[發明專利]適于電驅動裝置的航空機輪用齒圈及其設計方法

有效

• 申請號: 202110584330.X
• 申請日: 2021-05-27
• 公開（公告）號: CN113343379B
• 公開（公告）日: 2023-06-30
• 發明（設計）人: 吳瑩瑩;龐健;丁斌;趙文慶
• 申請（專利權）人: 西安航空制動科技有限公司
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F30/15;G06F30/20;G06F111/10;G06F119/02;G06F119/04;G06F119/14
• 代理公司: 西安凱多思知識產權代理事務所(普通合伙) 61290
• 代理人: 康進興

1.一種適于電驅動裝置的航空機輪用齒圈的設計方法，其特征在于，具體過程是：

步驟1，確定齒圈傳動比u；

步驟2，計算齒圈外齒齒數z₁；

步驟3，計算模數m；

步驟4，計算齒圈輪齒切向力；

步驟5，計算齒圈外齒齒距t；

步驟6，計算齒圈外齒的剪切應力；

步驟7，選取齒圈材料:

所選用齒圈材料的許用剪切強度需大于齒圈外齒的的剪切應力τ；

步驟8，齒圈外齒齒根的彎曲疲勞應力校核：

通過公式(8)計算齒圈外齒齒根真實彎曲疲勞應力σ_F

σ_F＝σ_F0K_AK_VK_FβK_FaK_FP??(8)

公式(8)中，σ_F為真實彎曲疲勞應力；齒圈外齒齒根名義彎曲疲勞應力σ_F0；K_A為使用系數；K_V為動載系數；K_Fβ為齒向載荷分布系數；K_Fa為齒間載荷分布系數；K_FP為載荷不均勻系數；

通過公式(9)計算齒圈外齒齒根許用彎曲疲勞應力[σ]_Fp

公式(9)中，[σ]_Fp為許用彎曲疲勞應力；σ_Flim為齒根彎曲疲勞極限；Y_ST為應力修正系數；Y_NT為壽命系數；Y_δrelT為齒根圓角敏感系數；Y_RtelT為齒根圓角表面狀況系數；Y_X為尺寸系數；S_F為最小安全系數；

若σ_F＜[σ]_Fp，則齒圈齒根彎曲疲勞應力滿足要求；

若σ_F≥[σ]_Fp，則齒圈齒根彎曲疲勞應力不滿足要求；通過增大齒圈外齒初始齒寬b，使齒圈齒根彎曲疲勞應力滿足要求；

步驟9，調整齒圈外齒的初始齒寬：

調整所述初始齒寬具體過程是：

將該初始齒寬b增大1mm，得到第一次調整后的齒圈外齒齒寬b'；

將調整后的齒圈外齒齒寬b'代入公式(6-1)中，重復步驟6，再次計算齒圈外齒的剪切應力；得到第一次調整后的齒圈外齒的剪切應力；

重復步驟7，重新選擇齒圈的材料；

重復步驟8，將第一次調整后的齒圈外齒齒寬b'代入公式(7-1)，

得到第一次調整后的齒圈外齒齒根名義彎曲疲勞應力σ'_F0；

將σ'_F0代入公式(8-1)，

σ_F＝σ_F0K_AK_VK_FβK_FaK_FP??(8-1)

得到第一次調整后的齒圈外齒齒根真實彎曲疲勞應力σ'_F；

公式(7-1)、(8-1)中，所述σ'_F0為第一次調整后的齒圈外齒齒根名義彎曲疲勞應力；所述σ'_F為第一次調整后的齒圈外齒齒根真實彎曲疲勞應力；所述[σ]_Fp為齒圈外齒齒根許用彎曲疲勞應力；

若計算結果σ'_F＜[σ]_Fp，則該齒圈齒根彎曲疲勞應力滿足要求，并確定第一次調整后的齒圈外齒齒寬b'為所述齒圈外齒的齒寬；

若計算結果σ'_F≥[σ]_Fp，則該齒圈齒根彎曲疲勞應力不滿足要求，將第一次調整后的齒圈外齒齒寬b'增大1mm，得到第二次調整后的齒圈外齒齒寬b”；將調整后的齒圈外齒齒寬b”代入公式(6-1)中，再次重復步驟6～8，得到第二次調整后的齒圈外齒齒根真實彎曲疲勞應力σ”_F；

若計算結果σ”_F＜[σ]_Fp，則該齒圈齒根彎曲疲勞應力滿足要求，并確定第二次調整后的齒圈外齒齒寬b”為所述齒圈外齒的齒寬B；

若計算結果σ”_F≥[σ]_Fp，則該齒圈齒根彎曲疲勞應力不滿足要求，則再次重復調整齒圈外齒初始齒寬的過程，直至齒圈齒根彎曲疲勞應力滿足要求；

步驟10，齒面接觸疲勞應力校核；

通過公式(12)計算真實齒面接觸疲勞應力；

公式(12)中，σ_H為真實齒面接觸疲勞應力；Z_B為單對齒嚙合系數；[σ]_H0為名義齒面接觸疲勞應力；K_A為使用系數；K_V為動載系數；K_Hβ為齒向載荷分布系數；K_Ha為齒間載荷分布系數；

若σ_H＜[σ]_Hp，齒面接觸疲勞應力滿足要求；

若σ_H≥[σ]_Hp，齒面接觸疲勞應力不滿足要求；

當齒面接觸疲勞應力不滿足要求時，減小與齒圈配合的小齒輪的齒數z₂，使齒面接觸疲勞應力滿足要求；

所述[σ]_Hp為許用齒面接觸疲勞應力，通過公式(11)得到

公式(11)中，σ_Hlim為齒面接觸疲勞極限；Z_NT為壽命系數；Z_L為潤滑劑系數；Z_V為速度系數；Z_R為粗糙度系數；Z_W為工作硬化系數；Z_X為尺寸系數；S_Hmin為安全系數；

步驟11齒圈導軌安裝塊彎曲應力校核：

通過公式(16)計算齒圈導軌安裝塊彎曲應力σ；

σ＝(n_d×P×L)/W??(16)

公式(16)中，n_d為齒圈個數；P為作用在導軌安裝塊上的作用力；L為單側受力長度；W為抗彎斷面系數；

通過公式(17)確定齒圈導軌安裝塊許用彎曲應力[σ]

[σ]＝σ_0.2/2??(17)

公式(17)中，[σ]為許用彎曲應力；σ_0.2為材料屈服應力；

將得到的齒圈導軌安裝塊彎曲應力σ與許用彎曲應力[σ]進行比較，若σ＜[σ]，齒圈導軌安裝塊彎曲強度滿足要求；若σ≥[σ]，則齒圈導軌安裝塊彎曲應力不滿足要求；

當齒圈導軌安裝塊彎曲應力不滿足要求時，通過減小單側受力長度L，使齒圈導軌安裝塊彎曲應力滿足要求；

步驟12，齒圈導軌安裝塊剪切應力校核：

通過公式(18)計算齒圈導軌安裝塊上的剪切應力

τ＝(3×n_d×P)/(2×S×a)??(18)

公式(18)中，τ為齒圈導軌安裝塊上的剪切應力；n_d為齒圈個數；P為作用在導軌安裝塊上的作用力；S為導軌安裝塊總長度；a為導軌安裝塊單側寬；

通過公式(19)計算許用剪切應力

[τ]＝[σ_s]/2??(19)

公式(19)中，[τ]為許用剪切應力；[σ_s]抗拉極限應力；

將得到的齒圈導軌安裝塊上的剪切應力與許用剪切應力[τ]進行比較：

若τ＜[τ]，齒圈導軌安裝塊剪切應力滿足要求；若τ≥[τ]，齒圈導軌安裝塊剪切應力不滿足要求；

當τ≥[τ]，齒圈導軌安裝塊剪切應力不滿足要求時，通過增大所述導軌安裝塊總長度S，使齒圈導軌安裝塊剪切應力滿足要求；

至此，完成所述齒圈的設計校核。