[发明专利]一种变刚度弹性支承的弧齿锥齿轮耦合传动试验台结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种弧齿锥齿轮耦合传动试验台结构，尤其涉及一种变刚度弹性支承的弧齿锥齿轮耦合传动试验台结构，属于机械传动领域。

背景技术

弧齿锥齿轮耦合多转子传动系统在航空发动机、直升机、船舶等涉及到国防和国民经济建设的重要装备中有着广泛的应用。随着设备的转速的提高，弧齿锥齿轮耦合转子系统的振动问题越来越突出，为了改善转子系统的振动特性，航空发动机、直升机、船舶等传动系统中，越来越多的采用弹性支承，这样不仅可以降低转子系统的固有频率，使系统尽快越过一阶临界转速，稳定在一阶与二阶临界转速之间工作，而且可以降低振动加速度以及振动幅值，从而降低噪声。但是，如果弹性支承的刚度设计不合理，会导致弧齿锥齿轮啮合位置的改变，降低弧齿锥齿轮接触稳定性，即发生边缘接触，降低弧齿锥齿轮传动的工作可靠性。因此，弹性支承下弧齿锥齿轮耦合转子系统的振动特性和接触特性研究成为航空、船舶传动系统设计是最为关注的问题。

近年来，关于弹性支承下弧齿锥齿轮耦合转子系统振动的理论分析研究工作开展比较多，但相关的实验验证工作开展比较少，为了验证特定场合下弧齿锥齿轮传动系统的可行性或某一理论的正确性，就需要弧齿锥齿轮耦合传动机构的模拟试验台。

目前，在相关研究所、企业和高校的实验室还没有发现与本发明结构相类似的试验台，通过对专利库的检索也没有找到与本发明相近似的专利。通过对国内相关单位的实验室调研发现，其试验台的设计原理源于《航空发动机设计手册19：转子动力学及整机振动》一书中介绍的鼠笼式弹性支承设计方法，通过更换鼠笼来调整支承刚度，每一个鼠笼对应一种支承刚度，每次调整支承刚度都必须将整个试验台的转子部分拆开，更换鼠笼，刚性圆盘转动惯量的调整也必须将整个试验台的转子部分拆开，非常费时费力；同时由于弧齿锥齿轮对安装位置精度要求较高，每拆装一次需要较长时间进行调整，否则可能因安装误差造成试验失败或者齿轮损坏。

发明内容

为了克服传统变刚度弹性支承的弧齿锥齿轮耦合传动试验台中，对支承刚度、刚性圆盘转动惯量的调整费时费力的不足，本发明提供了一种不需要拆卸主动转子系统就可以调整刚度的无级变刚度支承新型结构；同时给出了一种变刚性圆盘转动惯量的新型结构。

本发明所采用的技术方案是：一种变刚度弹性支承的弧齿锥齿轮耦合传动试验台的总体结构，电动机1通过V带2将动力传至主动转子系统；所述主动转子系统由依次安装在一根主动轴4上的变转动惯量组件5、无级变刚度支承组件6以及主动弧齿锥齿轮组成；被动转子系统包括连接从动轴8的被动弧齿锥齿轮，以及通过挠性联轴器9与从动轴8连接的负载组件10；所述的主动转子系统通过主动弧齿锥齿轮和被动弧齿锥齿轮形成的弧齿锥齿轮副带动所述的被动转子系统旋转，主动弧齿锥齿轮和被动弧齿锥齿轮形成的弧齿锥齿轮副位于弧齿锥齿轮箱7中；

主动轴4、变转动惯量组件5、无级变刚度支承组件6、主动弧齿锥齿轮、被动弧齿锥齿轮、从动轴8、挠性联轴器9和负载组件10的轴心线在同一水平面上；

所述的无级变刚度支承组件6包括挠性套筒11、支承座12、刚性套筒13、轴承14；所述挠性套筒11为鼠笼式的薄壁外螺纹套筒，其左端通过螺钉和定位面固定在支承座12上；挠性套筒11的右端圆柱面内安装轴承14；刚性套筒13为内螺纹套筒，刚性套筒13的壁厚h₁与挠性套筒11的壁厚h₂满足关系式：h₁≥3·h₂；刚性套筒13的内螺纹与挠性套筒11的外螺纹的公称直径相等；刚性套筒13的左端外圆面与支承座12内圆面为间隙配合：

无级变刚度支承组件6对主动转子系统提供的刚度取决于轴承14和挠性套筒11的综合作用，当刚性套筒13向右旋出支承座12时，综合刚度变大；当刚性套筒13向左旋进支承座12时，综合刚度变小；配合刚性套筒13上相应的刻度值，就可以准确地提供试验需要的刚度值；

所述的变转动惯量组件5包括滑动刚性圆盘15和两个刚性半圆盘16，所述滑动刚性圆盘15的内圆面与主动轴4的外圆面之间为间隙配合：紧固螺钉将滑动刚性圆盘15紧固在主动轴4上，防止滑动刚性圆盘15与主动轴4之间产生相对滑动；两个刚性半圆盘16通过螺栓和螺钉安装在滑动刚性圆盘15上；当需要改变转动惯量时，更换相应的刚性半圆盘16，这样就可以为试验提供合适的转动惯量，而不需要拆开主动转子系统。