CN103770936B - 一种用于直升机主减速器螺旋锥齿行星轮系 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种直升机主减速器用新型螺旋锥齿行星轮系。包括双联太阳轮、三个螺旋锥齿行星轮、螺旋锥齿固定齿圈、旋翼轴和输入级螺旋锥齿轮。输入级螺旋锥齿轮通过与双联太阳轮的外圈螺旋锥齿啮合传动传送输入扭矩,经双联太阳轮的内圈螺旋锥齿与三个环绕着旋翼轴轴线的螺旋锥齿行星轮的下锥齿面啮合旋转传动,且通过螺旋锥齿行星轮的上锥齿面与花键连接在直升机主减速器壳体上的螺旋锥齿固定齿圈下端齿面啮合传动,带动旋翼轴转动传送输出扭矩组成主减速器螺旋锥齿行星轮系。本发明将螺旋锥齿轮传递效率高、振动噪声低、承载能力高的特点与行星轮系结构紧凑、传动比大、承载均匀的优势结合起来,开发出能够满足工况要求的新型螺旋锥齿行星轮系。

Description

一种用于直升机主减速器螺旋锥齿行星轮系
技术领域
[0001] 本发明涉及一种直升机传动系统,具体地说是一种用于直升机主减速器螺旋锥齿行星轮系。
背景技术
[0002] 直升机传动系统与旋翼系统、发动机并称为直升机的三大关键动部件。直升机传动系统的作用是将发动机的输出功率和输出转速按一定的比例传递到旋翼、尾桨和各附件上去,是涡轴发动机动力输出不可缺少的传输部件,也是唯一的传输途径。其传动特点是:高速、重载、大传动比、高可靠性、低振动噪声和良好地维修性。
[0003]目前中小型直升机主减速器的主要结构有:
[0004] 1、由多级齿轮传动构成的主减速器,其特点是结构简单,但是承载能力、效率较低,传动比范围小;
[0005] 2、模仿军用直升机主减速器结构由一级或多级行星齿轮系和多级直齿或斜齿齿轮系传动组成,行星轮系的齿轮均为直齿或斜齿,承载能力有限,齿轮系的齿根弯曲疲劳强度和齿面的接触疲劳强度受行星轮系齿轮齿形的限制。
[0006] 行星轮系由于具有承载能力大、承载均匀、传动比高、结构紧凑的特点,因此目前直升机主减速器结构设计都会考虑行星轮系,尤其是大中型直升机及武装直升机等要求承载能力高的机型。但是,目前直升机主减速器中的行星轮系都是直齿或斜齿轮系,整体传动性能(包括轮齿重合度、振动噪声和齿面接触疲劳等)受轮系齿形的限制,已经无法满足现代大中型直升机及武装直升机等高速、重载、低噪声、低振动工况的要求,而螺旋锥齿轮具有较高的传动效率、更高的重合度和较低的振动噪声。
发明内容
[0007] 针对上述现有状况存在的不足,本发明提供一种用于直升机主减速器螺旋锥齿行星轮系。
[0008] 本发明的目的通过以下技术方案予以实现:
[0009] 一种用于直升机主减速器螺旋锥齿行星轮系,包括双联太阳轮1、三个螺旋锥齿行星轮2、螺旋锥齿固定齿圈3、旋翼轴5和输入级螺旋锥齿轮7 ;双联太阳轮I呈伞状,其上端锥面设有内圈螺旋锥齿14和外圈螺旋锥齿15,其上端锥面中心设有轴承沉孔,其下端颈部设有轴承颈;旋翼轴5其上端颈部为矩形花键,其中下部径向均布三根行星轮轴12,其下端颈部为轴承颈。三根行星轮轴12的轴线共面,且与旋翼轴5的轴线垂直;螺旋锥齿固定齿圈3其下端锥面设有螺旋锥齿,其下端锥面中心设有轴承沉孔,其上端颈部为矩形花键,连接在直升机主减速器壳体16上。螺旋锥齿固定齿圈3下端轴承沉孔通过中型圆锥滚子轴承Bll套设在旋翼轴5的中部,中型圆锥滚子轴承Bll的内圈与阶梯套筒4的一端接触,阶梯套筒4的另一端与轻型圆锥滚子轴承13的内圈接触。阶梯套筒4、轻型圆锥滚子轴承13至下而上地套设在旋翼轴5中上部;双联太阳轮I下端颈部套设在重型圆锥滚子轴承9的内圈上。双联太阳轮I上端的轴承沉孔通过中型圆锥滚子轴承AS套设在旋翼轴5下端颈部上。旋翼轴5上的三根行星轮轴12分别套设有螺旋锥齿行星轮2。每个螺旋锥齿行星轮2孔内通过一对小型圆锥滚子轴承10径向地固定在行星轮轴12上,且通过锁紧螺钉6轴向固定。
[0010] 输入级螺旋锥齿轮7通过与双联太阳轮I的外圈螺旋锥齿15啮合传动传送输入扭矩,经双联太阳轮I的内圈螺旋锥齿14与三个环绕着旋翼轴5轴线的螺旋锥齿行星轮2的下锥齿面啮合旋转传动,且通过螺旋锥齿行星轮2的上锥齿面与花键连接在直升机主减速器壳体16上的螺旋锥齿固定齿圈3下端齿面啮合传动,带动旋翼轴5转动传送输出扭矩组成主减速器螺旋锥齿行星轮系。
[0011] 双联太阳轮I的外圈螺旋锥齿15的齿轮模数与输入级螺旋锥齿轮7的齿轮模数相同。双联太阳轮I的内圈螺旋锥齿14的齿轮模数、螺旋锥齿行星轮2的齿轮模数与螺旋锥齿固定齿圈3的齿轮模数相同。
[0012] 本发明的有益技术效果体现在下述几个方面:
[0013] 1.本发明将螺旋锥齿轮传递效率高、振动噪声低、承载能力高的特点与行星轮系结构紧凑、传动比大、承载均匀的优势结合起来,形成新型螺旋锥齿行星轮系,能更好地满足直升机主减速器高承载、高传递效率、低振动噪声等性能特征和结构紧凑、传动比大等的结构特点;
[0014] 2.本发明充分利用螺旋锥齿轮锥形齿的齿形特点将内圈螺旋锥齿和外圈螺旋锥齿设计为一体式结构,节约了齿轮系的纵向安装空间,为实现直升机主减速器的结构紧凑提供了空间基础;
[0015] 3.本发明很好地解决了整体新型螺旋锥齿行星轮系的振动噪声控制、周向和轴向定位问题。
附图说明
[0016] 图1为本发明结构的三维外形视图。
[0017] 图2为本发明结构的二维剖视图。
[0018] 图3为旋翼轴的三维视图。
[0019] 图4为双联太阳轮的三维结构剖视图。
[0020] 图5为本发明行星轮系螺旋锥齿固定齿圈的三维外形视图。
[0021] 图6为本发明行星轮系螺旋锥齿固定齿圈的三维剖视图。
[0022] 图中序号,I双联太阳轮、2螺旋锥齿行星轮、3螺旋锥齿固定齿圈、4阶梯套筒、5旋翼轴、6锁紧螺钉、7输入级螺旋锥齿轮、8中型圆锥滚子轴承A、9重型圆锥滚子轴承、10小型圆锥滚子轴承、11中型圆锥滚子轴承B、12行星轮轴、13轻型圆锥滚子轴承、14内圈螺旋锥齿、15外圈螺旋锥齿、16直升机主减速器壳体。
[0023] 下面结合附图,通过实施例对本发明作进一步地描述。
实施例
[0024] 参见图1、图2。一种用于直升机主减速器螺旋锥齿行星轮系,包括双联太阳轮1、三个螺旋锥齿行星轮2、螺旋锥齿固定齿圈3、旋翼轴5和输入级螺旋锥齿轮7。
[0025] 参见图4,双联太阳轮I呈伞状,其上端锥面设有内圈螺旋锥齿14和外圈螺旋锥齿15,其上端锥面中心设有轴承沉孔,其下端颈部设有轴承颈。
[0026] 参见图3,旋翼轴5其上端颈部为矩形花键,其中下部径向均布三根行星轮轴12,其下端颈部为轴承颈。三根行星轮轴12的轴线共面,且与旋翼轴5的轴线垂直。
[0027] 参见图5、图6、图2,螺旋锥齿固定齿圈3其下端锥面设有螺旋锥齿,其下端锥面中心设有轴承沉孔,其上端颈部为矩形花键,连接在直升机主减速器壳体16上。螺旋锥齿固定齿圈3下端轴承沉孔通过中型圆锥滚子轴承Bll套设在旋翼轴5的中部,中型圆锥滚子轴承Bll的内圈与阶梯套筒4的一端接触,阶梯套筒4的另一端与轻型圆锥滚子轴承13的内圈接触。阶梯套筒4、轻型圆锥滚子轴承13至下而上地套设在旋翼轴5中上部。
[0028] 双联太阳轮I下端颈部套设在重型圆锥滚子轴承9的内圈上。双联太阳轮I上端的轴承沉孔通过中型圆锥滚子轴承AS套设在旋翼轴5下端颈部上。旋翼轴5上的三根行星轮轴12分别套设有螺旋锥齿行星轮2。每个螺旋锥齿行星轮2孔内通过一对小型圆锥滚子轴承10径向地固定在行星轮轴12上,且通过锁紧螺钉6轴向固定。
[0029] 参见图1,输入级螺旋锥齿轮7通过与双联太阳轮I的外圈螺旋锥齿15啮合传动传送输入扭矩,经双联太阳轮I的内圈螺旋锥齿14与三个环绕着旋翼轴5轴线的螺旋锥齿行星轮2的下锥齿面啮合旋转传动,且通过螺旋锥齿行星轮2的上锥齿面与花键连接在直升机主减速器壳体16上的螺旋锥齿固定齿圈3下端齿面啮合传动,带动旋翼轴5转动传送输出扭矩组成主减速器螺旋锥齿行星轮系。
[0030] 本发明的工作原理说明如下:
[0031] 整个装置的输入端是输入级螺旋锥齿轮7,输出端是旋翼轴5上端的矩形花键,通过输入级螺旋锥齿轮7与双联太阳轮I的外圈螺旋锥齿15构成的螺旋锥齿轮系啮合作用,扭矩动力被传递到双联太阳轮I上,双联太阳轮I包括外圈螺旋锥齿轮15和内圈螺旋锥齿轮14,螺旋锥齿固定齿圈3与螺旋锥齿行星轮2、双联太阳轮I的内圈螺旋锥齿14构成新型螺旋锥齿行星轮系,其中,螺旋锥齿固定齿圈3上端设有矩形花键,用于其周向固定,在该新型螺旋锥齿行星轮系结构约束及双联太阳轮I上的内圈螺旋锥齿14的扭矩作用下,三个螺旋锥齿行星轮2会绕着旋翼轴5的轴线旋转,带动旋翼轴5上的行星轮轴12旋转,最终将动力传递到旋翼轴5,实现主减速器的减速和升扭矩的作用,其中锁紧螺钉6用于螺旋锥齿行星轮2的轴向定位,安装在该行星轮系上下两端的轻型圆锥滚子轴承13和重型圆锥滚子轴承9用于整个轮系的刚性保证和轴向承载,与旋翼轴5配合安装的中型圆锥滚子轴承B11、中型圆锥滚子轴承AS分别用于双联太阳轮I及螺旋锥齿固定齿圈3的周向定位及轴向承载。
[0032] 新型螺旋锥齿行星轮系的运动原则和普通2K-H行星轮系类似,双联太阳轮I的内圈螺旋锥齿14作为整个新型螺旋锥齿行星轮系的输入端,旋翼轴5作为输出端,螺旋锥齿固定齿圈3通过矩形花键与壳体的安装定位实现位置固定,螺旋锥齿行星轮2即绕着旋翼轴5上的行星轮轴12自转,又绕着旋翼轴5公转,实现行星轮轴12绕旋翼轴5旋转,即实现了行星轮系减速升扭的作用。
[0033] 为了节约整个装置的纵向空间,根据螺旋锥齿齿形的特殊性,本发明将输入级从动螺旋锥齿轮(即双联太阳轮I上的外圈螺旋锥齿15)与新型螺旋锥齿行星轮系的太阳轮(即双联太阳轮I上的内圈螺旋锥齿14)做成整体,结构紧凑,因此在满足主减速器传动比要求的前提下减小了整个装置的纵向安装空间;此外,为了尽可能的提高该新型行星轮系的承载能力,降低因齿轮本身重合度及接触线限制带来的振动和噪声,本发明改变了传统行星轮系直齿齿形、斜齿齿形或人字齿齿形的现状,将螺旋锥齿轮应用到行星轮系上,使行星轮系的太阳轮、行星轮及齿圈齿形全部为螺旋锥齿齿形,将螺旋锥齿轮传递效率高、振动噪声低、承载能力高的特点与行星轮系结构紧凑、传动比大、承载均匀的优势结合起来,形成新型螺旋锥齿行星轮系,使其能更好地满足直升机主减速器高承载、高传递效率、低振动噪声等性能特征和结构紧凑、传动比大等的结构特点;并将旋翼轴5与行星轮轴12做成整体,提高了零部件的可靠性及使用寿命。本发明结构设计简单合理,安装维修方便,振动噪声低,承载能力高,对于使用行星轮系的直升机传动系统主减速器的设计和改进有一定的指导意义。

Claims (3)

1.一种用于直升机主减速器螺旋锥齿行星轮系,包括输入级螺旋锥齿轮(7),其特征在于:还包括双联太阳轮(1),三个螺旋锥齿行星轮(2)、螺旋锥齿固定齿圈(3)和旋翼轴(5);所述双联太阳轮(I)呈伞状,其上端锥面设有内圈螺旋锥齿(14)和外圈螺旋锥齿(15),其上端锥面中心设有轴承沉孔,其下端颈部设有轴承颈;所述旋翼轴(5)其上端颈部为矩形花键,其中下部径向均布三根行星轮轴(12),其下端颈部为轴承颈;所述三根行星轮轴(12)的轴线共面,且与旋翼轴(5)的轴线垂直;所述螺旋锥齿固定齿圈(3)其下端锥面设有螺旋锥齿,其下端锥面中心设有轴承沉孔,其上端颈部为矩形花键,连接在直升机主减速器壳体(16)上;所述螺旋锥齿固定齿圈(3)下端轴承沉孔通过中型圆锥滚子轴承B (11)套设在旋翼轴(5)的中部,所述中型圆锥滚子轴承B (11)的内圈与阶梯套筒(4)的一端接触,阶梯套筒(4)的另一端与轻型圆锥滚子轴承(13)的内圈接触;所述阶梯套筒(4)、轻型圆锥滚子轴承(13)至下而上地套设在旋翼轴(5)中上部;所述双联太阳轮(I)下端颈部套设在重型圆锥滚子轴承(9)的内圈上;双联太阳轮(I)上端的轴承沉孔通过中型圆锥滚子轴承A (8)套设在旋翼轴(5)下端颈部上;所述旋翼轴(5)上的三根行星轮轴(12)分别套设有螺旋锥齿行星轮(2);每个螺旋锥齿行星轮(2)孔内通过一对小型圆锥滚子轴承(10)径向地固定在行星轮轴(12)上,且通过锁紧螺钉(6)轴向固定;所述输入级螺旋锥齿轮(7)通过与双联太阳轮(I)的外圈螺旋锥齿(15)啮合传动传送输入扭矩,经双联太阳轮(I)的内圈螺旋锥齿(14)与三个环绕着旋翼轴(5)轴线的螺旋锥齿行星轮(2)的下锥齿面啮合旋转传动,且通过螺旋锥齿行星轮(2)的上锥齿面与花键连接在直升机主减速器壳体(16)上的螺旋锥齿固定齿圈(3)下端齿面啮合传动,带动旋翼轴(5)转动传送输出扭矩组成主减速器螺旋锥齿行星轮系。
2.根据权利要求1所述的一种用于直升机主减速器螺旋锥齿行星轮系,其特征在于:双联太阳轮(I)的外圈螺旋锥齿(15)的齿轮模数与输入级螺旋锥齿轮(7)的齿轮模数相同。
3.根据权利要求1所述的一种用于直升机主减速器螺旋锥齿行星轮系,其特征在于:双联太阳轮(I)的内圈螺旋锥齿(14)的齿轮模数、螺旋锥齿行星轮(2)的齿轮模数与螺旋锥齿固定齿圈(3)的齿轮模数相同。
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