[发明专利]用于飞机缝翼作动器的齿轮齿条的设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于飞机缝翼作动器的齿轮齿条的设计方法。

背景技术

飞机有多块(6～12块)、左右对称的缝翼，由10多个作动器推动其运动。作动器除满足缝翼运动性能要求、确保多作动器驱动多舵面的同步运动外，还需尽可能体积小、重量轻。

缝翼舵面的运动是由动力装置(电机、齿轮箱)通过传动杆系-扭力管，及大传动比的行星齿轮箱，将扭矩传至缝翼作动器：齿轮-齿条，由于齿条嵌入滑轨内，则齿条转动便驱动了与滑轨相连的舵面运动。

通常的缝翼作动器为液压作动器和滚珠丝杠副，作直线往返运动驱动缝翼偏转。它们或位于缝翼滑轨上方，或在滑轨一侧，还需与滑轨连接件(滑轮架)相连。作动器加上连接件需占用机翼内部很大的空间，根本无法安装在机翼前缘狭小的区域内。

发明内容

本发明提供的新型齿轮齿条缝翼作动器是为了解决了上述的空间问题，而且运动性能更佳。

为此，本发明中用于飞机缝翼作动器的齿轮齿条是这样设计的：

1.选取大齿形角，如22.5°～28°，增大了齿根尺寸以提高齿根抗弯曲强度，这样使齿轮的齿数小于17个齿而不产生根切。优选地，选用齿形角25°。

2.选取尽可能少的齿轮齿数z₁，如10～15个，以减少齿轮直径。但最小齿轮的齿数不应产生根切，否则将降低了抗弯强度和给制造带来麻烦。针对25°的齿形角，轮齿不产生根切的最少齿数为12，为适应作动器载荷偏大及大直径齿条内啮合圆，有利地齿轮采用12或13个齿。

3.选取初定的齿轮模数m₁，在满足强度及扭矩限制器载荷条件下，采用最佳的非标准齿轮模数，齿轮模数有利地在2.5～4.5之间。例如，齿轮模数为4.2933、2.8182等。它除满足齿轮、齿条抗弯强度外，还有利于调整全机所有作动器的齿条/齿轮传动比保持相同或相近。

4.初定齿条/齿轮传动比，使其与相邻缝翼作动器的齿条/齿轮传动比相近，确保多舵面多作动器作同步圆锥运动，所述初定的传动比大小与电机转速、减速器传动比、缝翼偏角与收放时间、机翼前缘空间、滑轨、滚柱位置等相关；

5.根据上述步骤4中初定的齿条/齿轮传动比及步骤2选定的齿轮齿数z₁，可得出齿条内啮合圆齿数，并将齿条内啮合圆齿数圆整为z₂；从而确定出齿条/齿轮传动比i；

6.根据步骤5确定的齿条/齿轮传动比i，调整初定的齿轮模数m₁至确定的齿轮模数m，得到齿轮节圆直径d₁；

7.根据步骤6确定的齿轮模数m、步骤5确定的齿条内啮合圆齿数z₂，得出齿条内啮合圆节圆直径d₂；

8.当齿轮模数、齿条/齿轮传动比、齿条内啮合圆经过多次修改、迭代而最终确定之后，齿轮、齿条的其它参数可按普通齿轮机械设计手册中有关外、内啮合圆柱齿轮传动几何尺寸计算。

有利地，初定的齿条/齿轮传动比由以下三种方法权衡决定：

a.根据齿条所在位置的滑轨下表面距缝翼转轴长度确定齿条节圆半径，根据由上述选取的齿形角所确定的不产生根切的最少齿轮齿数与上述初定的齿轮模数(m₁)的乘积确定齿轮节圆半径，将齿条节圆半径与齿轮节圆半径相除，即得初定的齿条/齿轮传动比；

b.根据舵面偏转角度及收放时间要求，确定齿条的偏转速度(n₂)，根据预先确定的缝翼作动器齿轮箱的行星齿轮传动比及预先设定的扭力管转速可求出齿轮输出转速(n₁)，则初定的齿条/齿轮传动比(i)＝齿轮输出转速(n₁)/齿条的偏转速度(n₂)；

c.根据齿条内啮合圆齿数与齿轮齿数之比来初定齿条/齿轮传动比，其中齿条内啮合圆齿数根据所在位置的滑轨半径及初定的齿轮模数来确定；

有利地，所初定的齿条/齿轮传动比在16～22之间，例如所初定的齿条/齿轮传动比为18.846或18.833。

齿轮齿条材料可采用低碳合金钢，采用毛坯锻件加工，需整体淬火，轮齿表面渗碳处理，表面硬度为HRC 52～58，齿轮精度为6组级，齿条为7级。

本发明的齿轮齿条作动器具有如下的优点：