一種基于三維打印的三軸承推力矢量噴管結(jié)構(gòu)形式的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于三維打印的三軸承推力矢量噴管結(jié)構(gòu)形式，屬于航空領(lǐng)域中的航空發(fā)動(dòng)機(jī)推力矢量技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]三軸承推力矢量噴管是一種應(yīng)用于垂直/短距起降飛機(jī)的大轉(zhuǎn)角推力矢量噴管，該噴管由通過(guò)軸承連接的三段管組成，第一段管與渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)軸承連接，通過(guò)三個(gè)軸承實(shí)現(xiàn)相鄰管子轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)偏轉(zhuǎn)超過(guò)90°的偏轉(zhuǎn)。三段管幾何結(jié)構(gòu)復(fù)雜，采用傳動(dòng)方式加工零件多、組裝難度大、結(jié)構(gòu)重量大。針對(duì)以上情況，提出一種基于三維打印的三軸承推力矢量噴管結(jié)構(gòu)形式，該結(jié)構(gòu)形式簡(jiǎn)單、易于組裝且重量輕適用于中小功率發(fā)動(dòng)機(jī)所用噴管。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種基于三維打印的三軸承推力矢量噴管結(jié)構(gòu)形式。本發(fā)明的特征在于:包含發(fā)動(dòng)機(jī)連接段I，第一段噴管2，第二段噴管3，第三段噴管4，滾珠5;
[0004]所述發(fā)動(dòng)機(jī)連接段I包含管子1-1，軸承外圈1-2;所述軸承外圈1-2包含殼體1-2-1，半圓形孔1-2-2，滾道1-2-3;半圓形孔1-2-2位于殼體1-2-1端面，半圓形孔1-2-2直徑與滾珠5直徑相同，半圓形孔1-2-2通過(guò)殼體1-2-1端面延伸至滾道1-2-3;發(fā)動(dòng)機(jī)連接段I通過(guò)三維打印加工方式一體加工；
[0005]所述第一段噴管2包含管子2-1，軸承內(nèi)圈2-2，軸承內(nèi)圈2_3;所述軸承內(nèi)圈2_2包含殼體2-2-1，半圓形孔2_2_2，滾道2_2_3;半圓形孔2_2_2位于殼體2_2_1端面半圓形孔2-2-2直徑與滾珠5直徑相同，半圓形孔2-2-2通過(guò)殼體2-2-1端面延伸至滾道2-2-3;軸承內(nèi)圈2-3與軸承內(nèi)圈2-2具有同樣的結(jié)構(gòu)組成;第一段噴管2通過(guò)三維打印加工方式一體加工；
[0006]所述第二段噴管3包含管子3-1，軸承外圈3-2，軸承外圈3_3;軸承外圈3_2、軸承外圈3-2與軸承外圈1-2具有同樣的結(jié)構(gòu)組成;第二段噴管3通過(guò)三維打印加工方式一體加工；
[0007]所述第三段噴管4包含管子4-1，軸承內(nèi)圈4-2;軸承內(nèi)圈4-2與軸承內(nèi)圈2-2具有同樣的結(jié)構(gòu)組成;第三段噴管4通過(guò)三維打印加工方式一體加工；
[0008]軸承外圈1-2與軸承內(nèi)圈2-2通過(guò)滾珠5連接，滾珠5通過(guò)由半圓形孔1-2-1和半圓形孔2-2-2組成的圓孔進(jìn)入由滾道1-2-3和滾道2-2-3組成的圓環(huán)，滾珠5填滿該圓環(huán)后軸承外圈1-2與軸承內(nèi)圈2-2構(gòu)成一個(gè)完整的滾子軸承，使得發(fā)動(dòng)機(jī)連接段I和第一段噴管2可以相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)；
[0009]發(fā)動(dòng)機(jī)連接段I和第一段噴管2最大相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角度小于180°，因此通過(guò)調(diào)整半圓形孔1-2-1和半圓形孔2-2-2在軸承圓周的相對(duì)位置，即可確保在噴管使用過(guò)程中半圓形孔1-2-1和半圓形孔2-2-2不會(huì)相遇，即不會(huì)形成使?jié)L珠5脫落的圓孔；
[0010]軸承內(nèi)圈2-3與軸承外圈3-1同樣通過(guò)滾珠5連接，滾珠5填滿由內(nèi)外圈滾道構(gòu)成的圓環(huán)后軸承內(nèi)圈2-3與軸承外圈3-1構(gòu)成一個(gè)完整的滾子軸承，使得第一段噴管2和第二段噴管3可以相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)；
[0011]軸承外圈3-2與軸承內(nèi)圈4-2同樣通過(guò)滾珠5連接，滾珠5填滿由內(nèi)外圈滾道構(gòu)成的圓環(huán)后軸承外圈3-2與軸承內(nèi)圈4-2構(gòu)成一個(gè)完整的滾子軸承，第二段噴管3和第三段噴管4可以相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)；
[0012]第一段噴管2和第二段噴管3最大相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角度為180°，第二段噴管3和第三段噴管4最大相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角度也為180°，因此可以通過(guò)調(diào)整半圓形孔位置確保轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中滾珠5不會(huì)脫落。
[0013]本發(fā)明提供了一種僅需加工4個(gè)管段的三軸承推力矢量噴管結(jié)構(gòu)形式，內(nèi)、外圈與管子一體化三維打印，將內(nèi)外圈半圓孔對(duì)齊，塞入滾珠，即可完成相鄰管段的組裝，不需要任何螺釘、螺栓，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、組裝方便、重量輕等優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1是基于三維打印的三軸承推力矢量噴管結(jié)構(gòu)形式示意圖；
[0015]I發(fā)動(dòng)機(jī)連接段，2第一段噴管，3第二段噴管，4第三段噴管，5滾珠。
[0016]圖2是三軸承推力矢量噴管結(jié)構(gòu)軸視圖。
[0017]圖3是發(fā)動(dòng)機(jī)連接段結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]1-1管子，軸1-2承外圈，1-2-1殼體，1-2-2半圓形孔，1-2-3滾道。
[0019]圖4是第一段噴管結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]2-1管子，2-2軸承內(nèi)圈，2-3軸承內(nèi)圈，2-2-1殼體，2-2-2半圓形孔，2-2-3滾道。
[0021 ]圖5是第二段噴管結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]3-1管子，3-2軸承外圈，3-3軸承外圈。
[0023]圖6是第三段噴管結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]4-1管子，4-2軸承內(nèi)圈。
[0025]圖7是發(fā)動(dòng)機(jī)連接段和第一段噴管組裝示意意圖；
[0026]圖8是0°轉(zhuǎn)角時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)連接段和第一段噴管連接示意意圖；
[0027]圖9是180°轉(zhuǎn)角時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)連接段和第一段噴管連接示意意圖；
【具體實(shí)施方式】
[0028]一種基于三維打印的三軸承推力矢量噴管結(jié)構(gòu)形式如圖1所示，包含發(fā)動(dòng)機(jī)連接段I，第一段噴管2，第二段噴管3，第三段噴管4，滾珠5;
[0029]如圖3所示，所述發(fā)動(dòng)機(jī)連接段I包含管子1-1，軸承外圈1-2;所述軸承外圈1-2包含殼體1_2_1，半圓形孔1-2-2，滾道1_2_3;半圓形孔1-2-2位于殼體1_2_1端面，半圓形孔1-
2-2直徑與滾珠5直徑相同，半圓形孔1-2-2通過(guò)殼體1-2-1端面延伸至滾道1-2-3;發(fā)動(dòng)機(jī)連接段I通過(guò)三維打印加工方式一體加工；
[0030]如圖4所示，所述第一段噴管2包含管子2-1，軸承內(nèi)圈2-2，軸承內(nèi)圈2_3;所述軸承內(nèi)圈2-2包含殼體2-2-1，半圓形孔2-2-2，滾道2-2-3;半圓形孔2-2-2位于殼體2-2-1端面半圓形孔2-2-2直徑與滾珠5直徑相同，半圓形孔2-2-2通過(guò)殼體2-2-1端面延伸至滾道2-2-3;軸承內(nèi)圈2-3與軸承內(nèi)圈2-2具有同樣的結(jié)構(gòu)組成;第一段噴管2通過(guò)三維打印加工方式一體加工；
[0031]如圖7所示，滾珠5通過(guò)由半圓形孔1-2-1和半圓形孔2-2-2組成的圓孔進(jìn)入由滾道1-2-3和滾道2_2_3組成的圓環(huán)，滾珠5填滿該圓環(huán)后軸承外圈1_2與軸承內(nèi)圈2_2構(gòu)成一個(gè)完整的滾子軸承，使得發(fā)動(dòng)機(jī)連接段I和第一段噴管2可以相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng);在噴管工作過(guò)程中，發(fā)動(dòng)機(jī)連接段I和第一段噴管2相對(duì)轉(zhuǎn)角小于180°，通過(guò)調(diào)整半圓形孔1-2-1和半圓形孔2-2-2在軸承圓周的相對(duì)位置，確保在噴管使用過(guò)程中半圓形孔1-2-1和半圓形孔2-2-2不會(huì)相遇，0°轉(zhuǎn)角狀態(tài)如圖8所示，順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)180°狀態(tài)如圖9所示，在噴管轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中不會(huì)形成使?jié)L珠5脫落的圓孔；
[0032]如圖5所示，所述第二段噴管3包含管子3-1，軸承外圈3-2，軸承外圈3_3;軸承外圈
3-2、軸承外圈3-2與軸承外圈1-2具有同樣的結(jié)構(gòu)組成;第二段噴管3通過(guò)三維打印加工方式一體加工；
[0033]如圖6所示，所述第三段噴管4包含管子4-1，軸承內(nèi)圈4-2;軸承內(nèi)圈4-2與軸承內(nèi)圈2-2具有同樣的結(jié)構(gòu)組成;第三段噴管4通過(guò)三維打印加工方式一體加工；
[0034]軸承內(nèi)圈2-3與軸承外圈3-1同樣通過(guò)滾珠5連接，滾珠5填滿由內(nèi)外圈滾道構(gòu)成的圓環(huán)后軸承內(nèi)圈2-3與軸承外圈3-1構(gòu)成一個(gè)完整的滾子軸承，使得第一段噴管2和第二段噴管3可以相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)；
[0035]軸承外圈3-2與軸承內(nèi)圈4-2同樣通過(guò)滾珠5連接，滾珠5填滿由內(nèi)外圈滾道構(gòu)成的圓環(huán)后軸承外圈3-2與軸承內(nèi)圈4-2構(gòu)成一個(gè)完整的滾子軸承，第二段噴管3和第三段噴管4可以相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)；
[0036]第一段噴管2和第二段噴管3最大相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角度為180°，第二段噴管3和第三段噴管4最大相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角度也為180°，因此可以通過(guò)調(diào)整內(nèi)外圈半圓形孔相對(duì)位置確保噴管轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中滾珠5不會(huì)脫落。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于三維打印的三軸承推力矢量噴管結(jié)構(gòu)形式屬于航空發(fā)動(dòng)機(jī)推力矢量技術(shù)領(lǐng)域，其特征在于:包含發(fā)動(dòng)機(jī)連接段I，第一段噴管2，第二段噴管3，第三段噴管4，滾珠5; 發(fā)動(dòng)機(jī)連接段I包含管子1-1，軸承外圈1-2;所述軸承外圈1-2包含殼體1-2-1，半圓形孔1-2-2，滾道1-2-3;半圓形孔1-2-2位于殼體1-2-1端面，半圓形孔1-2-2直徑與滾珠5直徑相同，半圓形孔1-2-2通過(guò)殼體1-2-1端面延伸至滾道1-2-3;發(fā)動(dòng)機(jī)連接段I通過(guò)三維打印加工方式一體加工； 第一段噴管2包含管子2-1，軸承內(nèi)圈2-2，軸承內(nèi)圈2-3;所述軸承內(nèi)圈2-2包含殼體2-2-1，半圓形孔2-2-2，滾道2-2-3;半圓形孔2-2-2位于殼體2-2-1端面半圓形孔2-2-2直徑與滾珠5直徑相同，半圓形孔2-2-2通過(guò)殼體2-2-1端面延伸至滾道2-2-3;軸承內(nèi)圈2-3與軸承內(nèi)圈2-2具有同樣的結(jié)構(gòu)組成;第一段噴管2通過(guò)三維打印加工方式一體加工； 第二段噴管3包含管子3-1，軸承外圈3-2，軸承外圈3-3;軸承外圈3-2、軸承外圈3-2與軸承外圈1-2具有同樣的結(jié)構(gòu)組成;第二段噴管3通過(guò)三維打印加工方式一體加工； 第三段噴管4包含管子4-1，軸承內(nèi)圈4-2;軸承內(nèi)圈4-2與軸承內(nèi)圈2-2具有同樣的結(jié)構(gòu)組成;第三段噴管4通過(guò)三維打印加工方式一體加工； 軸承外圈1-2與軸承內(nèi)圈2-2通過(guò)滾珠5連接，滾珠5通過(guò)由半圓形孔1-2-1和半圓形孔2-2-2組成的圓孔進(jìn)入由滾道1-2-3和滾道2-2-3組成的圓環(huán)，滾珠5填滿該圓環(huán)后軸承外圈1-2與軸承內(nèi)圈2-2構(gòu)成一個(gè)完整的滾子軸承，使得發(fā)動(dòng)機(jī)連接段I和第一段噴管2可以相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)； 軸承內(nèi)圈2-3與軸承外圈3-1同樣通過(guò)滾珠5連接，滾珠5填滿由內(nèi)外圈滾道構(gòu)成的圓環(huán)后軸承內(nèi)圈2-3與軸承外圈3-1構(gòu)成一個(gè)完整的滾子軸承，使得第一段噴管2和第二段噴管3可以相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)； 軸承外圈3-2與軸承內(nèi)圈4-2同樣通過(guò)滾珠5連接，滾珠5填滿由內(nèi)外圈滾道構(gòu)成的圓環(huán)后軸承外圈3-2與軸承內(nèi)圈4-2構(gòu)成一個(gè)完整的滾子軸承，第二段噴管3和第三段噴管4可以相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。
【專利摘要】一種基于三維打印的三軸承推力矢量噴管結(jié)構(gòu)形式屬于航空發(fā)動(dòng)機(jī)推力矢量技術(shù)領(lǐng)域。其特征在于：包括1個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)連接段、3段噴管和滾珠，發(fā)動(dòng)機(jī)連接段和3段噴管通過(guò)軸承連接，軸承內(nèi)外圈與管子通過(guò)三維打印加工方式一體加工，軸承內(nèi)外圈分別有一個(gè)半圓形小孔，將相鄰噴管內(nèi)外圈半圓形小孔對(duì)齊可形成圓孔，將滾珠通過(guò)該圓孔進(jìn)入滾道，滾珠塞滿滾道即形成滾動(dòng)軸承，通過(guò)調(diào)整內(nèi)外圈半圓形小孔相對(duì)位置使得噴管工作過(guò)程中半圓形小孔不會(huì)相遇，可以確保軸承內(nèi)滾珠不會(huì)脫落。本發(fā)明提供的三軸承推力矢量噴管結(jié)構(gòu)形式，不需要螺釘、螺栓等連接件即可組裝，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、組裝方便、重量輕等優(yōu)點(diǎn)。
【IPC分類(lèi)】F02K1/80, F02K1/78
【公開(kāi)號(hào)】CN105508080
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610117905
【發(fā)明人】王向陽(yáng), 朱紀(jì)洪
【申請(qǐng)人】清華大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年4月20日
【申請(qǐng)日】2016年3月2日