一种解决轴心线偏斜导致花键局部磨损的方法与流程

1.本技术属于航空发动机结构设计技术领域，特别涉及一种解决轴心线偏斜导致花键局部磨损的方法。


背景技术：

2.花键连接是航空、航天等的传动系统中常见的动力传输结构形式之一，用于实现功率的传递，其工作可靠性与稳定性对动力传输的安全至关重要。然而，由于花键轴心线偏斜、花键表面质量差、装配误差以及传动部件工作载荷大、环境温度高、转速要求高等原因，会导致花键连接失效，花键连接失效的主要表现形式为花键齿面磨损、花键端面处花键齿断裂等，而一旦花键传动失效，将给传动系统工作带来巨大的危害。
3.对于花键连接失效，目前较为常见的解决方式为增加花键表面强度以提高其耐磨性，或是提高花键参数精度等级而改善花键啮合状态，但效果均不理想。为此，如何改善花键副连接质量，降低花键磨损，提高花键传动安全性与可靠性就显得非常必要。


技术实现要素：

4.本技术的目的是提供了一种解决轴心线偏斜导致花键局部磨损的方法，以解决或减轻背景技术中的至少一个问题。
5.本技术提供的技术方案是：一种解决轴心线偏斜导致花键局部磨损的方法，所述方法包括：
6.调整花键配合位置，所述调整花键配合位置为：将所述花键配合位置从主动花键轴内靠近从动花键轴的一侧调整到主动花键轴内远离从动花键轴的一侧；
7.一体化加工，所述一体化加工为：将从动附件箱与主动齿轮箱通过连接件连接为一体而使从动附件箱与主动齿轮箱保持在工作状态的相对位置关系后，对所述主动齿轮箱内用于安装主动花键轴支承轴承的主动花键轴支承轴承安装座及从所述从动附件箱内用于安装从动花键轴支承轴承的从动花键轴支承轴承安装座的内孔进行组合式一体化加工；
8.花键齿修型，所述花键齿修型为：将主动花键轴上的主动花键轴内花键齿齿面和从动花键轴上的从动花键轴外花键齿齿面修型为弧形曲面，以及将主动花键轴内花键齿和从动花键轴外花键齿的端角去除部分材料；
9.通过调整花键配合位置、一体化加工和花键齿修型的任意组合解决轴心线偏斜导致花键局部磨损。
10.进一步的，在调整花键配合位置中，所述花键配合位置与支撑主动花键轴的主动花键轴支承轴承位置在轴向位置上不重叠。
11.进一步的，主动花键轴内花键齿齿面和从动花键轴外花键齿齿面的弧形角度根据花键配合配合结构及受力情况确定。
12.进一步的，将主动花键轴内花键齿和从动花键轴外花键齿的端角去除部分材料时，去除部分的大小根据花键配合配合结构及受力情况确定。
13.进一步的，将主动花键轴内花键齿和从动花键轴外花键齿的端角去除部分材料时，去除部分的截面为弧形。
14.进一步的，去除部分的截面与花键齿的侧面圆滑过渡。
15.进一步的，所述方法还包括：通过选用结构强度大于现有花键材料的方式以改善花键局部磨损。
16.进一步的，选取的花键副材料热胀系数相同或相近。
17.进一步的，所述方法还包括：在花键副之间增加润滑剂以改善花键局部磨损。
18.进一步的，所述方法还包括：通过提高花键的接触面表面强度或涂覆耐磨涂层以改善花键局部磨损。
19.本技术提供的解决轴心线偏斜导致花键磨损的方法通过对花键轴线偏斜与花键齿端部位置进行调整，防止花键出现极端的端部啮合，通过齿面与齿端位置进行修型，使花键啮合位置强度提高，防止轴线偏斜导致的花键磨损，通过组合加工与花键配合位置调整，尽可能保证花键轴心线重合，减小轴线偏斜角，最终实现了有效改善花键轴线偏斜导致的花键齿磨损问题。
附图说明
20.为了更清楚地说明本技术提供的技术方案，下面将对附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述的附图仅仅是本技术的一些实施例。
21.图1为传统的齿轮箱外接附件花键连接示意图。
22.图2为为本技术中花健副位置调整位置示意图。
23.图3a为本技术中修型后的花键齿正常啮合示意图。
24.图3b为本技术中修型后的花键齿偏斜啮合示意图。
25.图4a为本技术中的花键齿端部位置修型前示意图。
26.图4b为本技术中的花键齿端部位置修型后示意图。
27.附图标记：
28.10-主动齿轮箱
29.11-主动花键轴
30.12-主动花键轴支承轴承
31.13-主动花键轴支承轴承安装座
32.14-轴端密封装置
33.15-安装座定位止口
34.16-安装座安装面
35.17-花键啮合位置
36.18-花键副端部啮合位置
37.20-从动附件箱
38.21-从动花键轴
39.22-从动花键轴支承轴承
40.23-从动花键轴支承轴承安装座
41.24-安装座定位销
具体实施方式
42.为使本技术实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行更加详细的描述。
43.本发明提出一种解决轴心线偏斜导致花键磨损的方法，该方法针对花键轴心线偏斜原因，从花键齿面修型、调整花键配合位置、花键定位结构组合加工等方面进行改进，从而降低花键磨损。
44.由于花键连接过程中不可避免会出现花键轴心线偏斜，本技术中一方面采用组合加工与调整花键配合位置的方式降低花键轴心线偏斜角，另一方面可以采用齿面修型的方式降低花键轴心线偏斜带来的花键磨损，同时利用增加润滑、材料热胀系数匹配等辅助方式进一步改善花键磨损问题。
45.如图1所示通过花键进行功率传输的齿轮箱外接附件典型传动结构示意图，传动结构中的主动齿轮箱10为主动部分，主动齿轮箱10上安装各附件，该结构中，主动齿轮箱10通过花键传扭将动力传递至从动附件箱20，从动附件箱再将动力向外传输驱动附件负载动作。
46.主动花键轴10与从动花键轴5及其相关零组件分别安装在主动齿轮箱10箱体和从动附件箱20箱体内，从动附件箱20通过安装座定位销24、安装座定位止口15与安装座安装面16与主动齿轮箱10连接，并通过主动花键轴11与从动花键轴21分别设置的内外花键进行动力传输。
47.主动花键轴11和从动花键轴21分别通过主动花键轴支承轴承12和从动花键轴支承轴承22进行径向支撑，轴承分别安装在主动花键轴支承轴承安装座13及从动花键轴支承轴承安装座23内，主动花键轴11左侧通过轴端密封装置14密封。主动花键轴轴线x1与从动花键轴轴线x2在理想状态下为重合状态，但在实际工作过程中，从动花键轴理论中心点不可避免会出现偏移而产生从动花键轴偏心距l，从而导致从动花键轴轴线x2与主动花键轴轴线x1间出现主从动花键轴轴线偏斜角α1。当主从动花键轴轴线偏斜角α1在发展到一定量值后，主从动花键啮合位置17变化为花键副端部啮合位置18。
48.当出现上述情况后，由于花键轴心线偏斜导致花键端部啮合力异常增加，花键齿面受力不均，从而会出现花键副端部啮合位置18异常磨损或者键齿断裂，进而导致连接花键失效。
49.为解决由于轴心线偏斜导致的花键磨损，本技术的方法中，首先将花键配合位置17进行调整，将花键配合位置17从主动花键轴11内靠近从动花键轴21的一侧调整到远离从动花键轴21的一侧，调整后的位置如图2所示。从图2中可以看出，花键位置调整后，从动花键轴5的长度增加，在从动花键轴偏心距l相同的情况下，主从动花键轴轴线偏斜角会降低，由角度由α1降低为α2，减少了集中受力的情况。进一步的。花键配合位置17在轴向上不与主动花键轴支承轴承12等进行重叠，从而使花键配合位置17远离轴端密封装置14与主动花键轴支承轴承12等工作过程中的发热区，进一步改善了花键工况条件。
50.该花键位置调整方法一方面可降低花键轴线偏斜角度，改善花键端部啮合位置18集中受力的情况，另一方面可以使花键啮合位置17避开密封与轴承发热区，降低工作温度，两个方面均可有效改善花键连接磨损问题。
51.其次，本技术的方法中通过组合加工的方式提高从动花键轴轴线x1与主动花键轴
轴线x2的同轴度。
52.继续参见图1所示，将从动附件箱20通过安装座定位销24、安装座定位止口15与安装座安装面16与主动齿轮箱10连接为一体，使两者保持在工作状态的相对位置关系，在该条件下，对主动花键轴支承轴承安装座12及从动花键轴支承轴承安装座22的内孔进行组合式一体化加工。
53.通过组合式一体化加工保证主动花键轴支承轴承安装座12及从动花键轴支承轴承安装座22对内孔具有高精度的同轴度，避免机械加工二次装夹带来的安装座内孔的位置偏差。通过组合加工，四处轴承安装座轴线近似重合，由于轴承内外圈本身具有很高的尺寸及位置精度，这样就可以保证主动花键轴11与从动花键轴21安装后具有较高的轴线重合度，从而有效降低花键连接的轴心线偏斜角度，降低花键端部啮合位置18的键齿磨损概率。
54.最后，本技术的方法中通过调整花键齿型降低轴心线偏斜导致的花键磨损，其中，花键齿型修型包含啮合面(即花键齿的侧面)修型及键齿端部位置修型。
55.如图3a和图3b所示，从动花键轴外花键齿211与主动花键轴内花键齿111的齿面均修型为弧形曲面，如内外花键轴线重合，当两花键正啮合时，啮合区域为l1，当内外花键出现轴线偏斜时，花键啮合区域变为l2。但当花键齿面修型为弧形面后，内外花键的啮合部位始终保持为面啮合，即使出现轴心线偏斜的情况，花键的受力啮合区域也不会出现在花键齿的端部位置，只是在花键轴向中心位置附近，相比于传统的花键齿直面结构来说，可以便避免由于花键轴线偏斜导致花键端部位置变为点/线啮合，从而提高受力导致磨损与断裂。需要说明的是，本技术中，主动花键轴内花键齿111齿面和从动花键轴外花键齿211齿面的弧形角度根据花键配合配合结构及受力情况确定。
56.如图4a及图4b所示的花键齿端部位置修型示意图，当内外花键出现轴线偏斜时，花键的受力啮合区域会出现在图中所示的花键端角区域a范围内，按图中虚线所示位置对花键端角区域a进行去除材料修型后，同样在花键轴线出现偏斜的情况下，花键的受力啮合区域会移动至图中所示的区域b范围内。由于区域b相对于区域a的位置远离花键齿端面，且近于齿根齿厚增加，所以区域b处的承载能力要高于区域a。需要说明的是，本技术之后，将主动花键轴内花键齿和从动花键轴外花键齿的端角去除部分材料时，去除部分的大小根据花键配合配合结构及受力情况确定。进一步的，将主动花键轴内花键齿和从动花键轴外花键齿的端角去除部分材料时，去除部分的截面为弧形，同时去除部分的截面与花键齿的侧面采用圆滑过渡以消除应力集中。
57.因此，花键齿端部位置进行该修型后，在出现相同角度的花键轴线偏斜的情况下，修型后的花键承载能力要强于修型前花键承载能力，降低花键偏斜给键齿磨损带来的影响。
58.此外，在结合上述措施的情况下，本技术的方法中还可以适当提高花键材料的结构强度、增加润滑措施、改善表面加工质量等，作为改善花键磨损的辅助手段。花键副材料的选取过程中，也要选取热胀系数相近的材料，防止工作过程中出现热变形不平衡导致花键啮合质量降低。
59.本技术提供的解决轴心线偏斜导致花键磨损的方法通过对花键轴线偏斜与花键齿端部位置进行调整，防止花键出现极端的端部啮合，通过齿面与齿端位置进行修型，使花键啮合位置强度提高，防止轴线偏斜导致的花键磨损，通过组合加工与花键配合位置调整，
尽可能保证花键轴心线重合，减小轴线偏斜角，最终实现了有效改善花键轴线偏斜导致的花键齿磨损问题。
60.以上所述，仅为本技术的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。