[發明專利]一種變剛度彈性支承的弧齒錐齒輪耦合傳動試驗臺結構

無效

• 申請號: 201110100521.0
• 申請日: 2011-04-21
• 公開（公告）號: CN102261992A
• 公開（公告）日: 2011-11-30
• 發明（設計）人: 王三民;杜佳佳;范業森;劉海霞;相涯;王穎
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G01M13/02
• 分類號: G01M13/02
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 呂湘連

技術領域

本發明涉及一種弧齒錐齒輪耦合傳動試驗臺結構，尤其涉及一種變剛度彈性支承的弧齒錐齒輪耦合傳動試驗臺結構，屬于機械傳動領域。

背景技術

弧齒錐齒輪耦合多轉子傳動系統在航空發動機、直升機、船舶等涉及到國防和國民經濟建設的重要裝備中有著廣泛的應用。隨著設備的轉速的提高，弧齒錐齒輪耦合轉子系統的振動問題越來越突出，為了改善轉子系統的振動特性，航空發動機、直升機、船舶等傳動系統中，越來越多的采用彈性支承，這樣不僅可以降低轉子系統的固有頻率，使系統盡快越過一階臨界轉速，穩定在一階與二階臨界轉速之間工作，而且可以降低振動加速度以及振動幅值，從而降低噪聲。但是，如果彈性支承的剛度設計不合理，會導致弧齒錐齒輪嚙合位置的改變，降低弧齒錐齒輪接觸穩定性，即發生邊緣接觸，降低弧齒錐齒輪傳動的工作可靠性。因此，彈性支承下弧齒錐齒輪耦合轉子系統的振動特性和接觸特性研究成為航空、船舶傳動系統設計是最為關注的問題。

近年來，關于彈性支承下弧齒錐齒輪耦合轉子系統振動的理論分析研究工作開展比較多，但相關的實驗驗證工作開展比較少，為了驗證特定場合下弧齒錐齒輪傳動系統的可行性或某一理論的正確性，就需要弧齒錐齒輪耦合傳動機構的模擬試驗臺。

目前，在相關研究所、企業和高校的實驗室還沒有發現與本發明結構相類似的試驗臺，通過對專利庫的檢索也沒有找到與本發明相近似的專利。通過對國內相關單位的實驗室調研發現，其試驗臺的設計原理源于《航空發動機設計手冊19：轉子動力學及整機振動》一書中介紹的鼠籠式彈性支承設計方法，通過更換鼠籠來調整支承剛度，每一個鼠籠對應一種支承剛度，每次調整支承剛度都必須將整個試驗臺的轉子部分拆開，更換鼠籠，剛性圓盤轉動慣量的調整也必須將整個試驗臺的轉子部分拆開，非常費時費力；同時由于弧齒錐齒輪對安裝位置精度要求較高，每拆裝一次需要較長時間進行調整，否則可能因安裝誤差造成試驗失敗或者齒輪損壞。

發明內容

為了克服傳統變剛度彈性支承的弧齒錐齒輪耦合傳動試驗臺中，對支承剛度、剛性圓盤轉動慣量的調整費時費力的不足，本發明提供了一種不需要拆卸主動轉子系統就可以調整剛度的無級變剛度支承新型結構；同時給出了一種變剛性圓盤轉動慣量的新型結構。

本發明所采用的技術方案是：一種變剛度彈性支承的弧齒錐齒輪耦合傳動試驗臺的總體結構，電動機1通過V帶2將動力傳至主動轉子系統；所述主動轉子系統由依次安裝在一根主動軸4上的變轉動慣量組件5、無級變剛度支承組件6以及主動弧齒錐齒輪組成；被動轉子系統包括連接從動軸8的被動弧齒錐齒輪，以及通過撓性聯軸器9與從動軸8連接的負載組件10；所述的主動轉子系統通過主動弧齒錐齒輪和被動弧齒錐齒輪形成的弧齒錐齒輪副帶動所述的被動轉子系統旋轉，主動弧齒錐齒輪和被動弧齒錐齒輪形成的弧齒錐齒輪副位于弧齒錐齒輪箱7中；

主動軸4、變轉動慣量組件5、無級變剛度支承組件6、主動弧齒錐齒輪、被動弧齒錐齒輪、從動軸8、撓性聯軸器9和負載組件10的軸心線在同一水平面上；

所述的無級變剛度支承組件6包括撓性套筒11、支承座12、剛性套筒13、軸承14；所述撓性套筒11為鼠籠式的薄壁外螺紋套筒，其左端通過螺釘和定位面固定在支承座12上；撓性套筒11的右端圓柱面內安裝軸承14；剛性套筒13為內螺紋套筒，剛性套筒13的壁厚h₁與撓性套筒11的壁厚h₂滿足關系式：h₁≥3·h₂；剛性套筒13的內螺紋與撓性套筒11的外螺紋的公稱直徑相等；剛性套筒13的左端外圓面與支承座12內圓面為間隙配合：

無級變剛度支承組件6對主動轉子系統提供的剛度取決于軸承14和撓性套筒11的綜合作用，當剛性套筒13向右旋出支承座12時，綜合剛度變大；當剛性套筒13向左旋進支承座12時，綜合剛度變小；配合剛性套筒13上相應的刻度值，就可以準確地提供試驗需要的剛度值；

所述的變轉動慣量組件5包括滑動剛性圓盤15和兩個剛性半圓盤16，所述滑動剛性圓盤15的內圓面與主動軸4的外圓面之間為間隙配合：緊固螺釘將滑動剛性圓盤15緊固在主動軸4上，防止滑動剛性圓盤15與主動軸4之間產生相對滑動；兩個剛性半圓盤16通過螺栓和螺釘安裝在滑動剛性圓盤15上；當需要改變轉動慣量時，更換相應的剛性半圓盤16，這樣就可以為試驗提供合適的轉動慣量，而不需要拆開主動轉子系統。