某型減速機構打滑故障分析與排除

■ 張珊 姚軍軍 胡愈剛/空裝駐漢中地區軍事代表室

1 故障現象

某型飛機著陸收放襟縫翼時出現“襟翼不對稱”故障，故障表現為扭力管有輸入角度，襟翼位置傳感器減速機構不能按比例將扭力管輸入角度轉換并傳遞至角度傳感器。飛機著陸后，經地面檢查，襟翼位置傳感器連接完好，在排除傳動線系斷開、機械傳動桿系失效可能后，更換襟翼位置傳感器，故障消失。襟翼位置傳感器由減速機構與角度傳感器兩大部分組成，將減速機構隨襟翼位置傳感器返廠排故，經性能復試初步判定為減速機構故障。

2 組成與原理

襟翼位置傳感器減速機構由輸入花鍵、連接套、法蘭、中心輪、行星輪、柔輪、凸輪軸、輸出剛輪、輸出齒輪等零組件和擋圈、螺釘、深溝球軸承等標準件組成，產品結構如圖1 所示。

圖1 襟翼位置傳感器減速機構的結構組成

襟翼位置傳感器減速機構內部為機械結構，采用了行星傳動、諧波齒輪傳動與消隙齒輪傳動相結合的傳動方式，行星齒輪傳動的主要作用為減速，諧波齒輪傳動和消隙齒輪傳動在起減速作用的同時，確保減速機構的傳動精度。三種傳動方式組合后，將扭力管旋轉角度按比例精確傳遞至角度傳感器；各傳動之間均采用過盈配合的連接方式來傳遞運動與扭矩。工作原理是：輸入花鍵與飛機扭力管連接，扭力管將旋轉角度通過連接套傳遞至中心輪（輸入花鍵與連接套、中心輪與連接套均為過盈連接），中心輪通過行星輪、內齒圈將運動傳遞至行星架，行星架與凸輪軸過盈連接，凸輪軸作為諧波部分的輸入端將運動傳遞至輸出剛輪，輸出齒輪與輸出剛輪過盈連接，并與兩個消隙齒輪嚙合，最終將扭力管旋轉角度成比例傳遞至角度傳感器。

3 原因分析

通過分析減速機構結構與工作原理，故障件無法將輸入角度轉換并傳遞至角度傳感器，說明其內部出現了傳動失效或連接失效，可能原因如下：

1）齒部損壞或有多余物，使嚙合部位出現卡滯、卡死等故障，導致齒輪傳動失效；

2）過盈連接尺寸不能滿足要求，在非正常情況下配合面發生打滑，導致過盈連接失效。

4 故障排查與定位

4.1 多余物檢查及零件外觀確認

在中心輪、連接套、內齒圈、凸輪軸、柔輪等所有零部件、標準件表面未發現多余物；檢查油脂也未發現多余物；在放大鏡下檢查中心輪、行星輪、內齒圈、固定剛輪、柔輪、輸出剛輪、輸出齒輪、消隙齒輪齒部，未發現齒部損傷、斷裂與非正常磨損。因此，排除齒輪傳動失效導致減速機構故障的可能性。

檢查各零組件外觀情況，發現連接套端面存在明顯摩擦與擠壓痕跡，表面鍍鋅層脫落（見圖2），同時安裝在連接套上的軸用擋圈端面存在擠壓痕跡（見圖3），安裝在法蘭上的孔用擋圈出現塑性變形（見圖4）。這表明故障減速機構連接套端面受到了一定的外力，在外力作用下，用于連接套、軸承軸向限位的擋圈發生了擠壓與變形。

圖2 連接套

圖3 軸用擋圈

圖4 孔用擋圈

4.2 零件尺寸檢查

復核所有零件尺寸，發現除凸輪軸與行星架外，其余過盈連接孔、軸尺寸均符合圖紙要求。凸輪軸外圓尺寸滿足圖紙要求，而行星架孔尺寸為φ13.023 ～φ13.026mm，不符合圖紙要求的尺寸φ13。凸輪軸與行星架過盈連接的過盈量為-0.002 ～0.003mm，圖紙要求過盈量為0.009 ～0.030mm，過盈量不滿足圖紙要求。觀察零件外觀，凸輪軸與行星架過盈連接外圓、孔均存在輕微的環狀打滑摩擦痕跡，表明凸輪軸與行星架過盈連接出現了打滑現象（見圖5、圖6）。

圖5 凸輪軸

圖6 行星架

4.3 故障定位

據此分析，該故障產生的原因為：行星架與凸輪軸配合處過盈量較小，不滿足設計要求（設計要求過盈量為0.009 ～0.030mm，故障件實際過盈量為-0.002 ～0.003mm），使打滑力矩變小。在公差積累下，扭力管接觸并擠壓減速機構連接套，使其內部中心輪與凸輪軸端面摩擦，行星架與凸輪軸配合面連接處打滑，減速機構傳動失效。

5 改進與預防措施

過盈連接是利用孔、軸零件間的過盈配合來實現連接的一種連接方式，在機械結構中廣泛應用。減速機構在實際工作時主要是傳遞運動，各連接處實際承受扭矩較小可忽略不計，但過盈連接強度受配合面尺寸影響較大，可靠性需進一步提升。因此，在加強制造質量過程控制的同時，為提高過盈連接強度與可靠性、避免襟翼位置傳感器減速機構輸入端受到直接外力，制訂了以下修復措施。

5.1 改進措施

減速機構各過盈連接處在原過盈配合基礎上，增加徑向圓柱銷。以輸入花鍵與連接套過盈連接為例（見圖7），在輸入花鍵過盈配合外圓處增加圓柱銷安裝孔，連接套端面增加2mm 寬的槽，裝配時先將圓柱銷壓入輸入花鍵，輸入花鍵壓入連接套后，圓柱銷將位于連接套槽內。在非正常情況下，過盈配合失效后，圓柱銷仍能保證該連接處正常工作；即使圓柱銷被剪斷，因輸入花鍵臺階端面阻擋，圓柱銷也無法脫離連接套槽。該措施能夠有效避免因圓柱銷脫落形成多余物的隱患，在提升過盈連接可靠性的同時，保證了產品安全性。

圖7 過盈連接處加強結構

5.2 預防措施

為避免襟翼位置傳感器減速機構輸入端受到直接外力，對連接套進行結構更改。在連接套端面增加φ24、深1mm 的沉孔（見圖8），避免襟翼位置傳感器裝機后扭力管花鍵套端面與連接套端面發生接觸、擠壓。

圖8 連接套更改

6 結論

該型減速機構將飛機扭力管旋轉角度轉換至傳感器，若內部發生打滑，將直接影響飛行質量。通過采取上述措施，減速機構各過盈連接處的可靠性得到有效提升，消除了產品過盈連接在非正常情況下的打滑隱患。對已交付產品全部召回落實改進預防措施，并舉一反三推廣至結構形式相似的其他型號減速機構，能有效避免同類打滑問題再次發生。本文提出的故障分析和排除方法對今后過盈連接的設計、應用等具有借鑒意義。