本发明涉及齿轮齿形设计的技术领域，具体涉及一种高速重载gtf双螺旋齿轮大展角齿形设计方法，适用于双螺旋齿轮在重载机械和航空发动机等设备应用中的齿形设计。
背景技术：
高精度的双螺旋齿轮主要应用在航空发动机齿轮减速箱和直升机主减速器中，比如最新一代的gtf航空发动机，在涡轮转子和尾部风扇之间增加了一个双螺旋齿行星齿轮减速箱，要求传递功率达到20-40mw，传动效率要求≥99％，人字齿及齿圈加工精度要求达到gb4。gtf航空发动机中有5个行星轮同时和齿圈进行啮合传动，在高速重载的工况下，行星轮的载荷一致性特别重要，一旦有一个行星轮不参与工况，直接导致其他行星轮齿面载荷过大损伤，甚至发生断齿等危险。我们根据高速波动下的双螺旋齿行星轮振型特征，设计了专门针对gtf航空发动机双螺旋齿轮的齿形设计方案。以此提高双螺旋齿轮在运动过程中载荷的一致性，承载的一致性，运动的一致性。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题为：针对双螺旋齿轮载荷敏感性强，如何设计双螺旋齿轮大展角齿形，提高双螺旋齿轮在航空发动机齿轮减速箱和直升机主减速器中的稳定性。本发明的目的在于提供一种高速重载gtf双螺旋齿轮大展角齿形设计方法。能够在同等加工精度条件下，使gtf轮系实现更好的传动稳定性，在高速振动下，在预测的振型范围内，有效实现减低双螺旋齿轮卡齿，断齿等风险。同时提高gtf双螺旋齿轮服役寿命，增家gtf轮系可靠性。
本发明的技术方案是：根据高速重载工况进行双螺旋齿轮的加载接触分析，计算齿面最大变形量，确定双螺旋齿轮齿形的齿廓曲线。再根据gtf的高速振动响应与振型确定双螺旋齿轮齿形在齿向方向的齿向曲线。结合齿向曲线和齿廓曲线，初步确定双螺旋齿轮齿形设计方案。
具体实施步骤如下：
步骤一、提取航空发动机齿轮减速箱和直升机主减速器典型工况。
步骤二、使用有限元软件，在典型工况下对双螺旋齿轮进行加载接触分析。
步骤三、提取加载接触分析结果，寻找齿面最大接触应力和齿面最大应变值及对应的位置。
步骤四、根据齿面最大接触应力和齿面最大应变值及位置，确定双螺旋齿轮齿形的齿廓曲线。
步骤五、提取航空发动机齿轮减速箱和直升机主减速器的典型转速。
步骤六、计算典型转速下航空发动机齿轮减速箱中双螺旋齿轮的振型特征。
步骤七、计算典型转速下的主要振型分布。
步骤八、分析不同振型对双螺旋齿轮啮合的影响。
步骤九、确定对双螺旋齿轮啮合性能影响大的危险振型。
步骤十、根据危险振型确定双螺旋齿轮齿形在齿向方向的齿向曲线。
步骤十一、根据双螺旋齿轮齿形的齿廓曲线和齿向曲线，初步确定双螺旋齿轮的齿形方案。
步骤十二、对双螺旋齿轮大展角下的齿形进行验证。
步骤十三、最终确定双螺旋齿轮大展角齿形设计方案。
本发明与现有技术相比的优点在于：
1可以在不改变加工机床的条件下，在保证同等加工精度条件下，通过齿形设计，提高双螺旋齿轮gtf轮系传动稳定性。
2在传动分析的基础上加入了典型转速下的振型分析与危险振型提取。并根据危险振型进一步确定齿向方向的齿向曲线。
3新型双螺旋齿轮大展角齿形设计方法效率高，研制的双螺旋齿轮寿命长，稳定性高。
附图说明
图1为高速重载gtf双螺旋齿轮大展角齿形设计流程；
具体实施方式
本发明旨在解决目前双螺旋齿轮在航空发动机齿轮减速箱中寿命短，振动影响明显等问题，提出了一种高速重载gtf双螺旋齿轮大展角齿形设计方法。该方法设计双螺旋齿轮时间短，齿轮运行稳定，寿命长。
具体实施步骤如下：
步骤一、提取航空发动机齿轮减速箱和直升机主减速器典型工况。
步骤二、使用有限元软件，在典型工况下对双螺旋齿轮进行加载接触分析。
步骤三、提取加载接触分析结果，寻找齿面最大接触应力和齿面最大应变值及对应的位置。
步骤四、根据齿面最大接触应力和齿面最大应变值及位置，确定双螺旋齿轮齿形的齿廓曲线。
步骤五、提取航空发动机齿轮减速箱和直升机主减速器的典型转速。
步骤六、计算典型转速下航空发动机齿轮减速箱中双螺旋齿轮的振型特征。
步骤七、计算典型转速下的主要振型分布。
步骤八、分析不同振型对双螺旋齿轮啮合的影响。
步骤九、确定对双螺旋齿轮啮合性能影响大的危险振型。
步骤十、根据危险振型确定双螺旋齿轮齿形在齿向方向的齿向曲线。
步骤十一、根据双螺旋齿轮齿形的齿廓曲线和齿向曲线，初步确定双螺旋齿轮的齿形方案。
步骤十二、对双螺旋齿轮大展角下的齿形进行验证。
步骤十三、最终确定双螺旋齿轮大展角齿形设计方案。
本发明与现有技术相比的优点在于：
1可以在不改变加工机床的条件下，在保证同等加工精度条件下，通过齿形设计，提高双螺旋齿轮gtf轮系传动稳定性。
2在传动分析的基础上加入了典型转速下的振型分析与危险振型提取。并根据危险振型进一步确定齿向方向的齿向曲线。
3新型双螺旋齿轮大展角齿形设计方法效率高，研制的双螺旋齿轮寿命长，稳定性高。
本发明未详细阐述部分属于本领域公知技术。凡采用等同变换或者等效替换而形成的技术方案，均落在本发明权利保护范围之内。
1.本发明涉及一种高速重载gtf双螺旋齿轮大展角齿形设计方法，基于双螺旋齿轮加工基本原理和双螺旋齿轮啮合传动基本原理，根据高速重载工况进行双螺旋齿轮的加载接触分析，计算齿面最大变形量，确定双螺旋齿轮齿形的齿廓曲线。再根据gtf的高速振动响应与振型确定双螺旋齿轮齿形在齿向方向的齿向曲线。结合齿向曲线和齿廓曲线，初步确定双螺旋齿轮齿形设计方案。最后对双螺旋齿轮大展角下的齿形进行验证，综合确定高速重载gtf双螺旋齿轮大展角齿形设计方案。
2.根据航空发动机典型工况进行双螺旋齿轮的加载接触分析，齿面最大接触应力和齿面最大应变值及对应的位置，确定双螺旋齿轮齿形的齿廓曲线。
3.计算典型转速下航空发动机齿轮减速箱中双螺旋齿轮的振型特征，分析不同振型对双螺旋齿轮啮合的影响，确定对双螺旋齿轮啮合性能影响大的危险振型，根据危险振型确定双螺旋齿轮齿形在齿向方向的齿向曲线。
技术总结