基于航空发动机套齿结构动态装配的工艺分析

基于航空发动机套齿结构动态装配的工艺分析

王鹏

中国航发上海商用航空发动机制造有限责任公司上海市浦东新区201306

摘要：就现阶段而言，套齿结构广泛应用于航天发动机的设计应用中。为了能够确保航天发动机套齿结构的稳定运行，就必须要优化航空发动机套齿结构的动态装配工艺。详细来说，就是在航空发动机套齿结构动态装配时，提高套齿结构的装配精度，减少装配失误，降低加工误差。因此，为了促进航天发动机套齿结构动态装配工艺的进一步优化，本文针对航空发动机套齿结构动态装配的工艺进行了分析。

关键词：航空发动机；套齿结构；动态装配；工艺

Abstract：Atpresent，sleevestructureiswidelyusedinthedesignandapplicationofaerospaceengine.Inordertoensurethestableoperationofaero-enginesleevestructure，itisnecessarytooptimizethedynamicassemblyprocessofaero-enginesleevestructure.Indetail，itistoimprovetheassemblyaccuracyofsleevestructure，reduceassemblyerrorsandprocessingerrorswhenaeroenginesleevestructureisassembleddynamically.Therefore，inordertofurtheroptimizethedynamicassemblyprocessofaero-enginesleevestructure，thedynamicassemblyprocessofaero-enginesleevestructureisanalyzedinthispaper.

Keyword：Aeroengine；Toothsleevestructure；Dynamicassembly；Technology

因航空套齿结构因具有承载能力高、定心性能好、对轴和毂的强度削弱小、结构紧凑等优点在航空发动机的应用非常广泛。但由于装配工艺的影响，很多的齿轮结构在实际的安装中出现转子不对中的问题。而这种问题不仅会影响套齿结构的稳定性，还会对航空发动机的正常运转造成影响。为了降低这种问题的发生的概率，就必须从航空发动机套齿结构的装配阶段入手，规范和优化装配工艺，而为了更好的进行动态装配，就必须对航空发动机套齿结构动态的装配工艺进行充足的研究和分析。

一、航空发动机套齿结构发展现状

随着高新科学技术的不断提升，目前国内对于外航空发动机齿轮结构的研究趋于成熟。现阶段，无论是高、低压涡轮还是高、低压压气机轴都逐渐应用了强度较高的刚性套齿结构。所于不管是军用发动机还是民用发动机，套齿结构都有所涉及。但由于时代的发展需求，所以对于航空发动机的整体结构的稳定性以及性能都提出了更高的要求，为此对于套齿结构的稳定性要求也越来越严格。正因如此，航天发动机套齿结构也迎来了新的发展机遇与挑战。

二、航空发动机套齿结构动态装配工艺的发展现状

就现阶段而言，由于航空发动机套齿结构的广泛应用，所以其装配工艺发展和应用也都比较成熟。在装配工艺中，最为重要的便是对于装配配合公差以及稳健性的分析和研究。因为在航空发电机套齿结构的设计、装配阶段，不仅仅要建立静态下的模型，还要考虑齿轮结构在高速运转状态下各部件因作用力以及温度影响时的状态变化，所以航天发动机套齿结构的动态装配设计一度成为装配工艺的关键点和难点。但随着Kriging模型以及支持向量机模型在动态装配工艺设计中的逐渐应用，航空发动机套齿结构动态装配工艺的设计模式以及实际应用也得到了更深层次的发展，不仅从传统概率方式转变为了非概率方式，而且不确定设计也从单一学科逐步发展为多学科。

三、航空发动机套齿结构动态装配工艺分析

就现阶段常用于航空发动机的套齿结构而言，其动态装配工艺的重点就在于对其力学特征的分析。也就是说，套齿结构的刚度、接触状态以及装配参数等都是影响航空发动机套齿结构动态装配工艺可靠性以及稳定性的重点。为此，下文将对影响航空发动机套齿结构动态装配工艺的几个重点进行分析：

（一）航空发动机套齿结构刚度分析

在航空发动机中，套齿结构多用于压气机轴和发动机涡轮轴的连接。因为在套齿结构的实际使用中会出现接触面，从而就会导致主轴的整体轴端形成非连续状态，所以在套齿结构的刚度选择上用整体度量的方式是较为可靠的。在进行套齿结构刚度研究时，一般会将套齿结构抵御挠度偏移的作用称为线刚度，抵御转角变形的作用称为角刚度。在套齿结构中的角刚度与线刚度都与定位面的配合紧度有着密切的关系，详细来说，如果在相同的情况下，对角刚度以及线刚度施加同样的负荷，那么套齿结构的定位面的配合紧度就会增大，而套齿结构的整体刚度恰恰会因为定位面的配合紧度的增大而提高。

（二）航空发动机套齿结构接触状态分析

套齿结构在航空发动机的正常运转时，如果套齿结构受到了强大的弯曲作用力，那么套齿结构中的咬合齿就会在接触时形成很大的应力。而如果应力过大的话，就会在接触面上出现很明显的影响。很多的研究表明，在套齿结构中，齿侧间隙的大小与其所受的应力是有直接关系的。详细来说，在相同的负载条件下，齿侧间隙与接触面所受应力是成正比的，也就是说齿侧的间隙越大，咬合齿与接触面产生的应力也就会越大。

（三）航空发动机套齿结构装配参数分析

结束语

就目前而言，套齿结构不仅影响着航空发动机的正常运转，更是确保航空安全性能的关键。而航空发动机套齿结构动态装配工艺，作为保证套齿结构正常运行的关键，必须要确保其可靠性及稳定性。同时，只有对航空发动机套齿结构动态装配工艺进行不断研究和优化，才能促进航空发动机技术的进一步发展。

参考文献：

[1]权少宁.基于Kriging响应面模型的航空发动机套齿结构装配稳健性优化设计[J].微型电脑应用，2018，34（05）：53-55.

[2]刘宏蕾，陈志英，周平.航空发动机套齿结构配合稳健性优化设计[J].航空发动机，2016，42（06）：44-50.

作者简介：王鹏，1985.10，男，本科，工程师，研究方向：航空发动机装配方向。