航空发动机附件传动系统研究
数据。
2.2 附件传动系统工作相关主要部件
附件传动系统的设计需要考虑发动机附件的安置、起动机的起动方式，这些工作条件决定了附件传动系统的设计方案。起动传动系统和附件传动系统的合并，可以达到结构紧凑的目的，实现这一目的的关键技术是超越离合器。
1. 起动机
本论文研究的附件传动系统安装在起动机上，该起动机实际上是一台完整的小型涡轴发动机。这种起动机不能直接起动，是通过储备电源起动电机，起动电机带动起动机工作。起动机转子加速到一定转速，使空气流入起动机。流入起动机的空气在压气机的压缩下达到一定压力，然后在燃烧室内形成可燃的混合气并能可靠的点燃与燃烧，产生具有一定能量的燃气，推动涡轮转动，产生足够的功率，带动压气机加速。当涡轮发出的功大于压气机所需的功时，起动电机即可停止，起动机全靠涡轮发出的功加速。开始工作的起动机接着起动大发动机。
2. 发动机附件
在燃气涡轮发动机上，有许多附件需要由发动机的燃气涡轮带动。这些附件分为发动机附件和飞机附件，前者属于发动机的各系统，如燃油系统的主泵和增压泵，滑油系统的滑油泵、回油泵、油气分离器等，起动系统的起动电机，操纵和调节系统的离心活门、转速表、发电机等。附件传动装置的功用就是将涡轮的轴功率传输给各附件，并满足各附件对转速和功率的要求。附件传动装置由附件传动箱体和附件传动机构组成。附件传动系统也称为体外减速器，与体内减速器相比较，附件传动系统功率低，载荷小，转速高。随着航空技术的发展，标志现代先进燃气涡轮发动机的高推重比、低油耗、高可靠性和长寿命要求，传动机械的工作条件日益苛刻，对附件传动系统提出更高要求。
3. 超越离合器
超越离合器是一种靠主、从动部分的相对运动速度变化或旋转方向的变换能自动接合或脱开的离合器。这种离合器仅在一个方向上输入传递扭矩，而当输入方向相反或者在传动方向上输出端转速超过输入端转速时就自动脱开。
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2.3 设计考虑与准则
航空附件传动系统传递的功率小、转速高，不同于其它减速器。其工作状况和工作要求决定其独特的设计考虑和准则：
1. 确定各传动附件所要求的功率、转速、转向、外廓尺寸和安装要求，明确所需要的重量和迎风面积的限制。
2. 附件传动系统的最小尺寸受附件外廓尺寸的限制。应考虑附件的合理安排，要选择最佳的传动链方案，满足可达性和维护性要求。外部毗邻附件决定了附件传动齿轮轴间的中心距，这个中心距决定了齿轮的尺寸和速度。
3. 根据各传动附件所要求的载荷，确定齿轮、轴、轴承的结构尺寸。
2.4 总体设计方案
发动机具备起动系统和附件传动系统，如果将起动系统和附件传动系统分开设计成两个独立的传动系统，就需要设计成两个传动系统，在飞机上占用很大的空间，增加了战斗机的迎风面积。同时，两个独立的传动系统所需传动部件较多，这将会增加发动机的重量。更为严重的是传动部件越多，系统的可靠性越低，这与现代发动机追求的重量轻、高可靠性设计目标不一致。为了适应现代战斗机的需要，达到减少迎风面积，降低重量，提高可靠性的要求，可以将起动系统和附件传动系统设计在一个附件传动箱中。
通常采用的附件传动系统转速低，可以通过滚柱超越离合器联结起动系统和附件传动系统。当附件传动系统转速超过 60000r/min 时，传统的超越离合器已不适用。论文采用一个改进型高速斜撑超越离合器，将两个传动系统联合为一个传动系统。
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3 附件传动系统
相邻附件的安装位置决定了啮合齿轮的中心距，使附件传动系统的传动设计有别于减速器。依据附件的布局，设计了传动系统，随后对传动系统的典型联结件进行了分析。
3.1 传动链选择
附件传动系统具有功率小、转速高的特点，它是发动机的重要部件。其主要功能是为起动电机和发动机附件提供安装位置，并传递功率。附件传动系统传动链的设计受到附件尺寸的限制，它首先要考虑的是附件的安装位置。外部毗邻附件决定了附件传动齿轮轴间的中心距，这个中心距决定了齿轮的尺寸和速度。另外，发动机预留给附件传动系统的空间比较小，如果空间过大，将会增加其迎风面积，所以，需要合理安排附件的安装位置。
传动箱上的附件有起动电机、燃滑油泵调节器、减速器回油泵。附件传动箱安装在压气机上，布置在压气机转子轴端。发动机预留给附件传动箱的空间为270mm×265mm×250mm，附件传动箱安装附件的有效面积约为240mm×235mm，起动电机体积为?88mm×170mm，燃滑油泵调节器体积为60mm×60mm×48mm。起动电机和燃滑油泵调节器体积较大，分别布置在附件传动箱的前侧。为了充分利用空间，起动电机在附件传动箱前侧上方横向布置，燃滑油泵调节器因为体积大，必须安排在中心位置。减速器回油泵体积小，可以安置在传动箱后侧。压气机涡轮转子位于传动箱中心偏上。起动电机轴与压气机涡轮轴成直角，因此，在由起动电机到压气机涡轮的传动链中，必须设计一对锥齿轮。锥齿轮与涡轮转子轴齿轮和燃滑油泵调节器齿轮均相距约 100mm，中心距过大，如果不增加惰轮，齿轮尺寸将会很大。在传动系统中，当一个齿轮与另外两个齿轮啮合时，按180?布置对齿轮受力最有利，所以，传动齿轮成直线。
压气机涡轮达到起动速度时，起动机开始起动，超越离合器断开起
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动系统，起动电机停转。同时，起动后的压气机涡轮驱动各附件工作。可以看出，附件传动系统实际有两个传动路线，一条传动路线是由起动电机到压气机涡轮；另一条传动路线是由压气机涡轮到燃滑油泵调节器、减速器回油泵。根据总体方案设计，超越离合器将两路传动联合成一路，因此，超越离合器应该布置在两路传动的联结处。
从压气机涡轮到燃滑油泵调节器、减速器回油泵的传动链中，减速器回油泵转速高于燃滑油泵调节器。如果按通用减速器设计来考虑，减速器回油泵应靠近压气机涡轮。但是，由于燃滑油泵调节器所占空间大，在传动箱上必须靠近压气机涡轮的位置。因此，将燃滑油泵调节器在传动链中的位置安排在减速器回油泵前靠近压气机涡轮的位置。传动链如采用单级传动，齿轮尺寸大。参考其它附件传动系统，采用二级传动，按展开式布局。
（注：方框为附件所占空间、圆圈为齿轮的位置） 1-传动箱上安装附件的面积2-锥齿轮位置3-起动电机安装面积
4-涡轮转子轴齿轮位置5-燃滑油泵调节器齿轮位置
6-燃滑油泵调节器安装面积7-减速器回油泵齿轮位置8-惰轮位置
图3.1 附件在传动箱上的布局
3.2 齿轮传动
1. 总传动比
根据工作转速要求，从压气机涡轮轴齿轮到燃滑油泵调节器齿轮的
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总传动比为：
i57?气压压机涡轮轴齿轮转?4.2449
燃滑油泵滑油泵调节
1-小锥齿轮2-大锥齿轮3-离合器外套齿轮4、6-双联齿轮5-压气机涡轮轴齿轮
7-燃滑油泵调节器齿轮8-减速器回油泵齿轮
图3.2 附件传动系统的传动链
起动电机到气压机涡轮轴齿轮的总传动比为：
i15?起动电机转速?0.6393
气压涡轮机齿轮转速2. 分配传动比
当总传动比确定后，为了满足动态性能，提高传动精度，需要对各级传动进行分配。传动比分配得合理，可以减小传动装置的外廓尺寸、重量，达到结构紧凑。各级传动零件应做到尺寸协调，结构匀称。
附件传动系统的传动比分配与通用减速器不同，通用减速器通常按等强度原则、等浸油高度原则或者减速器体积最小原则来分配传动比。
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