航空发动机附件机匣传动齿轮失效分析研究

摘要

航空工业是国家战略性的高技术产业，是国防空中力量和航空交通运输的基础。附件机匣齿轮传动系统作为航空发动机的关键构件，其性能的好坏直接影响着航空飞行器的正常运行。长期工程实践表明，齿轮失效所引起的一系列问题严重影响着航空发动机的性能，一定程度上制约着我国航空工业的发展。国内外研究学者针对上述问题开展齿轮失效机理、理论分析及实验技术等研究。本文针对某型航空发动机附件机匣的内部异常磨损问题，从宏观及微观角度进行失效形式分析与判断；系统深入地开展相关理论和实验的研究，探讨附件机匣传动齿轮的变位系数、加工制造精度以及热处理方式对齿轮抗胶合性能的影响。相关内容研究对实现附件机匣高速重载传动齿轮的高可靠性、耐久性以及发展航空工业具有重要的理论意义和技术参考价值。
　　本研究主要内容包括：①分析该航空发动机附件机匣传动齿轮的工况及加工技术背景，通过宏观记录、齿面微观三维形貌和金相组织分析，结合齿轮的主要失效形式及其特征，分析判断齿轮的失效形式。②分析该附件机匣各齿轮副的滑动率曲线及其最大值；基于齿轮副的滑动率最小和最大滑动率趋于相等的原则，建立数学模型，采用序列二次规划算法，对变位系数进行优化设计；分析对比优化前后的齿轮副滑动率曲线、抗胶合承载能力等，以研究变位系数对抗胶合性能的影响。③基于航空发动机附件机匣齿轮传动的使用要求，采用齿轮误差的评定、检测及分析技术，分析齿轮加工制造误差对齿轮啮入啮出的冲击影响；基于粘着—犁沟摩擦理论，开展往复摩擦磨损性能对比实验，研究齿面粗糙度对齿面摩擦性能、齿轮抗胶合性能的影响。④基于齿轮的渗碳、碳氮共渗淬火表面热处理方式，开展球-盘摩擦磨损常温、高温的性能对比实验以及工况复杂的抗胶合承载能力对比实验，以研究对比两种热处理方式对齿轮抗胶合性能的影响。

目录

封面

中文摘要

英文摘要

目录

1 绪 论

1.1 课题研究的背景及意义

1.2 航空发动机附件机匣概述

1.3 齿轮失效理论分析研究现状

1.4 失效分析实验技术研究现状

1.5 论文的主要研究内容

2 附件机匣传动齿轮失效分析及机理研究

2.1 附件机匣传动齿轮主要失效形式

2.2 失效齿轮基本信息

2.3 齿面宏观及微观三维形貌分析

2.4 失效齿轮金相组织分析

2.5 胶合失效的主要影响因素

2.6 小结

3 附件机匣传动齿轮变位系数优化设计

3.1 附件机匣传动齿轮滑动率分析

3.2 基于最小滑动率的变位系数最优化设计

3.3附件机匣传动齿轮强度对比分析

3.4 小结

4 附件机匣传动齿轮加工制造精度改进

4.1 齿轮加工制造误差对附件机匣齿轮啮合的影响

4.2 齿面粗糙度对附件机匣齿轮磨损性能的影响

4.3 小结

5 附件机匣传动齿轮的碳氮共渗热处理

5.1 齿轮齿面渗碳与碳氮共渗淬火硬化处理

5.2 球-盘摩擦磨损性能对比实验

5.3 渐开线齿轮抗胶合承载能力对比实验

5.4 小结

6 结 论

致谢

参考文献

附录

A. 作者在攻读硕士期间发表的论文目录

B. 作者在攻读硕士期间参与的研究项目