[發明專利]用于飛機縫翼作動器的齒輪齒條的設計方法

有效

• 申請號: 200910055801.7
• 申請日: 2009-07-31
• 公開（公告）號: CN101988570A
• 公開（公告）日: 2011-03-23
• 發明（設計）人: 黃建國;趙京洲;麻建英;郭建偉;嚴少波
• 申請（專利權）人: 中國商用飛機有限責任公司;中國商用飛機有限責任公司上海飛機設計研究所
• 主分類號: F16H55/17
• 分類號: F16H55/17;F16H55/26;F16H55/08;F16H55/06;C21D9/32;C21D1/18;C23C8/00;C23F17/00;B64C13/34
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 樓仙英

技術領域

本發明涉及用于飛機縫翼作動器的齒輪齒條的設計方法。

背景技術

飛機有多塊(6～12塊)、左右對稱的縫翼，由10多個作動器推動其運動。作動器除滿足縫翼運動性能要求、確保多作動器驅動多舵面的同步運動外，還需盡可能體積小、重量輕。

縫翼舵面的運動是由動力裝置(電機、齒輪箱)通過傳動桿系-扭力管，及大傳動比的行星齒輪箱，將扭矩傳至縫翼作動器：齒輪-齒條，由于齒條嵌入滑軌內，則齒條轉動便驅動了與滑軌相連的舵面運動。

通常的縫翼作動器為液壓作動器和滾珠絲杠副，作直線往返運動驅動縫翼偏轉。它們或位于縫翼滑軌上方，或在滑軌一側，還需與滑軌連接件(滑輪架)相連。作動器加上連接件需占用機翼內部很大的空間，根本無法安裝在機翼前緣狹小的區域內。

發明內容

本發明提供的新型齒輪齒條縫翼作動器是為了解決了上述的空間問題，而且運動性能更佳。

為此，本發明中用于飛機縫翼作動器的齒輪齒條是這樣設計的：

1.選取大齒形角，如22.5°～28°，增大了齒根尺寸以提高齒根抗彎曲強度，這樣使齒輪的齒數小于17個齒而不產生根切。優選地，選用齒形角25°。

2.選取盡可能少的齒輪齒數z₁，如10～15個，以減少齒輪直徑。但最小齒輪的齒數不應產生根切，否則將降低了抗彎強度和給制造帶來麻煩。針對25°的齒形角，輪齒不產生根切的最少齒數為12，為適應作動器載荷偏大及大直徑齒條內嚙合圓，有利地齒輪采用12或13個齒。

3.選取初定的齒輪模數m₁，在滿足強度及扭矩限制器載荷條件下，采用最佳的非標準齒輪模數，齒輪模數有利地在2.5～4.5之間。例如，齒輪模數為4.2933、2.8182等。它除滿足齒輪、齒條抗彎強度外，還有利于調整全機所有作動器的齒條/齒輪傳動比保持相同或相近。

4.初定齒條/齒輪傳動比，使其與相鄰縫翼作動器的齒條/齒輪傳動比相近，確保多舵面多作動器作同步圓錐運動，所述初定的傳動比大小與電機轉速、減速器傳動比、縫翼偏角與收放時間、機翼前緣空間、滑軌、滾柱位置等相關；

5.根據上述步驟4中初定的齒條/齒輪傳動比及步驟2選定的齒輪齒數z₁，可得出齒條內嚙合圓齒數，并將齒條內嚙合圓齒數圓整為z₂；從而確定出齒條/齒輪傳動比i；

6.根據步驟5確定的齒條/齒輪傳動比i，調整初定的齒輪模數m₁至確定的齒輪模數m，得到齒輪節圓直徑d₁；

7.根據步驟6確定的齒輪模數m、步驟5確定的齒條內嚙合圓齒數z₂，得出齒條內嚙合圓節圓直徑d₂；

8.當齒輪模數、齒條/齒輪傳動比、齒條內嚙合圓經過多次修改、迭代而最終確定之后，齒輪、齒條的其它參數可按普通齒輪機械設計手冊中有關外、內嚙合圓柱齒輪傳動幾何尺寸計算。

有利地，初定的齒條/齒輪傳動比由以下三種方法權衡決定：

a.根據齒條所在位置的滑軌下表面距縫翼轉軸長度確定齒條節圓半徑，根據由上述選取的齒形角所確定的不產生根切的最少齒輪齒數與上述初定的齒輪模數(m₁)的乘積確定齒輪節圓半徑，將齒條節圓半徑與齒輪節圓半徑相除，即得初定的齒條/齒輪傳動比；

b.根據舵面偏轉角度及收放時間要求，確定齒條的偏轉速度(n₂)，根據預先確定的縫翼作動器齒輪箱的行星齒輪傳動比及預先設定的扭力管轉速可求出齒輪輸出轉速(n₁)，則初定的齒條/齒輪傳動比(i)＝齒輪輸出轉速(n₁)/齒條的偏轉速度(n₂)；

c.根據齒條內嚙合圓齒數與齒輪齒數之比來初定齒條/齒輪傳動比，其中齒條內嚙合圓齒數根據所在位置的滑軌半徑及初定的齒輪模數來確定；

有利地，所初定的齒條/齒輪傳動比在16～22之間，例如所初定的齒條/齒輪傳動比為18.846或18.833。

齒輪齒條材料可采用低碳合金鋼，采用毛坯鍛件加工，需整體淬火，輪齒表面滲碳處理，表面硬度為HRC?52～58，齒輪精度為6組級，齒條為7級。

本發明的齒輪齒條作動器具有如下的優點：