第一齿圈和第二齿圈构成，方便整体结构装配；

4、减小发动机轴向尺寸；

5、增压级及低压涡轮的级数可以进一步减少；

6、发动机重量降低、推重比提高；

7、提高发动机的可靠性；

8、重量降低带来燃油耗油率下降和噪声下降；

9、加工、装配方便。

本领域技术人员可显见，可对本实用新型的上述示例性实施例进行各种修改和变型而不偏离本实用新型的精神和范围。因此，旨在使本实用新型覆盖落在所附权利要求书及其等效技术方案范围内的对本实用新型的修改和变型。

Claims (10)

1.一种人字齿行星减速器，其特征在于，包括：

输入轴和输出轴；

太阳轮，所述太阳轮由所述输入轴驱动，所述太阳轮的外齿为第一人字齿；

多个行星轮，其外齿为第二人字齿，所述第一人字齿和第二人字齿啮合；

内齿圈，用于驱动所述输出轴，所述内齿圈包括配合固定的第一齿圈和第二齿圈，所述第一齿圈具有第一内齿，所述第二齿圈具有第二内齿，所述第一内齿和第二内齿的斜度相同且方向相反，所述第一内齿和第二内齿形成第三人字齿，所述第三人字齿与所述第二人字齿啮合。

2.如权利要求1所述的人字齿行星减速器，其特征在于，还包括螺栓和螺母，所述第一齿圈和第二齿圈上开设有螺栓孔，所述螺栓穿设于所述螺栓孔藉由所述螺母固定，以使所述第一齿圈和第二齿圈配合固定。

3.如权利要求1所述的人字齿行星减速器，其特征在于，所述输入轴和太阳轮一体成型。

4.如权利要求1所述的人字齿行星减速器，其特征在于，所述输出轴和所述第一齿圈或第二齿圈一体成型。

5.如权利要求1所述的人字齿行星减速器，其特征在于，所述行星轮数量为3～5个。

6.如权利要求5所述的人字齿行星减速器，其特征在于，所述行星轮的数量为3个。

7.如权利要求1所述的人字齿行星减速器，其特征在于，所述第一人字齿、第二人字齿和第三人字齿表面形成镀银层。

8.如权利要求7所述的人字齿行星减速器，其特征在于，在所述镀银层的表面涂覆润滑脂。

9.如权利要求7所述的人字齿行星减速器，其特征在于，所述镀银层的厚度小于85μm。

10.一种风扇发动机，包括风扇和增压压气机，所述风扇和增压压气机通过至少一个如权利要求1至9任一所述的人字齿行星减速器进行传动。

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