CN105383690A - 一种面齿轮与人字圆柱齿轮组合的四路分支传动机构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种直升机动力传输机构，涉及一种面齿轮与人字圆柱齿轮组合的四路分支传动机构。其具有大传动比、轻质量、高可靠性、长寿命、承载能力强和低噪音的优点，主要应用于直升机的主减速器上。本发明输入轴通过超越离合器将动力传递给斜齿圆柱齿轮，斜齿圆柱齿轮径向浮动，且同时与上面齿轮和下面齿轮相啮合，实现动力分流，降低齿轮副传递的扭矩，完成换向功能；上面齿轮和下面齿轮分别通过传动轴与第一和第二人字齿圆柱齿轮相互连接，第一和第二人字齿圆柱齿轮径向浮动，将动力均匀传递给第三、第四、第五和第六人字齿圆柱齿轮，实现动力的四路分流，动力在第七人字齿圆柱齿轮上实现并车汇流，将动力传递给直升机主旋翼。

Description

一种面齿轮与人字圆柱齿轮组合的四路分支传动机构

技术领域

本发明涉及一种直升机动力传输机构，涉及一种面齿轮与人字圆柱齿轮组合的四路分支传动机构。

背景技术

直升机起初做为一种先进的攻击性武器首先开始使用，现在广泛应用于运输、抢险救灾、反恐防暴、空中救援、公安与军事装备、旅游等众多领域。各发达国家都制定了不同时期各自的直升机研究计划，对于各国国民经济与国防建设有其不可低估的重要作用。直升机性能在很大程度上取决于传动装置的性能，其研究与发展得到了充分的重视与支持。航空发达国家及知名直升机公司相继投入大量人力物力展开传动系统的基础研究和新技术预研。

直升机主减速器传动机构的构型方式，直接决定了其性能的好坏，进而影响直升机的整体飞行性能。美国上世纪80年代末开展了“先进旋翼机传动系统研究计划(ART)”，研究了采用面齿轮的新型分扭传动装置，其重量较传统的结构形式下降了40%，承载能力提高35%，噪声降低10%。ART计划结束后，美国开启了TRP计划，继续对面齿轮传动进行了高速重载的研究，并将成果应用于新一代阿帕奇武装直升机中，重量又进一步减轻了22%，动力传输密度提高35%。2000年后，美国又实施了“面向21世纪旋翼机传动系统研究(RDS-21)计划，对减重、降噪、提高寿命、降低全寿命周期成本提出了明确而愈来愈高的要求。此后，欧洲一些发达国家也把面齿轮传动称为“21世纪旋翼机传动之希望所在”，投入了大量的人力和物力继续开展了面齿轮的研究。

中国专利CN101708774A直升机主传动系用面齿轮与人字齿轮传动组合分流机构，采用直齿圆柱齿轮与上下两个面齿轮互相啮合，两个面齿轮分别通过传动轴将动力传递给人字齿圆柱齿轮，实现两路分流—汇流。专利CN101708774A所述的二分支基本构型，不能满足大传动比的要求，在大型高速重载直升机的应用中受到一定限制，且在二级人字齿轮传动中没有采用浮动结构，降低了载荷的平均分配，增加了圆柱齿轮的受力，降低了疲劳寿命。

中国专利CN103968003A一种直升机主减速器用分扭传动机构，输入级采用直齿圆柱齿轮分别单独与两个面齿轮啮合，两个面齿轮分别将动力传递给两个直齿圆柱小齿轮，直齿圆柱小齿轮将动力分流给四个直齿圆柱大齿轮，实现功率的分流传动。专利CN103968003A所述的四分支基本构型的一级面齿轮的传动，没有采用浮动结构，增加了一级各齿轮的受力，降低了疲劳寿命。且两级传动采用较长的传动轴，增加了传动轴的受力，并增加了轴向的传动尺寸，结构不够紧凑。

中国专利CN201531564U四分支齿轮传动机构，两级传动均采用人字齿圆柱齿轮进行传动，实现功率的四路分流传动。专利CN201531564U所述的四分支齿轮传动机构，不能实现换向功能，在高速、重载等工况下使用受到一定限制。

发明内容

本发明提供一种具有大传动比、轻质量、高可靠性、长寿命、强承载能力和低噪音、易加工等优点的人字圆柱齿轮四路分支传动机构。

为解决现有技术存在的问题，本发明的技术方案是：一种面齿轮与人字圆柱齿轮组合的四路分支传动机构，包括第一花键轴、第七人字齿圆柱齿轮、第一人字圆柱齿轮、第二人字圆柱齿轮、第三人字齿圆柱齿轮、第四人字齿圆柱齿轮、第五人字齿圆柱齿轮、第六人字齿圆柱齿轮、第三传动轴、第四传动轴、第五传动轴、第六传动轴、第一传动轴和第二传动轴，所述的第一人字齿圆柱齿轮与第三人字齿圆柱齿轮和第四人字齿圆柱齿轮同时啮合，第二人字齿圆柱齿轮与第五人字齿圆柱齿轮和第六人字齿圆柱齿轮同时啮合；所述的第三人字齿圆柱齿轮、第四人字齿圆柱齿轮、第五人字齿圆柱齿轮和第六人字齿圆柱齿轮分别与第三传动轴、第四传动轴、第五传动轴和第六传动轴固连；所述的第三人字齿圆柱齿轮、第四人字齿圆柱齿轮、第五人字齿圆柱齿轮和第六人字齿圆柱齿轮分别与第七人字齿圆柱齿轮相互啮合；第七人字齿圆柱齿轮与第一花键轴固连；其特征在于：还包括第一上面齿轮、第二下面齿轮、第一动力输入轴、第一超越离合器和第一斜齿圆柱齿轮，所述的第一动力输入轴通过第一超越离合器与第一斜齿圆柱齿轮相互连接，第一斜齿圆柱齿轮与第一上面齿轮和第二下面齿轮同时上下啮合；所述的第一上面齿轮通过第一传动轴与第一人字圆柱齿轮相互连接；第二下面齿轮通过第二传动轴与第二人字圆柱齿轮相互连接。

与现有技术相比，本发明的优点如下：

(1)两级定轴齿轮传动和两次分扭的布局，实现四路功率的分流汇流，各分支中齿轮传递的扭矩降低，提高了各分支齿轮的承载能力、疲劳寿命，可提高可靠性，减小尺寸，减轻重量；

(2)面齿轮啮合对齿轮副的对中性要求不高，动力输入轴上小齿轮分别与两个面齿轮啮合，具有安装拆卸方便的优点；

(3)Ⅰ级输入轴采用圆柱齿轮与上下两个面齿轮相互啮合，Ⅰ级圆柱齿轮处采用浮动支撑，Ⅱ级人字齿小齿轮分别与其相邻的两个人字齿大齿轮啮合，Ⅱ级人字齿小齿轮也采用浮动结构，通过浮动结构，可进一步提高功率分配的均匀性；

(4)Ⅱ级低速轴采用四个人字齿轮传动同时与输出端人字齿轮啮合，重合度大，可提高强度，降低噪音；

(5)本发明可与行星齿轮传动进行组合，可再一次实现功率的分流—汇流，具有结构紧凑、承载能力强、传动比大的优点。可满足我国提出的小型化、高速化、低噪声、高可靠性的齿轮传动发展的新趋势。

附图说明

图1本发明的结构示意图；

图2本发明单发动机输入的基本构型与行星齿轮组合的结构示意图；

图3本发明双发动机输入的基本构型与行星齿轮组合机构的结构示意图；-

附图标记说明：1—第一动力输入轴；2—第一超越离合器；3—第一斜齿圆柱齿轮；4a—第一上面齿轮；4b—第二下面齿轮；5a—第一传动轴；5b—第二传动轴；6a—第三传动轴；6b—第四传动轴；6c—第五传动轴；6d—第六传动轴；7a—第三人字齿圆柱齿轮；7b—第四人字齿圆柱齿轮；7c—第五人字齿圆柱齿轮；7a—第六人字齿圆柱齿轮；8a—第一人字圆柱齿轮；8b—第二人字圆柱齿轮；9—第七人字齿圆柱齿轮；10—第一花键轴；11—人字齿太阳轮；12a—第一人字齿行星轮；12b—第二人字齿行星轮；12c—第三人字齿行星轮；13—人字齿内齿轮；14—行星架；15—第二动力输入轴；16—第二超越离合器；17—第二斜齿圆柱齿轮；18a—第三上面齿轮；18b—第四下面齿轮；19a—第七传动轴；19b—第八传动轴；20a—第九传动轴；20b—第十传动轴；20c—第十一传动轴；20d—第十二传动轴；21a—第十人字齿圆柱齿轮；21b—第十一人字齿圆柱齿轮；21c—第十二人字齿圆柱齿轮；21d—第十三人字齿圆柱齿轮；22a—第八人字圆柱齿轮；22b—第九人字圆柱齿轮；23—双联传动轴。

具体实施方式

下面结合附图对本设计做详细描述：

如图1所示，本发明包括第一动力输入轴1，所述第一动力输入轴1通过第一超越离合器2与第一斜齿圆柱齿轮3相互连接；上述第一斜齿圆柱齿轮3与第一上面齿轮4a和第二下面齿轮4b同时上下啮合；上述第一斜齿圆柱齿轮3采用径向浮动支撑；上述第一上面齿轮4a通过第一传动轴5a与第一人字圆柱齿轮8a相互连接；上述第二下面齿轮4b通过第二传动轴5b与第二人字圆柱齿轮8b相互连接；上述第一人字齿圆柱齿轮8a与第三人字齿圆柱齿轮7a和第四人字齿圆柱齿轮7b同时啮合，第二人字齿圆柱齿轮8b与第五人字齿圆柱齿轮7c和第六人字齿圆柱齿轮7d同时啮合；上述第一人字圆柱齿轮8a和第二人字圆柱齿轮8b均为径向浮动；上述第三人字齿圆柱齿轮7a、第四人字齿圆柱齿轮7b、第五人字齿圆柱齿轮7c和第六人字齿圆柱齿轮7d分别与第三传动轴6a、第四传动轴6b、第五传动轴6c和第六传动轴6d固连；上述第三人字齿圆柱齿轮7a、第四人字齿圆柱齿轮7b、第五人字齿圆柱齿轮7c和第六人字齿圆柱齿轮7d分别与第七人字齿圆柱齿轮9相互啮合；上述第七人字齿圆柱齿轮9与第一花键轴10固连；上述第一花键轴与旋翼轴相连接。

第一动力输入轴1通过第一超越离合器2与第一斜齿圆柱齿轮3相互连接，将动力传递给第一上面齿轮4a和第二下面齿轮4b，在第Ⅰ级实现动力分流，完成分扭、减速和换向功能，第一斜齿圆柱齿轮3自由浮动，提高功率的均匀分配；两股动力分别通过第一传动轴4a和第二传动轴4b传递给第一人字圆柱齿轮8a和第二人字圆柱齿轮8b，第一人字圆柱齿轮8a将动力传递给第三人字齿圆柱齿轮7a和第四人字齿圆柱齿轮7b，第二人字圆柱齿轮8b将动力传递给第五人字齿圆柱齿轮7c和第六人字齿圆柱齿轮7d，第一人字圆柱齿轮8a和第二人字圆柱齿轮8b均采用径向浮动，动力再次实现分流，提高功率的均匀分配；在第七人字圆柱齿轮9上实现汇流，完成并车和减速功能。

如图2所示，单发动机输入的面齿轮-人字齿四分支传动机构的基本构型与行星齿轮组合结构，增加了人字齿太阳轮11、第一人字齿行星轮12a、第二人字齿行星轮12b、第三人字齿行星轮12c、人字齿内齿轮13和行星架14、双联传动轴23。所述人字齿太阳轮11通过双联传动轴23与所述第七人字齿圆柱齿轮9相互连接，所述第一人字齿行星轮12a、第二人字齿行星轮12b和第三人字齿行星轮12c分别与所述人字齿太阳轮11外啮合；所述第一人字齿行星轮12a、第二人字齿行星轮12b和第三人字齿行星轮13c分别与上述人字齿内齿轮13内啮合；所述行星架14连接在第一人字齿行星轮12a、第二人字齿行星轮12b和第三人字齿行星轮12c上；所述行星架14与第一花键轴10固连。

本发明与行星齿轮传动机构组合，为四级传动。由于采用行星齿轮传动，再一次实行了扭矩分流与汇流，相比于基本构型的组合机构，具有结构紧凑、承载能力强、传动比大等优点。

如图3所示，双发动机输入的面齿轮-人字齿四分支传动与行星齿轮组合机构，是在实施例二单发动机输入分支传动机构的基础上增加了第二动力输入轴15、第二超越离合器16、第二斜齿圆柱齿轮17、第三上面齿轮18a、第四下面齿轮18b、第七传动轴19a、第八传动轴19b、第九传动轴20a、第十传动轴20b、第十一传动轴20c、第十二传动轴20d、第十人字齿圆柱齿轮21a、第十一人字齿圆柱齿轮21b、第十二人字齿圆柱齿轮21c、第十三人字齿圆柱齿轮21d、第八人字圆柱齿轮22a、第九人字圆柱齿轮22b。

第二动力输入轴15通过第二超越离合器16与第二斜齿圆柱齿轮17相互连接；所述第二斜齿圆柱齿轮17与第三上面齿轮18a和第四下面齿轮18b同时相互啮合；上述第二斜齿圆柱齿轮17采用径向浮动支撑；上述第三上面齿轮18a通过第七传动轴19a与第八人字圆柱齿轮22a相互连接；上述第四下面齿轮18b通过第八传动轴19b与第九人字圆柱齿轮22b相互连接；上述第八人字齿圆柱齿轮22a与第十人字齿圆柱齿轮21a和第十一人字齿圆柱齿轮21b同时啮合，第九人字齿圆柱齿轮22b与第十二人字齿圆柱齿轮21c和第十三人字齿圆柱齿轮21d同时啮合；上述第八人字圆柱齿轮22a和第九人字圆柱齿轮22b均为径向浮动；上述第十人字齿圆柱齿轮21a、第十一人字齿圆柱齿轮21b、第十二人字齿圆柱齿轮21c和第十三人字齿圆柱齿轮21d分别与第九传动轴20a、第十传动轴20b、第十一传动轴20c和第十二传动轴20d固连；上述第十人字齿圆柱齿轮21a、第十一人字齿圆柱齿轮21b、第十二人字齿圆柱齿轮21c和第十三人字齿圆柱齿轮21d分别与第七人字齿圆柱齿轮9相互啮合。

本发明与行星齿轮传动机构结合，为双发动机三级传动，相比于本发明的基本构型与行星齿轮传动机构组合机构，承载能力更强、推力更大，能够获得较好的推重比，可提高直升机的航程和载弹量，增加飞行稳定性，增强机动性，提高直升机的活动半径。

Claims (1)

1.一种面齿轮与人字圆柱齿轮组合的四路分支传动机构，包括第一花键轴（10）、第七人字齿圆柱齿轮（9）、第一人字圆柱齿轮（8a）、第二人字圆柱齿轮（8b）、第三人字齿圆柱齿轮（7a）、第四人字齿圆柱齿轮（7b）、第五人字齿圆柱齿轮（7c）、第六人字齿圆柱齿轮（7d）、第三传动轴（6a）、第四传动轴（6b）、第五传动轴（6c）、第六传动轴（6d）、第一传动轴（5a）和第二传动轴（5b），所述的第一人字齿圆柱齿轮（8a）与第三人字齿圆柱齿轮（7a）和第四人字齿圆柱齿轮（7b）同时啮合，第二人字齿圆柱齿轮（8b）与第五人字齿圆柱齿轮（7c）和第六人字齿圆柱齿轮（7d）同时啮合；所述的第三人字齿圆柱齿轮（7a）、第四人字齿圆柱齿轮（7b）、第五人字齿圆柱齿轮（7c）和第六人字齿圆柱齿轮（7d）分别与第三传动轴（6a）、第四传动轴（6b）、第五传动轴（6c）和第六传动轴（6d）固连；所述的第三人字齿圆柱齿轮（7a）、第四人字齿圆柱齿轮（7b）、第五人字齿圆柱齿轮（7c）和第六人字齿圆柱齿轮（7d）分别与第七人字齿圆柱齿轮（9）相互啮合；第七人字齿圆柱齿轮（9）与第一花键轴（10）固连；其特征在于：还包括第一上面齿轮（4a）、第二下面齿轮（4b）、第一动力输入轴（1）、第一超越离合器（2）和第一斜齿圆柱齿轮（3），所述的第一动力输入轴（1）通过第一超越离合器（2）与第一斜齿圆柱齿轮（3）相互连接，第一斜齿圆柱齿轮（3）与第一上面齿轮（4a）和第二下面齿轮（4b）同时上下啮合；所述的第一上面齿轮（4a）通过第一传动轴（5a）与第一人字圆柱齿轮（8a）相互连接；第二下面齿轮（4b）通过第二传动轴（5b）与第二人字圆柱齿轮（8b）相互连接。