CN104943868A - 一种轻型无人直升机传动系统装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及轻型无人驾驶直升机的传动系统，包括主减速器、尾减速器和中间传动轴系；主减速器包括高速轴、中间轴和旋翼轴，高速轴和中间轴相互平行，二者之间通过一对高速齿轮啮合传动；中间轴和旋翼轴相互垂直，二者之间通过一对低速锥齿轮啮合传动；尾减速器包括尾减输入轴和尾旋翼轴，尾减输入轴和尾旋翼轴相互垂直，二者之间通过一对锥齿轮啮合传动；高速轴和尾减输入轴由中间传动轴系连接；中间传动轴系包括联轴器和管轴；主减速器实现动力传递和分配，通过一对低速锥齿轮将低速传递至旋翼轴；通过中间传动轴系将高速传递至尾旋翼轴。本发明结构设计简单合理，安装维修方便，对于军用轻型无人驾驶直升机传动系统的设计和改进有一定的意义。

Description

一种轻型无人直升机传动系统装置

技术领域

本发明属于轻型无人驾驶直升机技术领域，具体涉及轻型无人驾驶直升机的传动系统。

背景技术

无人驾驶直升机是指由无线电地面遥控飞行和自主控制飞行的可垂直起降不载人飞行器，在构造形式上属于旋翼飞行器，在功能上属于垂直起降飞行器。近十几年来，随着复合材料、动力系统、传感器、尤其是飞行控制等技术的研究进展， 无人驾驶直升机得到了迅速的发展，正日益成为人们关注的焦点。

要研究无人驾驶直升机，传动系统的设计研究是避开不了的。它与旋翼系统、发动机并称为直升机的三大关键动部件。无人驾驶直升机的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。国外先进直升机公司(波音、贝尔、西科斯基、欧直、AGUSTA等公司)在直升机研制中对传动系统的投入费用往往不低于发动机和旋翼，关键技术研制启动时间一般都早于直升机整机的研制。国外认为:“直升机性能在很大程度上取决于传动系统的性能”，传动系统性能好坏将直接影响直升机的性能和可靠性。由于直升机传动系统的特殊特点，使发展中国家研制高性能的传动系统具有很大的难度，影响到直升机发展的水平。而航空发达国家长期以来严格禁止传动系统核心技术向我国出口或转移，逐步形成了对直升机传动技术和全球市场的垄断。所以我们只有对直升机传动系统进行独立自主研究，才能获得相关核心技术。

纵观我国50年的直升机发展历程，我国主要是引进生产专利、测绘仿制、机型改进、国际合作等，尽管已经初步建立了较为完整的研发、试制、生产、成品配套、材料体系等工业基础和技术基础，但是整体上还是在测绘仿制中徘徊。

目前轻型无人驾驶直升机主减速器的主要结构有以下两类：1、由多级齿轮传动构成的主减速器，包括直齿轮或斜齿轮，以及锥齿轮，因此主减速器箱体往往需要至少三个箱体组成，其特点是结构简单，但是承载能力、效率较低，传动比范围小，多个箱体带来的润滑系统较难设计以及装配精度也难保证；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和传动组成，呈纵向布置，纵向安装空间大，可靠性受行星齿轮系轴承寿命影响限制，对于多级行星齿轮系，可靠性较差，维修不方便。

发明内容

为了克服上述现有技术所存在的不足之处，本发明提供一种结构简单，维修方便和较高可靠性的轻型无人驾驶直升机传动系统。

本发明的具体技术解决方案如下：

一种轻型无人直升机传动系统装置包括主减速器、尾减速器和中间传动轴系；

所述主减速器包括高速轴2、中间轴8和旋翼轴16，所述高速轴2和中间轴8相互平行，二者之间通过一对高速齿轮啮合传动；中间轴8和旋翼轴16相互垂直，二者之间通过一对低速锥齿轮啮合传动；

所述尾减速器包括尾减输入轴34和尾旋翼轴38，尾减输入轴34和尾旋翼轴38相互垂直，二者之间通过一对锥齿轮啮合传动；

所述高速轴2和尾减输入轴34由中间传动轴系连接；

所述中间传动轴系包括联轴器19和管轴28；

所述主减速器实现动力传递和分配，通过一对低速锥齿轮将低速传递至旋翼轴16；通过中间传动轴系将高速传递至尾旋翼轴38。

所述主减速器的高速轴2上设有高速斜齿轮4，与高速斜齿轮4啮合的中间斜齿轮6设于所述中间轴8上；中间轴8的一端设有低速主动螺旋锥齿轮17，与低速主动螺旋锥齿轮17啮合的低速从动螺旋锥齿轮18设于所述旋翼轴16上；主减速器将高速转换成低速传递至旋翼轴16。

所述尾减速器的尾减输入轴34上设有尾减主动螺旋锥齿轮33，与尾减主动螺旋锥齿轮33啮合的尾减从动螺旋锥齿轮32设于尾旋翼轴38上。

所述中间传动轴系包括联轴器19和管轴28；联轴器19的一端连接着高速轴2，另一端连接着管轴28的一端，管轴28的另一端连接着尾减输入轴34的输入端；管轴28上均布设有二个以上的支撑机构。

所述联轴器19为膜片联轴器。

所述支撑机构包括轴承座24和自润滑轴承26，所述自润滑轴承26位于轴承座24内，所述轴承座24的下部设有用于固定安装的L形的支撑板。

所述联轴器19和管轴28之间通过过渡轴23固定连接。

所述自润滑轴承26和轴承座24之间设有圆环状的橡胶保护套25。

本发明的有益技术效果体现在以下方面：

1. 针对轻型无人直升机主减速器结构简单、维修方便、传力简单、质量小、成本低、寿命长、使用可靠等特点，采用一级圆柱斜齿轮和一级螺旋锥齿轮组合布局形式，整个主减速器动力传动直接，结构紧凑，节约安装空间；

2.该主减速器有效地利用了的圆柱斜齿轮传动直接、平稳，承载大的优点，并结合了螺旋锥齿轮系承载能力强、传动平稳、低噪声和可交叉传动的优点，满足了直升机对传动系统高承载能力、低噪声、传动直接和传动比要求不大的要求，且将齿轮和传动轴放在一对上下箱体内，减小整个主减速器横向安装空间，同时较大利用箱体内的纵向空间，润滑系统较容易设计，装配精度也较易保证，从而使系统可靠性提高，维修方便快捷；

3.圆锥滚子轴承与深沟球轴承（自润滑轴承）、角接触轴承的配合安装：针对主减速器相对高转速和轴向、径向重载荷，采用承载能力强的圆锥滚子轴承；对于中间转动轴系，由于轴承不易润滑，采用自润滑轴承，定期对轴承注入少量润滑油；对于尾减速器，载荷较主减速器小，但仍有轴向载荷，采用角接触轴承。

附图说明

图1为本发明传动路线图；

图2为本发明结构示意图；

图3为主减速器结构示意图；

图4为尾减速器外观图；

图5为中间传动轴系结构示意图；

图6为主减速器的纵剖图；

图7为主减速器的横剖图；

图8为尾减速器剖视图。

上图中序号：1上箱体，2高速轴，3下箱体，4高速斜齿轮，5高速级套筒，6中间斜齿轮，7中间级套筒1，8中间轴， 9视孔盖，10视孔盖垫片，11油标，12放油螺栓，13中间级套筒2，14弹簧卡环，15低速级套筒1，16旋翼轴，17低速主动螺旋锥齿轮，18低速从动螺旋锥齿轮，19联轴器， 23过渡轴，24轴承座，25橡胶保护套，26自润滑轴承，27橡胶垫，28管轴，29膜片，30套筒，31箱体1，32尾减从动螺旋锥齿轮，33尾减主动螺旋锥齿轮，34尾减输入轴，35底座支撑，36箱体2，37支架，38尾旋翼轴。

具体实施方式

下面结合附图，通过实施例对本发明作进一步地描述。

参见图1，一种轻型无人直升机传动系统装置包括主减速器、尾减速器和中间传动轴系。参见图2，主减速器包括高速轴2、中间轴8和旋翼轴16，高速轴2和中间轴8相互平行，二者之间通过一对高速齿轮啮合传动；中间轴8和旋翼轴16相互垂直，二者之间通过一对低速锥齿轮啮合传动。尾减速器包括尾减输入轴34和尾旋翼轴38，尾减输入轴34和尾旋翼轴38相互垂直，二者之间通过一对锥齿轮啮合传动。高速轴2和尾减输入轴34由中间传动轴系连接。中间传动轴系包括联轴器19和管轴28，联轴器19的一端连接着高速轴2，另一端连接着管轴28的一端，管轴28的另一端连接着尾减输入轴34的输入端；管轴28上均布设有二个以上的支撑机构。

主减速器的具体结构参见图3、图6和图7，主减速器的高速轴2上固定安装有高速斜齿轮4，与高速斜齿轮4啮合的中间斜齿轮6固定安装中间轴8上；中间轴8的一端固定安装有低速主动螺旋锥齿轮17，与低速主动螺旋锥齿轮17啮合的低速从动螺旋锥齿轮18固定安装于旋翼轴16上。

尾减速器的具体结构参见图4和图8，尾减速器的尾减输入轴34上固定安装有尾减主动螺旋锥齿轮33，与尾减主动螺旋锥齿轮33啮合的尾减从动螺旋锥齿轮32固定安装于尾旋翼轴38上。

中间传动轴系的具体结构参见图5，中间传动轴系包括联轴器19和管轴28，联轴器19为膜片联轴器。联轴器19的一端连接着高速轴2，另一端通过过渡轴23固定连接着管轴28的一端，管轴28的另一端连接着尾减输入轴34的输入端；管轴28上均布设有二个以上的支撑机构。支撑机构包括轴承座24和自润滑轴承26，自润滑轴承26位于轴承座24内，自润滑轴承26和轴承座24之间设有圆环状的橡胶保护套25。轴承座24的下部设有用于固定安装的L形的支撑板；支撑机构通过L形的支撑板固定安装在机舱内。

本发明的工作原理说明如下：

主减速器实现动力传递和分配，通过高速斜齿轮4和中间斜齿轮6的啮合传动、低速主动螺旋锥齿轮17和低速从动螺旋锥齿轮18的啮合传动转换，将低速传递至旋翼轴16；通过中间传动轴系、尾减主动螺旋锥齿轮33和尾减从动螺旋锥齿轮32的啮合传动，将高速传递至尾旋翼轴38。

Claims (8)

1.一种轻型无人直升机传动系统装置，其特征在于：包括主减速器、尾减速器和中间传动轴系；

所述主减速器包括高速轴（2）、中间轴（8）和旋翼轴（16），所述高速轴（2）和中间轴（8）相互平行，二者之间通过一对高速齿轮啮合传动；中间轴（8）和旋翼轴（16）相互垂直，二者之间通过一对低速锥齿轮啮合传动；

所述尾减速器包括尾减输入轴（34）和尾旋翼轴（38），尾减输入轴（34）和尾旋翼轴（38）相互垂直，二者之间通过一对锥齿轮啮合传动；

所述高速轴（2）和尾减输入轴（34）由中间传动轴系连接；

所述中间传动轴系包括联轴器（19）和管轴（28）；

所述主减速器实现动力传递和分配，通过一对低速锥齿轮将低速传递至旋翼轴（16）；通过中间传动轴系将高速传递至尾旋翼轴（38）。

2.根据权利要求1所述的一种轻型无人直升机传动系统装置，其特征在于：所述主减速器的高速轴（2）上设有高速斜齿轮（4），与高速斜齿轮（4）啮合的中间斜齿轮（6）设于所述中间轴（8）上；中间轴（8）的一端设有低速主动螺旋锥齿轮（17），与低速主动螺旋锥齿轮（17）啮合的低速从动螺旋锥齿轮（18）设于所述旋翼轴（16）上；主减速器将高速转换成低速传递至旋翼轴（16）。

3.根据权利要求1所述的一种轻型无人直升机传动系统装置，其特征在于：所述尾减速器的尾减输入轴（34）上设有尾减主动螺旋锥齿轮（33），与尾减主动螺旋锥齿轮（33）啮合的尾减从动螺旋锥齿轮（32）设于尾旋翼轴（38）上。

4.根据权利要求1所述的一种轻型无人直升机传动系统装置，其特征在于：所述中间传动轴系包括联轴器（19）和管轴（28）；联轴器（19）的一端连接着高速轴（2），另一端连接着管轴（28）的一端，管轴（28）的另一端连接着尾减输入轴（34）的输入端；管轴（28）上均布设有二个以上的支撑机构。

5.根据权利要求4所述的一种轻型无人直升机传动系统装置，其特征在于：所述联轴器（19）为膜片联轴器。

6.根据权利要求4所述的一种轻型无人直升机传动系统装置，其特征在于：所述支撑机构包括轴承座（24）和自润滑轴承（26），所述自润滑轴承（26）位于轴承座（24）内，所述轴承座（24）的下部设有用于固定安装的L形的支撑板。

7.根据权利要求4所述的一种轻型无人直升机传动系统装置，其特征在于：所述联轴器（19）和管轴（28）之间通过过渡轴（23）固定连接。

8.根据权利要求6所述的一种轻型无人直升机传动系统装置，其特征在于：所述自润滑轴承（26）和轴承座（24）之间设有圆环状的橡胶保护套（25）。