航空发动机齿轮箱及航空发动机的制作方法

本公开涉及航空发动机技术领域，尤其涉及一种航空发动机齿轮箱及航空发动机。

背景技术

目前，航空发动机附件传动齿轮箱采用的轴向固定方式，主要分为双支点单向固定式(两端固定式)或单支点双向固定(一端固定，一端游动式)。这两种支撑方式使得齿轮轴的轴向窜动量极小或不能发生窜动，不仅限制了齿轮轴的应用条件，而且齿轮轴也容易在受到轴向载荷时卡死。举例而言，当齿轮轴在热胀冷缩时，由于齿轮轴与航空发动机附件传动齿轮箱中的其他部件的热膨胀系数难以保持一致，而齿轮轴在轴向上窜动量极小，因此齿轮轴难以实现有效的伸缩，导致内部应力变化和与其他部件之间作用力的变化，严重时将导致齿轮轴的失效。

所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

技术实现要素：

本公开的目的在于提供一种航空发动机齿轮箱及航空发动机，提高航空发动机齿轮箱的稳定性。

为实现上述发明目的，本公开采用如下技术方案：

根据本公开的第一个方面，提供一种航空发动机齿轮箱，包括：

箱体，设有第一环形槽和第二环形槽；

齿轮轴，具有第一端和第二端；所述齿轮轴在靠近其第一端和第二端的一侧分别设置第一凸台和第二凸台；

齿轮，设于所述齿轮轴且位于所述第一凸台和所述第二凸台之间；

第一轴承，固定于所述第一环形槽且套设于所述齿轮轴，位于所述齿轮轴第一端和所述第一凸台之间；

第二轴承，固定于所述第二环形槽且套设于所述齿轮轴，位于所述齿轮轴第二端和所述第二凸台之间；

所述第一轴承与所述第一凸台之间的距离与所述第二轴承与所述第二凸台之间的距离之和为一预设距离。

在本公开的一种示例性实施例中，所述第一凸台为沿所述齿轮轴周向的环形凸台；和/或所述第二凸台为沿所述齿轮轴轴向的环形凸台。

在本公开的一种示例性实施例中，所述齿轮轴与所述齿轮为一体式结构。

在本公开的一种示例性实施例中，所述第一轴承为无内圈轴承；和/或，

所述第二轴承为无内圈轴承。

在本公开的一种示例性实施例中，所述无内圈轴承为无内圈滚子轴承。

在本公开的一种示例性实施例中，所述预设距离为0～1mm。

在本公开的一种示例性实施例中，所述航空发动机齿轮箱还包括第三环形槽和第一阻尼环，所述第三环形槽设于所述第一环形槽的侧壁；所述第一阻尼环容置于所述第三环形槽且能够凸出于所述第三环形槽；所述第一轴承与所述第一环形槽过盈配合，且所述第一阻尼环被所述第一轴承挤压于所述第三环形槽内；和/或，

所述航空发动机齿轮箱还包括第四环形槽和第二阻尼环，所述第四环形槽设于所述第二环形槽的侧壁；所述第二阻尼环容置于所述第四环形槽且能够凸出于所述第四环形槽；所述第二轴承与所述第二环形槽过盈配合，且所述第二阻尼环被所述第二轴承挤压于所述第四环形槽内。

在本公开的一种示例性实施例中，所述航空发动机齿轮箱还包括第一挡圈槽和第一挡圈，所述第一挡圈槽设于所述第一环形槽的侧壁且与所述第一轴承靠近所述第一凸台的一侧配合；所述第一挡圈设于所述第一挡圈槽且与所述第一轴承靠近所述第一凸台的一侧配合；和/或，

所述航空发动机齿轮箱还包括第二挡圈槽和第二挡圈，所述第二挡圈槽设于所述第二环形槽的侧壁且与所述第二轴承靠近所述第二凸台的一侧配合；所述第二挡圈设于所述第二挡圈槽且与所述第二轴承靠近所述第二凸台的一侧配合。

在本公开的一种示例性实施例中，所述第一挡圈槽和所述第一挡圈具有相匹配的倒角；和/或所述第二挡圈槽和所述第二挡圈具有相匹配的倒角。

根据本公开的第二个方面，提供一种航空发动机，包括上述的航空发动机齿轮箱。

本公开提供的航空发动机齿轮箱中，齿轮轴通过位于其两端的第一轴承和第二轴承安装在箱体上，该齿轮轴采用了两端游动式的支撑方式，能够沿轴向进行窜动，保证了齿轮在受到轴向冲击载荷时能够通过轴向窜动来克服冲击载荷，避免了航空发动机齿轮箱在轴向载荷冲击下卡死失效，提高了航空发动机齿轮箱在轴向载荷作用下的稳定性。同时，在齿轮轴上设置第一凸台和第二凸台，第一凸台与第一轴承配合以限制齿轮轴向其第一端方向的窜动量，第二凸台与第二轴承配合以限制齿轮轴向其第二端方向的窜动量；因此，齿轮轴在轴向的最大窜动量被限制在预设距离内，避免了齿轮轴的轴向窜动量过大导致的航空发动机齿轮箱失效，提高了航空发动机齿轮箱在轴向载荷作用下的稳定性。不仅如此，由于齿轮轴可以沿轴向进行窜动，因此，当齿轮轴在发生热胀冷缩时，齿轮轴可以进行必要的伸缩而不会对航空发动机齿轮箱的其他部件产生不利影响，保证了航空发动机齿轮箱的稳定性。

附图说明

通过参照附图详细描述其示例实施方式，本公开的上述和其它特征及优点将变得更加明显。

图1是本公开实施方式的航空发动机齿轮箱局部剖面结构示意图。

图2是本公开实施方式的齿轮轴的剖面结构示意图。

图3是本公开实施方式的第一轴承安装结构示意图。

图4是本公开实施方式的第二轴承安装结构示意图。

图中主要元件附图标记说明包括：

1、箱体；11、第一环形槽；12、第二环形槽；13、第三环形槽；14、第四环形槽；15、第一挡圈槽；16、第二挡圈槽；2、齿轮轴；21、齿轮轴第一端；22、齿轮轴第二端；23、第一凸台；24、第二凸台；3、齿轮；31、第一齿轮；32、第二齿轮；41、第一轴承；411、第一轴承的外圈；412、第一轴承的滚动件；42、第二轴承；421、第二轴承的外圈；422、第二轴承的滚动件；51、第一阻尼环；52、第二阻尼环；61、第一挡圈；62、第二挡圈。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施例。然而，示例实施例能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施例使得本公开将更加全面和完整，并将示例实施例的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施例的充分理解。

用语“一个”、“一”、“所述”用以表示存在一个或多个要素/组成部分/等；用语“包括”和“具有”用以表示开放式的包括在内的意思并且是指除了列出的要素/组成部分/等之外还可存在另外的要素/组成部分/等。用语“第一”和“第二”等仅作为标记使用，不是对其对象的数量限制。

本公开实施方式中提供一种航空发动机齿轮箱，如图1所示，该航空发动机齿轮箱包括箱体1、齿轮轴2、齿轮3、第一轴承41和第二轴承42。箱体1设有第一环形槽11和第二环形槽12；齿轮轴2具有第一端和第二端；齿轮轴2在靠近其第一端和第二端的一侧分别设置第一凸台23和第二凸台24；齿轮3设于齿轮轴2且位于第一凸台23和第二凸台24之间；第一轴承41固定于第一环形槽11且套设于齿轮轴2，位于第一端齿轮轴第一端21和第一凸台23之间；第二轴承42固定于第二环形槽12且套设于齿轮轴2，位于第二端齿轮轴第二端22和第二凸台24之间；第一轴承41与第一凸台23之间的距离与第二轴承42与第二凸台24之间的距离之和为一预设距离。

本公开提供的航空发动机齿轮箱中，齿轮轴2通过位于其两端的第一轴承41和第二轴承42安装在箱体1上，该齿轮轴2采用了两端游动式的支撑方式，能够沿轴向进行窜动，保证了齿轮3在受到轴向冲击载荷时能够通过轴向窜动来克服冲击载荷，避免了航空发动机齿轮箱在轴向载荷冲击下因卡死而失效。同时，在齿轮轴2上设置第一凸台23和第二凸台24，第一凸台23与第一轴承41配合以限制齿轮轴2向其第一端方向的窜动量，第二凸台24与第二轴承42配合以限制齿轮轴2向其第二端方向的窜动量；因此，齿轮轴2在轴向的最大窜动量被限制在预设距离内，避免了齿轮轴2的轴向窜动量过大导致的航空发动机齿轮箱失效。不仅如此，由于齿轮轴2可以沿轴向进行窜动，因此，当齿轮轴在发生热胀冷缩时，齿轮轴可以进行必要的伸缩而不会对航空发动机齿轮箱的其他部件产生不利影响，保证了航空发动机齿轮箱的稳定性。

下面结合附图对本公开实施方式提供的航空发动机齿轮箱的各部件进行详细说明：

如图1所示，箱体1上可以设置用于安装轴承的第一环形槽11和第二环形槽12，第一环形槽11和第二环形槽12的尺寸可以根据对应的轴承的尺寸进行设计。当第一轴承41和第二轴承的外圈421的尺寸不同时，第一环形槽11和第二环形槽12的尺寸也可以不同。需要说明的是，该第一环形槽11和第二环形槽12不仅可以是槽的结构，也可以是通孔的结构或者阶梯孔的结构，其以具有能够与对应的轴承相配合的环形面为准。

齿轮轴2两端的尺寸可以相同，也可以不相同，本公开对此不做特殊的限定。在一实施方式中，该齿轮轴2还可以包括减重孔或减重腔，以便减轻航空发动机齿轮箱的重量。举例而言，该齿轮轴2可以为中空结构。

如图2所示，在齿轮轴2上可以设置两个凸台，即第一凸台23和第二凸台24，其中，第一凸台23位于靠近齿轮轴第一端21的一侧，第二凸台24位于靠近齿轮轴第二端22的一侧。第一凸台23的形状、尺寸可以与第二凸台24相同，也可以不同。

如图2所示，第一凸台23可以为一个沿齿轮轴2周向的凸台，也可以为一个或多个间隔分布的、沿齿轮轴2周向的弧形凸台。第一凸台23用于与第一轴承41配合，限制齿轮轴2向其第一端方向的窜动，使得齿轮轴2的窜动量保持在预设距离内，避免窜动量过大导致的磨损等问题。为了能够保证预设距离的精准，第一凸台23面向第一轴承41的面可以设置为垂直于齿轮轴2轴向的面，以便第一凸台23与第一轴承41精准配合。为了提高第一凸台23的承力能力，有效抵抗轴向载荷，避免第一凸台23在与第一齿轮31的配合中损毁，第一凸台23远离第一轴承41的一侧靠近齿轮轴2的部分可以加厚。在一实施方式中，第一凸台23与齿轮轴2连接部可以设置倒角，并通过控制倒角的量使得第一凸台23靠近齿轮轴2的部分的厚度大于第一凸台23远离齿轮轴2的部分的厚度。

同样的，如图2所示，第二凸台24可以为一个沿齿轮轴2周向的凸台，也可以为一个或多个间隔分布的、沿齿轮轴2周向的弧形凸台。第二凸台24用于与第二轴承42配合，限制齿轮轴2向其第二端方向的窜动，使得齿轮轴2的窜动量保持在预设距离内，避免窜动量过大导致的磨损等问题。为了能够保证预设距离的精准，第二凸台24面向第二轴承42的面可以设置为垂直于齿轮轴2轴向的面，以便第二凸台24与第二轴承42精准配合。为了提高第二凸台24的承力能力，有效抵抗轴向载荷，避免第二凸台24在与第二齿轮32的配合中损毁，第二凸台24远离第二轴承42的一侧靠近齿轮轴2的部分可以加厚。在一实施方式中，第二凸台24与齿轮轴2连接部可以设置倒角，并通过控制倒角的量使得第二凸台24靠近齿轮轴2的部分的厚度大于第一凸台23远离齿轮轴2的部分的厚度。

如图2所示，齿轮3设于第一凸台23和第二凸台24之间，其数量可以为一个或者多个。在一实施方式中，齿轮3可以是与齿轮轴2一体成型的结构。如此，可以避免通过过盈安装齿轮3或者通过键、花键等安装齿轮3，减少了航空发动机齿轮箱的零件数量，降低了安装难度和安装工序，便于航空发动机齿轮箱的安装和维修。齿轮3可以为满足工作需求的各种齿轮3，对此，本公开不做特殊的限定。为了减轻航空发动机齿轮箱的重量，在满足齿轮3的强度要求和振动要求等条件下，可以在齿轮3上开设减重孔或减重槽。举例而言，在一实施方式中，齿轮轴2上设置两个不同直径的柱齿轮3，且两个柱齿轮3与齿轮轴2、第一凸台23和第二凸台24为一体成型的结构；每个柱齿轮3上均开设有减重阶梯槽。

可以理解的是，由于齿轮轴2采用两端游动式的支撑方式，因此齿轮3的安装位置可以具有一定的安装误差，并借助齿轮轴2的游动实现准确定位。因此，齿轮轴2的支撑方式可以补偿齿轮3的制造误差(尤其是在齿轮轴2的位置上的误差)，使得齿轮3的受力更为均匀。

第一轴承41和第二轴承42套设于齿轮轴2上，并分别与对应的环形槽配合，实现对齿轮轴2的两端游动式支撑。第一轴承41和第二轴承42的尺寸、轴承种类等可以相同或者不同。第一轴承41和第二轴承42在安装时，使得第一轴承41与第一凸台23之间的距离与第二轴承42与第二凸台24之间的距离之和为预设距离，该预设距离即为齿轮轴2在轴向的窜动量的最大值。根据航空发动机齿轮箱的设计要求，可以调整和设置不同的预设距离。一般而言，该预设距离的取值范围一般为0～1mm。举例而言，当该预设距离设置为1mm时，则齿轮轴2在轴向方向的窜动量为0～1mm。

如图3所示，第一轴承41套设在齿轮轴2上，且位于齿轮轴第一端21与第一凸台23之间；第一轴承的外圈411与第一环形槽11配合，如此实现对齿轮轴第一端21的支撑。由于齿轮轴第一端21没有设置窜动阻挡件等，因此该齿轮轴第一端21为游动式支撑，齿轮轴2可以向齿轮轴第一端21方向窜动。当然的，当第一凸台23与第一轴承41接触时，齿轮轴2将受到第一轴承41的阻挡而不能继续向齿轮轴第一端21方向窜动，其窜动量受到限制，避免了窜动量过大导致的第一轴承41磨损、第一环形槽11磨损和齿轮轴2磨损，尤其是避免磨损时产热损伤航空发动机齿轮箱结构。

如图3所示，为了进一步降低航空发动机齿轮箱的重量，第一轴承41可以为无内圈轴承，第一轴承的滚动件412直接与齿轮轴2配合。举例而言，该第一轴承41可以为一无内圈滚子轴承。

第一轴承41可以通过过盈配合安装在第一环形槽11内。在一实施方式中，为了防止第一轴承的外圈411相对于第一环形槽11的滑动，第一轴承41与第一环形槽11之间可以采用较大的过盈量。然而，当第一轴承41与第一环形槽11之间经过多次安装和拆卸后，其相对过盈量将减小，导致第一轴承41安装的可靠性降低。

在另一实施方式中，如图3所示，第一轴承41与第一环形槽11可以采用较小过盈量进行配合。为了增加第一轴承41与第一环形槽11配合的紧密度，避免第一轴承的外圈411的滑动，可以在第一轴承41与第一环形槽11之间设置阻尼件，以便增大第一轴承41与第一环形槽11之间的摩擦力。举例而言，在第一环形槽11的侧壁上可以开设一第三环形槽13，第一环形槽11和第三环形槽13共轴心，且第一轴承的外圈411可以覆盖该第三环形槽13。第三环形槽13内可以设置第一阻尼环51，该第一阻尼环51具有弹性且能够凸出于该第三环形槽13。当第一轴承41与第一环形槽11相配合时，第一轴承的外圈411将挤压第一阻尼环51并使得第一阻尼环51变形，第一阻尼环51被挤压在第三环形槽13中。如此，第一阻尼环51将与第一轴承的外圈411配合并阻止第一轴承的外圈411的运动，使得第一轴承41与第一环形槽11之间通过较小的过盈量实现了紧密配合，提高了第一轴承41与第一环形槽11多次安装和拆卸后的配合可靠性。第一阻尼环51可以为o形密封圈。该密封圈可以为橡胶、硅胶、树脂或其他弹性材料。

为了避免第一轴承41向齿轮轴第二端22方向发生轴向移动，可以在第一环形槽11上设置阻挡结构，阻挡结构用于与第一轴承的外圈411配合，阻挡第一轴承的外圈411向齿轮轴第二端22方向的轴向移动。

在一实施方式中，如图3所示，可以在第一环形槽11的侧壁上设置第一挡圈槽15，第一挡圈槽15与第一环形槽11共轴心，且与第一轴承41靠近第一凸台23的一侧配合。在第一挡圈槽15内，可以设置第一挡圈61，第一挡圈61部分容置于第一挡圈槽15内且部分凸出于该第一挡圈槽15，并与第一轴承的外圈411贴合，实现对第一轴承的外圈411的阻挡。

如图3所示，第一挡圈61可以为孔用弹性挡圈、螺旋挡圈或者其他形式的挡圈。第一挡圈槽15还可以设计为带有倒角的结构，且第一挡圈61同样设置为具有倒角的结构。如此，当第一轴承41承受轴向载荷时，第一挡圈61将可以自适应地进行微小调整，克服冲击载荷。这提高了第一挡圈61的寿命和稳定性，提高了航空发动机齿轮箱的稳定性。而且该第一挡圈61在进行微小调整时，将借助形变弹性来缓冲部分轴向载荷，减小了轴向载荷对第一轴承41的冲击。在设置倒角时，该倒角可以设置在远离齿轮轴2且远离第一轴承41的一侧。

如图4所示，第二轴承42套设在齿轮轴2上，且位于齿轮轴第二端22与第二凸台24之间；第二轴承的外圈421与第二环形槽12配合，如此实现对齿轮轴第二端22的支撑。由于齿轮轴第二端22没有设置窜动阻挡件等，因此该齿轮轴第二端22为游动式支撑，齿轮轴2可以向齿轮轴第二端22方向窜动。当然的，当第二凸台24与第二轴承42接触时，齿轮轴2将受到第二轴承42的阻挡而不能继续向齿轮轴第二端22方向窜动，其窜动量受到限制，避免了窜动量过大导致的第二轴承42磨损、第二环形槽12磨损和齿轮轴2磨损，尤其是避免磨损时产热损伤航空发动机齿轮箱结构。

如图4所示，为了进一步降低航空发动机齿轮箱的重量，第二轴承42可以为无内圈轴承，第二轴承42的滚动件422直接与齿轮轴2配合。举例而言，该第二轴承42可以为一无内圈滚子轴承。

第二轴承42可以通过过盈配合安装在第二环形槽12内。在一实施方式中，为了防止第二轴承的外圈421相对于第二环形槽12的滑动，第二轴承42与第二环形槽12之间可以采用较大的过盈量。然而，当第二轴承42与第二环形槽12之间经过多次安装和拆卸后，其相对过盈量将减小，导致第二轴承42安装的可靠性降低。

在另一实施方式中，如图4所示，第二轴承42与第二环形槽12可以采用较小过盈量进行配合。为了增加第二轴承42与第二环形槽12配合的紧密度，避免第二轴承的外圈421的滑动，可以在第二轴承42与第二环形槽12之间设置阻尼件，以便增大第二轴承42与第二环形槽12之间的摩擦力。举例而言，在第二环形槽12的侧壁上可以开设一第四环形槽14，第二环形槽12和第四环形槽14共轴心，且第二轴承的外圈421可以覆盖该第四环形槽14。第四环形槽14内可以设置第二阻尼环52，该第二阻尼环52具有弹性且能够凸出于该第四环形槽14。当第二轴承42与第二环形槽12相配合时，第二轴承的外圈421将挤压第二阻尼环52并使得第二阻尼环52变形，第二阻尼环52被挤压在第四环形槽14中。如此，第二阻尼环52将与第二轴承的外圈421配合并阻止第二轴承的外圈421的运动，使得第二轴承42与第二环形槽12之间通过较小的过盈量实现了紧密配合，提高了第二轴承42与第二环形槽12多次安装和拆卸后的配合可靠性。第二阻尼环52可以为o形密封圈。该密封圈可以为橡胶、硅胶、树脂或其他弹性材料。

为了避免第二轴承42向齿轮轴第一端21方向发生轴向移动，可以在第二环形槽12上设置阻挡结构，阻挡结构用于与第二轴承的外圈421配合，阻挡第二轴承的外圈421向齿轮轴第一端21方向的轴向移动。

在一实施方式中，如图4所示，可以在第二环形槽12的侧壁上设置第二挡圈槽16，第二挡圈槽16与第二环形槽12共轴心，且与第二轴承42靠近第二凸台24的二侧配合。在第二挡圈槽16内，可以设置第二挡圈62，第二挡圈62部分容置于第二挡圈槽16内且部分凸出于该第二挡圈槽16，并与第二轴承的外圈421贴合，实现对第二轴承的外圈421的阻挡。

如图4所示，第二挡圈62可以为孔用弹性挡圈、螺旋挡圈或者其他形式的挡圈。第二挡圈槽16还可以设计为带有倒角的结构，且第二挡圈62同样设置为具有倒角的结构。如此，当第二轴承42承受轴向载荷时，第二挡圈62将可以自适应地进行微小调整，克服冲击载荷。这提高了第二挡圈62的寿命和稳定性，提高了航空发动机齿轮箱的稳定性。而且该第二挡圈62在进行微小调整时，将借助形变弹性来缓冲部分轴向载荷，减小了轴向载荷对第二轴承42的冲击，也能够减小轴向载荷导致的航空发动机齿轮箱的振动。在设置倒角时，该倒角可以设置在远离齿轮轴2且远离第二轴承42的一侧。

可以理解的是，该航空发动机齿轮箱的齿轮轴由于采用两端游动式的支撑方式，其特别适用于轴承轴系无需传递轴向力的系统中。尽管轴承轴系无需传递轴向力，但是系统中依旧可能产生一些轴向载荷，这些轴向载荷可以被本公开的航空发动机齿轮箱所克服，而不会导致航空发动机齿轮箱失效。

在本公开实施方式还提供一种航空发动机，该航空发动机具有上述航空发动机齿轮箱实施方式所描述的航空发动机齿轮箱。

本公开实施方式的航空发动机采用的航空发动机齿轮箱与上述航空发动机齿轮箱的实施方式中的航空发动机齿轮箱相同，因此，具有相同的有益效果，在此不再赘述。

应可理解的是，本公开不将其应用限制到本说明书提出的部件的详细结构和布置方式。本公开能够具有其他实施方式，并且能够以多种方式实现并且执行。前述变形形式和修改形式落在本公开的范围内。应可理解的是，本说明书公开和限定的本公开延伸到文中和/或附图中提到或明显的两个或两个以上单独特征的所有可替代组合。所有这些不同的组合构成本公开的多个可替代方面。本说明书所述的实施方式说明了已知用于实现本公开的最佳方式，并且将使本领域技术人员能够利用本公开。