中央传动机构及航空发动机的制作方法

本发明涉及航空发动机，特别地，涉及一种中央传动机构。此外，本发明还涉及一种包括上述中央传动机构的航空发动机。

背景技术：

1、附件传动系统是航空发动机的重要组成部分，主要为发动机与附件提供功率传递，并作为附件的安装平台，对于采用上传动或下传动方式的航空发动机附件传动系统，主要分为附件传动装置和中央传动装置，而中央传动轴就是作为附件传动装置和中央传动装置的传扭轴，它承受了附件传动装置的总功率提取，需要其具有足够的强度，以保证其安全可靠；其次，航空涡轴发动机燃发转子转速普遍较高，经过中央传动装置减速的中央传动轴转速虽有所降低，但仍偏高，为保证中央传动轴正常工作，需要避免在中央传动轴共振转速长时间运转；最后，功重比是一项衡量航空发动机性能的重要指标，因此，中央传动轴结构设计需要在强度、振动和重量之间进行平衡。

2、现有中央传动机构存在以下技术的缺点：

3、1)中央传动轴连接中央传动装置和附件传动装置，尤其是轴向进气发动机，需要穿过进气机匣的进气道，因此一般为细长轴，从进气机匣的空心支板穿过，而中央传动轴转速高，两端简支支承易存在共振转速，一般为一阶弯曲振型，为避免该情况，两端的附件传动输入轴和中央传动被动锥齿轮会集成一段轴段，以尽量缩短中央传动轴长度，同时，中央传动轴采用空心轴，减轻重量以调整其固有频率，若以上方式还难以避开共振转速，则需要缩短中央传动轴支点跨距或者在中央传动轴中部增加一个支承；而对于轴向进气发动机，中央传动轴穿过的支板位于进气道内，缩短中央传动轴支点跨距意味着减小进气道径向尺寸；而增加支承，首先使进气机匣结构更复杂，制造难度加大，其次，支承位于进气道内，尺寸较大，易产生流阻，因此缩短中央传动轴支点跨距或增加支承对进气机匣结构有较高要求，且影响发动机进气性能；

4、2)发动机燃发转子盘转卡滞，故障诊断是附件传动齿轮轴或附件转轴卡滞所引起，还是燃发转子卡滞时，需要分解发动机，不便于检查；

5、3)中央传动轴出现磨损需要更换时，需要分解发动机，不便于调整和更换；

6、4)中央传动轴位于附件传动装置和中央传动装置之间，而盘转需要在发动机外部，因此需要将中央传动轴从附件传动装置引出，才能利用中央传动轴进行盘转，但附件传动装置内含多个齿轮和轴承等转动件，引出一个中央传动轴，会限制传动链的布置，尤其对齿轮旋向影响较大，因此中央传动轴不含盘转结构，盘转结构一般设置在附件传动装置的某个齿轮轴上，该齿轮轴与中央传动轴的传动比一般为减速比，盘转时所用的扭矩较大，难以判断发动机燃发转子是否存在刮磨现象。

技术实现思路

1、本发明提供了一种中央传动机构及航空发动机，以解决现有技术的轴向进气发动机的中央传动轴增加支承会影响发动机进气性能，盘转时所用的扭矩较大，难以判断发动机燃发转子是否存在刮磨现象，不便于检查、调整和更换，的技术问题。

2、根据本发明的一个方面，提供一种中央传动机构，包括中央传动轴、附件传动机匣、进气机匣、附件传动输入轴及中央传动被动锥齿轮，所述附件传动机匣的第一端上布设有第一轴承，所述附件传动机匣的第二端上布设有第二轴承，所述进气机匣的第一端与所述附件传动机匣的第二端连通，所述进气机匣的第二端上布设有第三轴承，所述附件传动输入轴的两端分别通过所述第一轴承及所述第二轴承与所述附件传动机匣转动连接，所述中央传动被动锥齿轮通过第三轴承与所述进气机匣转动连接，所述中央传动轴包括布设于所述进气机匣内的花键轴及与所述花键轴可拆卸连接的盘转轴，所述盘转轴与所述附件传动输入轴间隙配合，所述花键轴的两端分别布设有第一花键和第二花键，所述附件传动输入轴靠近所述第二轴承的一端上布设有与所述第一花键适配的第一花键套，所述中央传动被动锥齿轮开布设有与所述第二花键适配的第二花键套。

3、进一步地，所述花键轴上布设有薄弱截面，所述薄弱截面与所述第一花键和/或所述第二花键连接。

4、进一步地，所述花键轴上布设有传扭孔，所述盘转轴上布设有与所述传扭孔适配的传扭头，所述传扭头形成第一轴肩，所述传扭孔内布设有用于限制所述第一轴肩轴向位置的第一挡圈。

5、进一步地，所述花键轴的外圆周上布设有第二轴肩，所述第二轴肩与所述传扭孔的位置对应布设。

6、进一步地，所述盘转轴远离所述花键轴的一端上布设有伸出所述附件传动输入轴的盘转头，所述附件传动输入轴上布设有用于限制盘转轴轴向位置的第二挡圈。

7、进一步地，所述第一花键和所述第二花键的表面粗糙度ra值为1.6μm。

8、进一步地，所述第一花键和所述第二花键上布设有镀银层。

9、进一步地，所述第一花键和所述第二花键的花键齿均倒圆角。

10、进一步地，所述第一轴承与所述附件传动输入轴通过第一锁紧螺母固定连接，所述第二轴承与所述附件传动输入轴通过第二锁紧螺母固定连接，所述第三轴承与所述中央传动被动锥齿轮通过第三锁紧螺母固定连接。

11、根据本发明的另一方面，还提供了一种航空发动机，其包括上述的中央传动机构。

12、本发明具有以下有益效果：

13、本发明的中央传动机构，中央传动轴在轴系上保持有一定的串动量，属于浮动轴结构，当高速运转时，由离心力和偏心量克服自身重力而浮动，而花键采用齿侧定心，能实现中央传动轴的自调心功能，因此，生产加工中仅需要保证安装附件传动输入轴的附件传动机匣和安装中央传动被动锥齿轮的进气机匣的轴承安装孔的定位精度，并采用刚性连接，不仅结构简单，还可以保证中央传动轴安全可靠的运转；盘转轴的圆柱配合面与附件传动输入轴间隙配合，花键轴通过两个花键连接附件传动输入轴及中央传动被动锥齿轮，由于内外花键存在一定间隙，装配过程中难以定心，盘转轴上的圆柱配合面可以保证中央传动轴对心装配，防止装配时碰伤中央传动轴的花键；中央传动轴为细长轴，从附件传动输入轴中间穿过，中央传动轴径向尺寸比附件传动输入轴的内孔小，而盘转轴在随花键轴转动时，因其不承载，为了减重，盘转轴一般设置较细，且不会设置轴承支撑，容易出现摆动，在花键轴与盘转轴的连接处布设第二轴承能改变中央传动轴的振型，避免中央传动轴产生一阶共振破坏，第二轴承的位置设置越靠近中央传动轴中部越好，但受进气机匣上进气道的影响，在中央传动轴中间设置第二轴承会挤压进气道的空间，影响发动机进气性能，因此第二轴承设置在接近进气机匣和附件传动机匣的接口部位，以尽量缩短花键轴的长度，但进气机匣的进气道较大，在第二轴承设置到极限的情况下，中央传动轴仍难以满足避开一阶共振转速的情况；通过上述的中央传动轴上的盘转轴的圆柱配合面与附件传动输入轴内孔限位，限制运转过程中的摆动，一旦产生共振，圆柱配合面还可以与附件传动输入轴内孔接触，有阻尼效果，能起到改变中央传动轴振型的效果，有效避免产生一阶共振；中央传动轴连接的中央传动被动锥齿轮和附件传动输入轴通过三个轴承进行支承，三个轴承分别承受不同方向和不同大小的载荷，保证附件传动输入轴和中央传动被动锥齿轮的支承刚度，且三个轴承的连接件支点分属不同腔室，不挤压进气道空间，不影响发动机进气；航空发动机在维护检查时，需要对燃气发生器转子进行盘转检查，用于确认燃气发生器转子没有出现刮磨或者卡滞，则表明发动机能够继续正常工作。由于发动机功率输出装置的遮挡，难以直接盘转燃气发生器转子，而中央传动被动锥齿轮是直接传动燃气发生器转子的第一级齿轮副，盘转该齿轮所用的力矩最接近直接盘转燃气发生器转子的力矩，而中央传动轴与中央传动被动锥齿轮通过第二花键连接，因此，可通过中央传动轴直接盘转燃气发生器转子，传动级数少，所需盘转力矩小，便于判定发动机燃气发生器是否存在刮磨现象，若采用附件传动机匣内的其他轴进行盘转，由于附件传动机匣内的齿轮和轴都是减速传动，相较于利用中央传动轴进行盘转，会增加盘转时所用力矩，因此，若盘转时出现力矩过大，则不能确认是自身盘转力矩较大导致，还是燃气发生器转子出现刮磨或卡滞所导致，又或者是附件传动机匣内的齿轮、轴承或者安装的附件卡滞所导致；而采用中央传动轴盘转则可以避免自身盘转力矩过大的因素，当出现盘转力矩过大时，中央传动轴可以在发动机上进行拆卸，将中央传动轴拔出一部分，使中央传动轴上的第二花键与附件传动输入轴相连，此时再盘转，则是通过附件传动输入轴带转附件传动机匣内的其他齿轮、轴承和安装的附件，而中央传动轴与中央传动被动锥齿轮脱开，也意味着中央传动轴与燃气发生器转子脱开，若仍出现盘转力矩过大，则可以判断是由附件传动机匣,内的其他齿轮、轴承或者安装的附件卡滞的因素所导致，而未出现盘转力矩过大，则可以判定为燃气发生器转子刮磨或者卡滞，便于发动机燃气发生器转子故障诊断，当中央传动轴1出现损坏时，中央传动轴1从附件传动输入轴4上方拔出即可，不需要分解发动机，更换操作简单。

14、除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。