航空發動機機械系統設計

渦輪機械與推進系統出版專案 序
“兩機”專項：航空發動機技術出版工程 序
前言

第一篇 航空發動機附件傳動系統
第1章 附件傳動系統類型
1.1 航空燃氣渦輪發動機 003
1.1.1 附件傳動系統 003
1.1.2 傳動類型及特點 004
1.1.3 傳動系統佈置 005
1.2 輔助動力裝置 009
1.2.1 附件傳動系統 009
1.2.2 傳動類型 010
1.2.3 傳動系統佈置 010
第2章 傳動系統部件設計
2.1 傳動系統設計要求和準則 012
2.1.1 傳動系統設計要求 012
2.1.2 傳動系統設計準則 012
2.2 中央傳動裝置設計 013
2.2.1 直接連接 013
2.2.2 短軸連接 014
2.2.3 仲介齒輪軸連接 014
2.3 附件傳動機匣設計 015
2.3.1 角傳動齒輪箱 015
2.3.2 平行軸式齒輪箱 016
第3章 齒輪及支承結構設計
3.1 齒輪類型 019
3.2 齒輪設計基本原則 020
3.2.1 齒輪設計基本原則 020
3.2.2 齒輪通用設計考慮 021
3.3 錐齒輪設計 022
3.3.1 齒形設計 022
3.3.2 輪體設計 028
3.3.3 公差要求和檢驗 030
3.3.4 輪齒接觸區控制 032
3.4 圓柱齒輪設計 035
3.4.1 齒形設計 035
3.4.2 輪體設計 037
3.4.3 公差要求及檢驗 038
3.4.4 圓柱齒輪修形 039
3.5 齒輪支承結構設計 040
3.5.1 齒輪承載計算 040
3.5.2 軸承承載計算 041
3.5.3 齒輪支承結構 043
3.6 齒輪材料及工藝 045
3.6.1 齒輪材料 045
3.6.2 齒輪工藝 046
第4章 齒輪強度和振動設計
4.1 齒形強度計算 048
4.1.1 圓柱齒輪齒形強度 048
4.1.2 錐齒輪齒形強度 051
4.2 齒輪輪體強度設計 053
4.2.1 輪體靜強度 053
4.2.2 輪體疲勞強度 053
4.3 齒輪振動設計 054
4.3.1 扭轉振動 054
4.3.2 彎曲振動 056
4.3.3 齒輪系統動態特性分析 060
4.4 齒輪振動控制方法 063
4.4.1 結構調頻優化 063
4.4.2 附加阻尼設計 064
4.4.3 修形減振設計 067
4.4.4 動平衡及支承剛性優化 068
第5章 傳動軸及花鍵連接
5.1 傳動軸 069
5.1.1 傳動軸類型 069
5.1.2 傳動軸結構設計基本要求 069
5.1.3 傳動軸強度設計 070
5.2 花鍵連接 077
5.2.1 花鍵連接類型、特點及應用 077
5.2.2 漸開線花鍵基本參數確定 080
5.2.3 花鍵強度計算 081
5.2.4 花鍵強度設計考慮 083
第6章 傳動機匣殼體
6.1 傳動機匣殼體設計要求 084
6.2 傳動機匣殼體材料 085
6.3 傳動機匣殼體結構 085
6.3.1 中央傳動機匣殼體 085
6.3.2 附件傳動機匣殼體 085
6.4 機匣強度及振動 087
6.5 傳動機匣安裝 088
第7章 聯軸器
7.1 聯軸器類型和特點 091
7.1.1 無彈性元件 091
7.1.2 金屬彈性元件 092
7.2 聯軸器設計要求 093
7.3 聯軸器設計 094
7.3.1 膜盤型面參數設計 095
7.3.2 膜盤強度計算 096
7.3.3 膜盤剛度計算 098
7.3.4 聯軸器振動分析 099
7.4 聯軸器選材及工藝 100
7.4.1 聯軸器選材 100
7.4.2 聯軸器工藝 101
第8章 離合器
8.1 離合器類型及其特點 102
8.2 輔助動力裝置中的離合器 103
8.3 離合器組成和原理 103
8.3.1 離合器組成 103
8.3.2 離合器工作原理 104
8.4 離合器設計 104
8.4.1 離合器設計要求 104
8.4.2 離合器參數設計 104
8.4.3 離合器結構設計 111
8.4.4 離合器潤滑冷卻 112
8.4.5 離合器強度、振動和應力分析 113
第9章 附件傳動系統試驗驗證
9.1 基礎研究試驗 116
9.2 型號規定常規性試驗 117
9.3 國軍標規定試驗 118
第10章 傳動系統常見的故障及解決措施
10.1 齒輪故障 121
10.1.1 弧齒錐齒輪輪體掉塊故障 121
10.1.2 圓柱齒輪輻板裂紋故障 122
10.1.3 轉接齒輪箱圓柱齒輪膠合故障 123
10.2 花鍵故障 124
10.2.1 中央傳動杆花鍵磨損故障 124
10.2.2 附件傳動軸花鍵磨損故障 125
10.3 軸承故障 126
10.3.1 附件傳動軸承保持架斷裂故障 126
10.3.2 中央傳動杆中間軸承磨損故障 127
第11章 附件傳動系統未來發展趨勢
11.1 集成化設計 128
11.2 材料及工藝 128
11.3 設計分析及試驗驗證 129
11.4 電傳動 130
11.5 線上健康管理及故障診斷 130
參考文獻 131

第二篇 軸承應用設計
第12章 航空發動機滾動軸承類型與特點
12.1 滾動軸承組成與分類 137
12.2 滾動軸承特性 138
12.2.1 深溝球軸承 138
12.2.2 角接觸球軸承 138
12.2.3 圓柱滾子軸承 140
12.3 滾動軸承代號 141
第13章 航空發動機軸承類型選擇
13.1 主軸軸承 142
13.1.1 渦噴、渦扇發動機 142
13.1.2 渦軸、渦槳發動機 145
13.1.3 輔助動力裝置 150
13.2 附件傳動系統軸承 153
13.2.1 渦噴、渦扇發動機 153
13.2.2 渦軸、渦槳發動機 155
13.2.3 輔助動力裝置 158
13.3 減速器軸承 159
13.3.1 減速器支點佈局方案 159
13.3.2 減速器軸承選型及配置 160
13.3.3 減速器軸承工況 160
13.3.4 減速器軸承潤滑 161
第14章 滾動軸承設計
14.1 滾動軸承計算基礎 162
14.1.1 軸承主要幾何關係 162
14.1.2 滾道接觸應力與變形 166
14.1.3 滾動軸承額定動、靜載荷 168
14.1.4 軸承壽命計算 169
14.1.5 軸承所需小載荷 172
14.2 航空發動機軸承常用材料 172
14.3 軸承初步設計 174
14.3.1 輸入條件 174
14.3.2 內部參數設計 174
14.3.3 設計結果評價 176
第15章 滾動軸承的潤滑與冷卻
15.1 滾動軸承潤滑方式及其特點 177
15.2 軸承潤滑方式的選取 178
15.3 軸承潤滑結構設計 178
15.3.1 噴射潤滑 178
15.3.2 環下潤滑 179
15.3.3 其他 180
15.4 滾動軸承小潤滑流量計算 180