CN105346712A - 小型单旋翼无人直升机变速系统 - Google Patents

Abstract

小型单旋翼无人直升机变速系统，包括发动机、变速箱和尾拨箱；变速箱包括箱底座和箱上盖，箱上盖密封安装在箱底座上并与箱底座之间形成内腔；还包括一级传动机构、尾旋翼机构和螺旋桨机构。本发明的优点在于，传动系统只有二级传动，尾旋翼和螺旋桨均从二级传动取得动力。相比现有的小型单旋翼无人直升机变速系统的三级传动，传动级数减少，传动噪音降低，传动效率提升，零部件减少，重量减轻，降低了飞行时发动机的负荷。变速箱部分仅包含一级传动，运行时震动降低，降低了震动对电子设备的干扰，保障飞行安全可靠性。

Description

小型单旋翼无人直升机变速系统

技术领域

本发明涉及传动系统，特别是一种小型单旋翼无人直升机变速系统。

背景技术

无人直升机具有机动灵活，起降方便，可空中悬停，飞行速度可控等优点，广泛应用于军事、农业和民用等领域。

目前超低空小型单旋翼带尾旋翼无人直升机采用小型双缸对置式风冷发动机作动力，其变速传动系统通过带传动(一级变速)将动力传递给变速箱，变速箱中设有二级和三级变速机构，主旋翼和尾旋翼分别从二级和三级变速取得动力。

变速传动系统的不足之处是：传动级数较多达三级，从而引起传动噪音大，传动效率低的问题。且这种传动系统的结构复杂，整机重量较大，飞行时发动机负荷较高；变速箱部分有两级传动，运行时震动较大，对飞行电子设备产生干扰，影响飞行安全可靠性。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，而提供一种小型单旋翼无人直升机变速系统。它解决了现有的小型单旋翼带尾旋翼无人直升机的传动系统传动效率低、噪音大、震动较大、结构复杂的问题。

本发明的技术方案是：小型单旋翼无人直升机变速系统，包括发动机、变速箱和尾拨箱；变速箱包括箱底座和箱上盖，箱上盖密封安装在箱底座上并与箱底座之间形成内腔；还包括一级传动机构、尾旋翼机构和螺旋桨机构；

一级传动机构包括前同步轮、后同步轮、一级轴、单向轴承、输入齿轮和尾前轮；

前同步轮与发动机机轴关联并随机轴转动，前同步轮通过皮带带动后同步轮转动，后同步轮套装在单向轴承上且在轴向上被定位，单向轴承套装在一级轴上且在轴向上被定位，其内圈与一级轴固接，其外圈与后同步轮固接，一级轴两端分别支承安装在箱底座和箱上盖上，其下端从内腔中伸出，尾前轮安装在一级轴下端并位于内腔外；输入齿轮安装在一级轴上并位于内腔中；

尾旋翼机构包括尾后轮和尾旋翼轴；一级传动机构中的尾前轮通过皮带带动尾后轮转动，尾后轮安装在尾旋翼轴上，尾旋翼轴两端支承安装在尾拨箱上；

螺旋桨机构包括输出齿轮和螺旋桨轴；一级传动机构中的输入齿轮与输出齿轮啮合，输出齿轮安装在螺旋桨轴上，螺旋桨轴两端分别支承安装在箱底座和箱上盖上，其上端从内腔中伸出。

本发明进一步的技术方案是:发动机机轴通过离合机构与前同步轮关联，离合机构设在发动机机轴和前同步轮之间，用于实现：当发动机机轴转速低于定值时，发动机机轴与前同步轮传动分离；当发动机机轴转速高于定值时，发动机机轴与前同步轮传动接合；

离合机构包括启动齿盘、连接轴、离合块、离合器轴承和离合器座；连接轴与发动机机轴固接；启动齿盘套装并固接在发动机机轴上，离合器座与启动齿盘固定连接，离合块套装在离合器座的滑道上，离合器轴承套装在连接轴上且在轴向上被定位，前同步轮上部套装在离合器轴承外，其下部内壁中设有与离合块的摩擦面相配合的摩擦环，其下部将离合块和离合器座容纳在内；当发动机机轴转速低于定值时，离合块受到的离心力不足以使其在离合器座的滑道上移动，离合块不与前同步轮接触，即传动分离；当发动机机轴转速高于定值时，离合块受到离心力作用，离心力迫使离合块在离合器座滑道上滑动，从而与前同步轮贴合，即传动接合。

本发明再进一步的技术方案是:其还包括用于张紧尾前轮与尾后轮之间的皮带的张紧轮机构；张紧轮机构包括张紧轮轴、张紧轮、固定座；张紧轮轴上端安装在箱底座的腰孔中，下端从固定座上的轴孔中伸出，固定座连接在箱底座的下端，张紧轮通过轴承安装在张紧轮轴上并位于固定座的下端。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

1、传动系统只有二级传动，尾旋翼和螺旋桨均从二级传动取得动力。相比现有的小型单旋翼无人直升机变速系统的三级传动，传动级数减少，传动噪音降低，传动效率提升，零部件减少，重量减轻，降低了飞行时发动机的负荷。变速箱部分仅包含一级传动，运行时震动降低，降低了震动对电子设备的干扰，保障飞行安全可靠性。

2、通过单向轴承实现发动机熄火保护。假设无人直升机在飞行过程中发动机突然熄火，则发动机机轴会在短时间内停止转动，但螺旋桨在惯性作用下仍继续转动，减速缓慢降低。若无单向轴承，动力将从螺旋桨轴反向输出，依次通过输出齿轮、输入齿轮、一级轴、后同步轮、前同步轮和连接轴传递至发动机机轴，强制带动发动机机轴转动，损坏发动机。采用单向轴承后，在上述相同的情况下，动力从螺旋桨轴反向输出，依次通过输出齿轮、输入齿轮和一级轴传递至单向轴承的内圈，而单项轴承的外圈不随内圈同步转动，这样就保证了动力不会反输出至机轴，实现发动机的熄火保护。

3、通过离合机构实现发动机机轴达到一定转速后才输出动力，使发动机启动更顺畅，降低启动阶段的能量损耗。通过离合块实现：当发动机机轴转速低于定值时传动分离，发动机机轴转速高于定值时传动接合。传动分离状态下，发动机机轴带动连接轴和离合器轴承转动，前同步轮不转动。传动接合状态下，离合块与前同步轮啮合，从而将动力传递出去。

以下结合图和实施例对本发明作进一步描述。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明去掉箱上盖后的立体结构图；

图3为图2的B向视图且用于表示尾旋翼机构和张紧轮机构。

说明：图2中皮带及尾旋翼机构未绘出。

具体实施方式

实施例1：

如图1～3所示：小型单旋翼无人直升机变速系统，包括发动机1、变速箱和尾拨箱3(安装在无人直升机的机架上)、一级传动机构、尾旋翼机构、螺旋桨机构和张紧轮机构。

变速箱(安装在无人直升机的机架上)包括箱底座21和箱上盖22，箱上盖22密封安装在箱底座21上并与箱底座21之间形成内腔23。

一级传动机构包括前同步轮41、后同步轮42、一级轴43、单向轴承44、输入齿轮45和尾前轮46。

前同步轮41通过离合机构与发动机机轴11关联，前同步轮41通过皮带47带动后同步轮42转动，后同步轮42套装在单向轴承44上且在轴向上被定位，单向轴承44套装并固接在一级轴43上且在轴向上被定位，其外圈与后同步轮42固接，一级轴43两端分别支承安装在箱底座21和箱上盖22上，其下端从内腔23中伸出，尾前轮46安装在一级轴43下端并位于内腔23外。输入齿轮45安装在一级轴43上并位于内腔23中。

离合机构设在发动机机轴和前同步轮之间，用于实现：当发动机机轴11转速低于定值时，发动机机轴11与前同步轮41传动分离；当发动机机轴11转速高于定值时，发动机机轴11与前同步轮41传动接合。

离合机构包括启动齿盘71、连接轴72、离合块73、离合器轴承75和离合器座75；连接轴72与发动机机轴11固接；启动齿盘71套装并固接在发动机机轴11上，离合器座75与启动齿盘71固定连接，离合块73套装在离合器座75的滑道上，离合器轴承75套装在连接轴72上且在轴向上被定位，前同步轮41上部套装在离合器轴承74外，其下部内壁中设有与离合块73的摩擦面相配合的摩擦环，其下部将离合块73和离合器座75容纳在内；当发动机机轴11转速低于定值时，离合块73受到的离心力不足以使其在离合器座75的滑道上移动，离合块73不与前同步轮41接触，即传动分离；当发动机机轴11转速高于定值时，离合块73受到离心力作用，离心力迫使离合块73在离合器座75滑道上滑动，从而与前同步轮41贴合(具体说是离合块73的摩擦面与前同步轮41下部内壁的摩擦环贴合)，即传动接合。

尾旋翼机构包括尾后轮51和尾旋翼轴52。一级传动机构中的尾前轮46通过皮带53带动尾后轮51转动，尾后轮51安装在尾旋翼轴52上，尾旋翼轴52两端支承安装在尾拨箱3上。

螺旋桨机构包括输出齿轮61和螺旋桨轴62。一级传动机构中的输入齿轮45与输出齿轮61啮合，输出齿轮61安装在螺旋桨轴62上，螺旋桨轴62两端分别支承安装在箱底座21和箱上盖22上，其上端从内腔23中伸出。

张紧轮机构用于张紧尾前轮46与尾后轮51之间的皮带53，其包括张紧轮轴81、张紧轮82、固定座83。张紧轮轴81上端安装在箱底座21的腰孔中，下端从固定座83上的轴孔中伸出，固定座83连接在箱底座21的下端，张紧轮82通过轴承安装在张紧轮轴81上并位于固定座83的下端。

简述本发明的传动路线：发动机1运行时，一路动力依次通过前同步轮41、皮带47、后同步轮42、一级轴43、输入齿轮45和输出齿轮61，传递至螺旋桨轴62，以驱动螺旋桨转动；另一路动力依次通过前同步轮41、皮带47、后同步轮42、一级轴43、尾前轮46、皮带53和尾后轮51，传递至尾旋翼轴52，以驱动尾旋翼转动。

Claims (3)

1.小型单旋翼无人直升机变速系统，包括发动机、变速箱和尾拨箱；变速箱包括箱底座和箱上盖，箱上盖密封安装在箱底座上并与箱底座之间形成内腔；还包括一级传动机构、尾旋翼机构和螺旋桨机构；

一级传动机构包括前同步轮、后同步轮、一级轴、单向轴承、输入齿轮和尾前轮；

前同步轮与发动机机轴关联并随机轴转动，前同步轮通过皮带带动后同步轮转动，后同步轮套装在单向轴承上且在轴向上被定位，单向轴承套装在一级轴上且在轴向上被定位，其内圈与一级轴固接，其外圈与后同步轮固接，一级轴两端分别支承安装在箱底座和箱上盖上，其下端从内腔中伸出，尾前轮安装在一级轴下端并位于内腔外；输入齿轮安装在一级轴上并位于内腔中；

尾旋翼机构包括尾后轮和尾旋翼轴；一级传动机构中的尾前轮通过皮带带动尾后轮转动，尾后轮安装在尾旋翼轴上，尾旋翼轴两端支承安装在尾拨箱上；

螺旋桨机构包括输出齿轮和螺旋桨轴；一级传动机构中的输入齿轮与输出齿轮啮合，输出齿轮安装在螺旋桨轴上，螺旋桨轴两端分别支承安装在箱底座和箱上盖上，其上端从内腔中伸出。

2.如权利要求1所述的小型单旋翼无人直升机变速系统，其特征是：发动机机轴通过离合机构与前同步轮关联，离合机构设在发动机机轴和前同步轮之间，用于实现：当发动机机轴转速低于定值时，发动机机轴与前同步轮传动分离；当发动机机轴转速高于定值时，发动机机轴与前同步轮传动接合；

离合机构包括启动齿盘、连接轴、离合块、离合器轴承和离合器座；连接轴与发动机机轴固接；启动齿盘套装并固接在发动机机轴上，离合器座与启动齿盘固定连接，离合块套装在离合器座的滑道上，离合器轴承套装在连接轴上且在轴向上被定位，前同步轮上部套装在离合器轴承外，其下部内壁中设有与离合块的摩擦面相配合的摩擦环，其下部将离合块和离合器座容纳在内；当发动机机轴转速低于定值时，离合块受到的离心力不足以使其在离合器座的滑道上移动，离合块不与前同步轮接触，即传动分离；当发动机机轴转速高于定值时，离合块受到离心力作用，离心力迫使离合块在离合器座滑道上滑动，从而与前同步轮贴合，即传动接合。

3.如权利要求1或2所述的小型单旋翼无人直升机变速系统，其特征是：其还包括用于张紧尾前轮与尾后轮之间的皮带的张紧轮机构；张紧轮机构包括张紧轮轴、张紧轮、固定座；张紧轮轴上端安装在箱底座的腰孔中，下端从固定座上的轴孔中伸出，固定座连接在箱底座的下端，张紧轮通过轴承安装在张紧轮轴上并位于固定座的下端。