CN104085531A - 直升机主减速器的传力结构及直升机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种直升机主减速器的传力结构及直升机。直升机主减速器的传力结构，包括底座机匣和旋翼轴，底座机匣与旋翼轴之间设置有用于旋翼轴与底座机匣之间传递荷载的导筒，旋翼轴通过从旋翼轴向导筒方向装入的外接式连接件固接在导筒的第一端上，导筒与旋翼轴之间设有用以传递拉力和弯矩的第一传力构造以及用以传递扭矩和反扭矩的第二传力构造，导筒的第二端套设于底座机匣上。简化了旋翼轴荷载传递线路，提高主减速器的可靠性和疲劳寿命；优化了旋翼轴连接部位载荷传递方式，提高主减速器旋翼轴连接部位的可靠性和疲劳寿命；可以通过拆卸外接式连接件进行旋翼轴的维修、更换，可维修性好。

Description

直升机主减速器的传力结构及直升机

技术领域

本发明涉及直升机主减速器传力机构领域，特别地，涉及一种直升机主减速器的传力结构。此外，本发明还涉及一种包括上述直升机主减速器的传力结构的直升机。

背景技术

直升机传动系统主减速器中，主减速器用于将发动机功率传递给旋翼和尾桨，同时用于承受旋翼带来的拉力、弯矩和反扭矩等载荷。常规直升机旋翼载荷传递和主减速器安装有两种方式：

一种是主减速器撑杆式安装。这种安装方式一般是主减速器上机匣承受旋翼轴拉力和弯矩，主减速器机匣需承受旋翼轴反扭矩，受力状况复杂，导致机匣设计困难，而且还会使直升机增加的额外撑杆组件。

另一种是主减速器机匣凸缘安装。这种安装方式旋翼轴的所有载荷均通过主减速器机匣传递到机身，巨大且复杂的载荷传递使得该机匣设计难度非常大，并且需要将机匣壁的厚度增加大以满足荷载要求。

在上述两种主减速器结构中，第一种结构主要是主减速器上机匣受载复杂，设计困难，同时由于主减速器安装需增加了钢制撑杆组件，导致直升机重量增加，零件数目增多，可靠性降低；第二种结构是将主减速器机匣作为全部旋翼载荷承力部件，机匣受载复杂，机匣设计难度增加，同时为了保证机匣在大载荷下具有足够的强度和疲劳寿命，需要增加机匣壁厚，这就导致主减速器重量大大增加。

发明内容

本发明目的在于提供一种直升机主减速器的传力结构及直升机，以解决现有主减速器传力结构的受力状况复杂、机匣设计难度大；维修需要拆除整体结构，维修难度大等的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种直升机主减速器的传力结构，包括底座机匣和旋翼轴，底座机匣与旋翼轴之间设置有用于旋翼轴与底座机匣之间传递荷载的导筒，旋翼轴通过从旋翼轴向导筒方向装入的外接式连接件固接在导筒的第一端上；导筒与旋翼轴之间设有用以传递拉力和弯矩的第一传力构造以及用以传递扭矩和反扭矩的第二传力构造，导筒的第二端套设于底座机匣上。

进一步地，第一传力构造为沿旋翼轴的轴向安装的紧固螺栓，并且紧固螺栓还作为外接式连接件从旋翼轴向导筒方向装入并连接旋翼轴与导筒，多个紧固螺栓沿旋翼轴的环周向等间距排布。

进一步地，第二传力构造为设置于旋翼轴与导筒之间的传力花键；旋翼轴插接在导筒的第一端的筒腔内，传力花键包括设置于旋翼轴伸入导筒筒腔内的部位的外表面上的第一外花键以及设置于导筒容纳旋翼轴的部位的内表面上的第一内花键，第一外花键与第一内花键啮合连接。

进一步地，第二传力构造为设置于旋翼轴与导筒之间的传力花键；导筒的第一端插接在旋翼轴的轴内腔内，传力花键包括设置于导筒伸入旋翼轴轴内腔内的部位的外表面上的第二外花键以及设置于旋翼轴容纳导筒的部位的内表面上的第二内花键，第二外花键与第二内花键啮合连接。

进一步地，导筒的第二端与底座机匣之间设置有至少两个用以将导筒支承在底座机匣上的支承轴承；支承轴承为圆柱滚子轴承和/或双列球轴承。

进一步地，导筒的第二端与底座机匣之间设置有一个双列球轴承和一个圆柱滚子轴承；双列球轴承设置在导筒第一端的端部，双列球轴承的内环安装在底座机匣上，并通过轴承压环和/或压紧螺栓压紧双列球轴承的内环，轴承压环与旋翼轴之间或者轴承压环与导筒之间设置有密封件；圆柱滚子轴承设置在导筒的第二端的端部，导筒与底座机匣之间通过圆柱滚子轴承进行径向固定，圆柱滚子轴承的外环通过锁紧螺母沿导筒轴向固定在导筒上。

进一步地，导筒的外表面上设置有用以与主减速器的末级输出齿轮的内齿啮合连接的啮合花键，末级输出齿轮的外齿与主减速器的尾传输出齿轮的外齿啮合连接。

进一步地，底座机匣上还设置有用以与主减速器机匣的内花键啮合连接的机匣外花键；主减速器机匣通过连接螺栓固接在底座机匣上。

进一步地，底座机匣通过用以传递荷载的固接件固接在直升机机身上。

根据本发明的另一方面，还提供了一种直升机，其包括上述直升机主减速器的传力结构。

本发明具有以下有益效果：

本发明直升机主减速器的传力结构，将旋翼轴拉力和弯矩直接通过导筒传递给底座机匣，简化了旋翼轴载荷传递线路，减少了主机匣受载，从而提高主减速器机匣可靠性和疲劳寿命；通过第一传力构造传递拉力和弯矩，通过第二传力构造传递扭矩和反扭矩，将所受外力分离，优化载荷传递方式，提高主减速器旋翼轴连接部位的可靠性和疲劳寿命；优化了旋翼轴连接部位载荷传递方式，提高主减速器旋翼轴连接部位的可靠性和疲劳寿命；旋翼轴通过从旋翼轴向导筒方向装入的外接式连接件固接在导筒的第一端上，可以通过拆卸外接式连接件进行旋翼轴的维修、更换，可维修性好。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明优选实施例的直升机主减速器的传力结构的结构示意图之一；

图2是本发明优选实施例的直升机主减速器的传力结构的结构示意图之二。

图例说明：

1、底座机匣；2、旋翼轴；3、导筒；4、第一传力构造；5、第二传力构造；6、支承轴承；601、圆柱滚子轴承；602、双列球轴承；7、轴承压环；8、压紧螺栓；9、密封件；10、锁紧螺母；11、末级输出齿轮；12、啮合花键；13、尾传输出齿轮；14、主减速器机匣；15、机匣外花键；16、连接螺栓；17、固接件。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由所限定和覆盖的多种不同方式实施。

图1是本发明优选实施例的直升机主减速器的传力结构的结构示意图之一；图2是本发明优选实施例的直升机主减速器的传力结构的结构示意图之二。

如图1所示，本实施例的直升机主减速器的传力结构，包括底座机匣1和旋翼轴2，底座机匣1与旋翼轴2之间设置有用于旋翼轴2与底座机匣1之间传递荷载的导筒3，旋翼轴2通过从旋翼轴2向导筒3方向装入的外接式连接件固接在导筒3的第一端上；导筒3与旋翼轴2之间设有用以传递拉力和弯矩的第一传力构造4以及用以传递扭矩和反扭矩的第二传力构造5，导筒3的第二端套设于底座机匣1上。本发明直升机主减速器的传力结构，将旋翼轴2拉力和弯矩直接通过导筒3传递给底座机匣1，简化了旋翼轴2载荷传递线路，减少了主机匣受载，从而提高主减速器机匣14可靠性和疲劳寿命；通过第一传力构造4传递拉力和弯矩，通过第二传力构造5传递扭矩和反扭矩，将所受外力分离，优化载荷传递方式，提高主减速器旋翼轴2连接部位的可靠性和疲劳寿命；优化了旋翼轴2连接部位载荷传递方式，提高主减速器旋翼轴2连接部位的可靠性和疲劳寿命；旋翼轴2通过从旋翼轴2向导筒3方向装入的外接式连接件固接在导筒3的第一端上，可以通过拆卸外接式连接件进行旋翼轴2的维修、更换，可维修性好。优选地，外接式连接件采用连接螺栓、连接法兰、螺纹连接、承插卡接、栓钉中的至少一种。连接结构从旋翼轴2向导筒3方向安装并连接旋翼轴2与导筒3，通过拆卸连接结构使旋翼轴2从导筒3上脱离，方便对旋翼轴2进行维护。

如图1和图2所示，本实施例中，第一传力构造4为沿旋翼轴2的轴向安装的紧固螺栓。紧固螺栓还作为外接式连接件从旋翼轴2向导筒3方向装入并连接旋翼轴2与导筒3。导筒3与旋翼轴2之间通过紧固螺栓固接。多个紧固螺栓沿旋翼轴2的环周向等间距排布。紧固螺栓同时具有方便拆卸旋翼轴2以及传递拉力和弯矩的作用，使得结构更加简化，从而降低结构的整体自重。优选地，第一传力构造4为沿旋翼轴2的轴向布置的螺栓、销钉、弹簧、卡扣中的至少一种。螺栓、销钉、弹簧或者卡扣沿旋翼轴2的轴向布置，能够抵抗旋翼轴2传动下来的拉力和弯矩，并将拉力和弯矩传递给导筒3。

如图1和图2所示，本实施例中，第二传力构造5为设置于旋翼轴2与导筒3之间的传力花键。旋翼轴2插接在导筒3的第一端的筒腔内。传力花键包括设置于旋翼轴2伸入导筒3筒腔内的部位的外表面上的第一外花键以及设置于导筒3容纳旋翼轴2的部位的内表面上的第一内花键。第一外花键与第一内花键啮合连接。

本实施例中，第二传力构造5为设置于旋翼轴2与导筒3之间的传力花键。导筒3的第一端插接在旋翼轴2的轴内腔内。传力花键包括设置于导筒3伸入旋翼轴2轴内腔内的部位的外表面上的第二外花键以及设置于旋翼轴2容纳导筒3的部位的内表面上的第二内花键。第二外花键与第二内花键啮合连接。

如图1和图2所示，本实施例中，导筒3的第二端与底座机匣1之间设置有至少两个用以将导筒3支承在底座机匣1上的支承轴承6。支承轴承6为圆柱滚子轴承601和/或双列球轴承602。

如图1和图2所示，本实施例中，导筒3的第二端与底座机匣1之间设置有一个双列球轴承602和一个圆柱滚子轴承601。双列球轴承602设置在导筒3第一端的端部。双列球轴承602的内环安装在底座机匣1上。并通过轴承压环7和/或压紧螺栓8压紧双列球轴承602的内环。轴承压环7与旋翼轴2之间或者轴承压环7与导筒3之间设置有密封件9。圆柱滚子轴承601设置在导筒3的第二端的端部，导筒3与底座机匣1之间通过圆柱滚子轴承601进行径向固定。圆柱滚子轴承601的外环通过锁紧螺母10沿导筒3轴向固定在导筒3上。

如图1和图2所示，本实施例中，导筒3的外表面上设置有用以与主减速器的末级输出齿轮11的内齿啮合连接的啮合花键12。末级输出齿轮11的外齿与主减速器的尾传输出齿轮13的外齿啮合连接。

如图1和图2所示，本实施例中，底座机匣1上还设置有用以与主减速器机匣14的内花键啮合连接的机匣外花键15。主减速器机匣14通过连接螺栓16固接在底座机匣1上。

如图1和图2所示，本实施例中，底座机匣1通过用以传递荷载的固接件17固接在直升机机身上。

本实施例的直升机，包括上述直升机主减速器的传力结构。

实施时，提供了一种新的直升机主减速器旋翼轴传力结构及主减速器安装方式。相对于常规直升机主减速器传力结构，该结构能够大大减少主减速器机匣所承受的载荷，提高机匣的疲劳寿命和可靠性；该结构的使用可使主减速器机匣设计成薄壁结构，能较大程度减轻主减速器重量；该结构能够缩短主减速器旋翼轴维修更换时问，提高旋翼轴可维修性。

本发明直升机主减速器的传力结构(如图1)，旋翼轴2通过紧固螺栓(第一传力构造4)和传力花键(第二传力构造5)安装固定在导筒3上，同时通过旋翼轴2压紧双列球轴承602的外环。旋翼轴2的反扭矩通过传力花键(第二传力构造5)传递，旋翼轴2的拉力和弯矩通过紧固螺栓(第一传力构造4)传递给导筒3。双列球轴承602的内环安装在底座机匣1上，并通过轴承压环7和压紧螺栓8压紧双列球轴承602的内环。轴承压环7和旋翼轴2之间通过安装在两者之间的唇形油封(密封件9)密封，旋翼轴2的轴向拉力通过双列球轴承602传递到底座机匣1上。底座机匣1和导筒3的下部通过圆柱滚子轴承601沿径向固定。圆柱滚子轴承601的外环通过锁紧螺母10沿轴向固定在导筒3上。双列球轴承602和圆柱滚子轴承601将旋翼轴2的横向载荷和弯矩传递给底座机匣1。底座机匣1下部加工有机匣外花键15，机匣外花键15与主减速器机匣14的内花键配合使用，用于传递主减速器机匣14传递过来的旋翼轴反扭矩。

如图1和2所示，直升机发动机功率通过齿轮a传递给末级输出齿轮11，末级输出齿轮11将约80％功率通过旋翼轴2传递到直升机旋翼，其余约20％功率通过尾传输出齿轮13传递给直升机尾桨。

直升机旋翼旋转时将产生拉力、弯矩和反扭矩等载荷。本发明直升机主减速器的传力结构中，由旋翼轴2传递下来的拉力和弯矩，通过紧固螺栓(第一传力构造4)传递到导筒3，再通过双列球轴承602和圆柱滚子轴承601传递到底座机匣1。旋翼轴2传递的反扭矩则通过传力花键(第二传力构造5)传递给导筒3，再通过啮合花键12传递给末级输出齿轮11，末级输出齿轮11将反扭矩通过传动链的其他齿轮以及轴承传递给主减速器机匣14。主减速器机匣14的内花键通过连接螺栓16和机匣外花键15安装在底座机匣1上。主减速器机匣14的反扭矩通过机匣外花键15传递给底座机匣1。底座机匣1通过地脚螺栓(固接件17)安装在直升机机身上，并将所有载荷通过地脚螺栓(固接件17)传递到机身。

本直升机主减速器传力结构和安装方案最大特点是将直升机旋翼产生的所有拉力和弯矩通过底座机匣1直接传递给直升机机身，主减速器机匣14不承受轴向、横向载荷，整个主减速器载荷传递明确，传力线路清晰，可大大减小了主减速器机匣14的设计难度和设计厚度，减轻了重量，提高了主减速器的可靠性，特别适合主减速器采用定轴分扭传动构型、机匣结构扁平的主减速器安装；同时该结构由于旋翼轴2采用机匣外接式螺栓连接，在不需拆解主减速器的情况下，进行旋翼轴维修、更换，节省了维修、更换时间，提高了旋翼轴2的可维修性。

与现有的技术相比，本发明直升机主减速器的传力结构能将直升机旋翼产生的拉力和弯矩载荷通过底座机匣1传递到直升机机身，主减速器机匣14仅传递旋翼反扭矩，简化了主减速器机匣14的传递载荷，大大提高主减速器机匣14的可靠性和疲劳寿命，由于主减速器机匣14仅传递反扭矩，主减速器机匣14可以设计薄壁结构，减轻主减速器重量；同时这种结构所采用的旋翼轴2安装方式是通过主减外部螺栓连接，不需拆卸主减速器进行维修，可维修性好。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种直升机主减速器的传力结构，包括底座机匣(1)和旋翼轴(2)，

其特征在于，

所述底座机匣(1)与所述旋翼轴(2)之间设置有用于所述旋翼轴(2)与所述底座机匣(1)之间传递荷载的导筒(3)，

所述旋翼轴(2)通过从所述旋翼轴(2)向所述导筒(3)方向装入的外接式连接件固接在所述导筒(3)的第一端上；

所述导筒(3)与所述旋翼轴(2)之间设有用以传递拉力和弯矩的第一传力构造(4)以及用以传递扭矩和反扭矩的第二传力构造(5)，

所述导筒(3)的第二端套设于所述底座机匣(1)上。

2.根据权利要求1所述的直升机主减速器的传力结构，其特征在于，

所述第一传力构造(4)为沿所述旋翼轴(2)的轴向安装的紧固螺栓，

并且所述紧固螺栓还作为外接式连接件从所述旋翼轴(2)向所述导筒(3)方向装入并连接所述旋翼轴(2)与所述导筒(3)，

多个所述紧固螺栓沿旋翼轴(2)的环周向等间距排布。

3.根据权利要求1所述的直升机主减速器的传力结构，其特征在于，

所述第二传力构造(5)为设置于所述旋翼轴(2)与所述导筒(3)之间的传力花键；

所述旋翼轴(2)插接在所述导筒(3)的第一端的筒腔内，

所述传力花键包括设置于所述旋翼轴(2)伸入所述导筒(3)筒腔内的部位的外表面上的第一外花键以及设置于所述导筒(3)容纳所述旋翼轴(2)的部位的内表面上的第一内花键，

所述第一外花键与所述第一内花键啮合连接。

4.根据权利要求1所述的直升机主减速器的传力结构，其特征在于，

所述第二传力构造(5)为设置于所述旋翼轴(2)与所述导筒(3)之间的传力花键；

所述导筒(3)的第一端插接在所述旋翼轴(2)的轴内腔内，

所述传力花键包括设置于所述导筒(3)伸入旋翼轴(2)轴内腔内的部位的外表面上的第二外花键以及设置于所述旋翼轴(2)容纳所述导筒(3)的部位的内表面上的第二内花键，

所述第二外花键与所述第二内花键啮合连接。

5.根据权利要求1所述的直升机主减速器的传力结构，其特征在于，

所述导筒(3)的第二端与所述底座机匣(1)之间设置有至少两个用以将所述导筒(3)支承在所述底座机匣(1)上的支承轴承(6)；

所述支承轴承(6)为圆柱滚子轴承(601)和/或双列球轴承(602)。

6.根据权利要求5所述的直升机主减速器的传力结构，其特征在于，

所述导筒(3)的第二端与所述底座机匣(1)之间设置有一个双列球轴承(602)和一个圆柱滚子轴承(601)；

所述双列球轴承(602)设置在所述导筒(3)第一端的端部，

所述双列球轴承(602)的内环安装在所述底座机匣(1)上，

并通过轴承压环(7)和/或压紧螺栓(8)压紧所述双列球轴承(602)的内环，

所述轴承压环(7)与所述旋翼轴(2)之间或者所述轴承压环(7)与所述导筒(3)之间设置有密封件(9)；

所述圆柱滚子轴承(601)设置在所述导筒(3)的第二端的端部，

所述导筒(3)与所述底座机匣(1)之间通过所述圆柱滚子轴承(601)进行径向固定，

所述圆柱滚子轴承(601)的外环通过锁紧螺母(10)沿所述导筒(3)轴向固定在所述导筒(3)上。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的直升机主减速器的传力结构，其特征在于，

所述导筒(3)的外表面上设置有用以与主减速器的末级输出齿轮(11)的内齿啮合连接的啮合花键(12)，

所述末级输出齿轮(11)的外齿与主减速器的尾传输出齿轮(13)的外齿啮合连接。

8.根据权利要求1至6中任一项所述的直升机主减速器的传力结构，其特征在于，

所述底座机匣(1)上还设置有用以与主减速器机匣(14)的内花键啮合连接的机匣外花键(15)；

所述主减速器机匣(14)通过连接螺栓(16)固接在所述底座机匣(1)上。

9.根据权利要求1至6中任一项所述的直升机主减速器的传力结构，其特征在于，所述底座机匣(1)通过用以传递荷载的固接件(17)固接在直升机机身上。

10.一种直升机，其特征在于，包括权利要求1至9中任一项所述的直升机主减速器的传力结构。