CN107339376B - 一种小型涡扇涡桨发动机变速器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种小型涡扇涡桨发动机变速器，其适用于小型的具有多级涡扇或者涡桨的发动机使用，其最大的特点一极输入，三极输出，具有三个不同的输出极，相互之间相互影响，可以更好实现输入功率的分配，达到高效的动力匹配；而且采用90度垂直轴的输入方式，可以避免占用主轴的安装空间，适配更大尺寸的大功率动力源，针对上述特点，本发明的应用可以提高涡扇或涡桨发动机的动力输出，获得更好的动力性能。

Description

一种小型涡扇涡桨发动机变速器

技术领域

本发明设计了一种小型涡扇涡桨发动机变速器，属于小型涡扇涡桨发动机变速器设计领域。

背景技术

现在小型涡扇涡桨发动机的应用越来越多，目前一类是燃料燃烧产生高速气流的喷气发动机，其优点明显，但是制造困难，精度要求很高，而且寿命短。还有另一类是采用其他外置动力源驱动涡扇或涡桨来达到喷气推进的效果，例如涵道风扇发动机，采用的是高速电机驱动单极涡扇来产生推力，但是这类存在着安装空间的问题，即采用同轴安装时都受限于动力源的尺寸，无法采用大功率动力源，例如大尺寸的汽油机等；而且多数是单极输入、单极输出，不能对输入功率进行分配，所以效率不能达到最优，可调节性很差。本发明针对的是采用外置动力源的这类发动机。

发明内容

针对上述现状，本发明提供一种小型涡扇涡桨发动机变速器，其能改善涡扇涡桨发动机的动力输出。

本发明的技术路线为：一种小型涡扇涡桨发动机变速器，包括变速器上盖、安装基座、一级输出轴、一级输出轴支撑轴承、轴承定位轴套、二级输出轴支撑轴承、二级输出轴、大太阳轮、大太阳轮支撑轴承、三级输出轴前端支撑轴承、行星轮、行星轮定位轴套、行星轮架、行星轮轴承、卡环、滑动销、小太阳轮、三级输出轴、大摩擦盘、弹簧、滚滑双层轴承、三级输出轴支撑轴承、端面齿轮、输入轴、输入轴支撑轴承、圆柱棒、小摩擦盘、小摩擦盘限位环、输入齿轮、输入齿轮定位环、滚珠丝杠、丝杠螺母、拨叉、拨叉限位柱、滚珠丝杠支撑轴承、防扭杆。

所述的安装基座为上述零部件直接或间接安装的基座，变速器上盖盖合在安装基座上，并可以通过螺栓组固定；大太阳轮支撑轴承外圈固定卡装在安装基座的对应轴承座上，大太阳轮固定卡装大太阳轮支撑轴承的内圈中，二级输出轴为空心管状，通过其一侧轴端的四个支架焊接在大太阳轮的侧端面上，二级输出轴支撑轴承的内圈卡装在二级输出轴的外圆面上，二级输出轴支撑轴承的外圈卡装在安装基座的对应轴承座中，二级输出轴的内圆面上卡装有两个一级输出轴支撑轴承，在两个一级输出轴支撑轴承之间固定有一轴承定位轴套，行星轮架的输出轴端固定卡装在两个一级输出轴支撑轴承的内圈中，一级输出轴固定卡装在行星轮架输出轴端的空心轴内；行星轮架的三个支架端上分别套装有行星轮定位轴套，并固定安装有行星轮轴承，卡环卡装在行星轮架的支架端上，对行星轮轴承进行固定，行星轮固定卡装在行星轮轴承的外圈上，并依靠行星轮定位轴套定位安装，调整三个行星轮的位置，使其与大太阳轮的内圈齿轮面进行啮合。

三级输出轴前端固定卡装有一三级输出轴前端支撑轴承，三级输出轴前端支撑轴承的外圈固定卡装在行星轮架的对应轴承座中，小太阳轮固定安装在三级输出轴对应位置上，调整小太阳轮的安装位置，确保与三个行星轮相啮合；三级输出轴的中部对应位置固定安装有两个三级输出轴支撑轴承，这两个三级输出轴支撑轴承固定安装在安装基座的中部对应的轴承座上，另一个三级输出轴支撑轴承内圈固定安装在三级输出轴的后部，外圈固定安装在安装基座的后部对应的轴承座中；滚滑双层轴承的最内圈固定安装在三级输出轴的对应轴段上，滚滑双层轴承的最外圈固定卡装有一大摩擦盘，大摩擦盘为凸台形，在大摩擦盘与三级输出轴的轴肩端面之间固定安装有弹簧，在大摩擦盘的靠近外圆面的设有若干个螺纹销孔，每个螺纹销孔固定旋装带螺纹的滑动销，滑动销一段带有螺纹，其余为光滑杆状，滑动销的光滑杆状部分滑装在大太阳轮的对应销孔中，确保大摩擦盘既能沿轴线滑动，又能带动大太阳轮同步转动。

端面齿轮固定卡装在三级输出轴的对应轴段上；输入轴的前后轴段上固定卡装有两个输入轴支撑轴承，这两个输入轴支撑轴承固定安装在安装基座的对应轴承座上，输入轴上固定安装有一输入齿轮，并在输入轴上套装有输入齿轮定位环，输入齿轮定位环一端定位在输入轴支撑轴承上，另一端定位在输入齿轮上，使输入齿轮通过输入齿轮定位环的定位确保与端面齿轮相啮合，输入轴的某一位置的外圆面上设置有若干个圆柱棒槽，在圆柱棒槽中滚动放置有圆柱棒，在输入轴上套装有小摩擦盘限位环，小摩擦盘限位环一端与输入齿轮接触，另一端定位在圆柱棒的端面上，在输入轴上套装有一小摩擦盘，小摩擦盘设有若干圆柱棒槽，确保圆柱棒对应的穿装在小摩擦盘的对应圆柱棒槽中，确保小摩擦盘在圆柱棒的卡位下，既能与输入轴同步转动，又能沿着轴线相对滑动；滚珠丝杠通过两个滚珠丝杠轴承固定在安装基座的轴承座中，丝杠螺母配合安装在滚珠丝杠上，丝杠螺母上固定安装有一拨叉，拨叉抱夹住小摩擦轮，拨叉尾端穿装有截面为矩形的防扭杆，防扭杆固定安装安装基座上；拨叉限位柱固定于安装基座的某一位置上，对拨叉进行限位控制。

进一步的，为实现拨叉使用的需要，所述的拨叉由拨叉架、滚球、锁紧螺栓组成，其中拨叉架开有对应大小的球座，滚球滚装在此球座中，并用锁紧螺栓锁住。

进一步的，为实现双层滚滑轴承使用的需要，所述的滚滑双层轴承由滚动轴承、滑动圈、滑动滚珠、保持架、密封板和紧定螺丝组成，其中在滚动轴承的外圈面上沿轴线方向开有若干个滚珠滚道，若干滑动滚珠滚装在这些滚珠滚道中，并通过保持架控制滑动滚珠的排布，这些滑动滚道通过密封板密封，并用紧定螺丝固定，滑动圈的内侧圈面同样开有对应滚珠滚道，通过滑动滚珠安装在滚动轴承的外圈面外侧，确保滑动圈能沿轴线方向自由滑动。

本发明采用上述技术路线，优势在于：单极输入，三级输出，使用时根据实际情况可以合理的选择三级中的若干个进行输出；90度垂直输入，避免同轴安装的空间限制，可以在远端使用大功率的动力源；无极变速，配合合适的齿轮啮合比和无极调速比，可以实现较高的输入功率分配，实现最大的利用效率。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为本发明的剖切示意图。

图3为本发明的局部示意图。

图4为本发明的拨叉33的结构示意图。

图5为本发明的双层滚滑轴承21的结构示意图。

图6为本发明的滑动销16的结构示意图。

图7为本发明的一种使用情况示意图。

附图说明：1-变速器上盖；2-安装基座；3-一级输出轴；4-一级输出轴支撑轴承；5-轴承定位轴套；6-二级输出轴支撑轴承；7-二级输出轴；8-大太阳轮；9-大太阳轮支撑轴承；10-三级输出轴前端支撑轴承；11-行星轮；12-行星轮定位轴套；13-行星轮架；14-行星轮轴承；15-卡环；16-滑动销；17-小太阳轮；18-三级输出轴；19-大摩擦盘；20-弹簧；21-滚滑双层轴承；22-三级输出轴支撑轴承；23-端面齿轮；24-输入轴；25-输入轴支撑轴承；26-圆柱棒；27-小摩擦盘；28-小摩擦盘限位环；29-输入齿轮；30-输入齿轮定位环；31-滚珠丝杠；32-丝杠螺母；33-拨叉；34-拨叉限位柱；35-滚珠丝杠支撑轴承；36-防扭杆；2101-滚动轴承；2102-滑动圈；2103-滑动滚珠；2104-保持架；2105-密封板；2106-紧定螺丝；3301-拨叉架；3302-滚球；3303-锁紧螺栓。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步描述，在此发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

如图1至图6所示，一种小型涡扇涡桨发动机变速器，包括变速器上盖1、安装基座2、一级输出轴3、一级输出轴支撑轴承4、轴承定位轴套5、二级输出轴支撑轴承6、二级输出轴7、大太阳轮8、大太阳轮支撑轴承9、三级输出轴前端支撑轴承10、行星轮11、行星轮定位轴套12、行星轮架13、行星轮轴承14、卡环15、滑动销16、小太阳轮17、三级输出轴18、大摩擦盘19、弹簧20、滚滑双层轴承21、三级输出轴支撑轴承22、端面齿轮23、输入轴24、输入轴支撑轴承25、圆柱棒26、小摩擦盘27、小摩擦盘限位环28、输入齿轮29、输入齿轮定位环30、滚珠丝杠31、丝杠螺母32、拨叉33、拨叉限位柱34、滚珠丝杠支撑轴承35、防扭杆36。安装基座2为上述零部件直接或间接安装的基座，变速器上盖1盖合在安装基座2上，并可以通过螺栓组固定。大太阳轮支撑轴承9外圈固定卡装在安装基座2的对应轴承座上，大太阳轮8固定卡装大太阳轮支撑轴承9的内圈中，二级输出轴7为空心管状，通过其一侧轴端的四个支架焊接在大太阳轮8的侧端面上，二级输出轴支撑轴承6的内圈卡装在二级输出轴7的外圆面上，二级输出轴支撑轴承6的外圈卡装在安装基座2的对应轴承座中，二级输出轴7的内圆面上卡装有两个一级输出轴支撑轴承4，在两个一级输出轴支撑轴承4之间固定有一轴承定位轴套5，行星轮架13的输出轴端固定卡装在两个一级输出轴支撑轴承4的内圈中，一级输出轴3固定卡装在行星轮架13输出轴端的空心轴内。行星轮架13的三个支架端上分别套装有行星轮定位轴套12，并固定安装有行星轮轴承14，卡环15卡装在行星轮架13的支架端上，对行星轮轴承14进行固定，行星轮11固定卡装在行星轮轴承14的外圈上，并依靠行星轮定位轴套12定位安装，调整三个行星轮11的位置，使其与大太阳轮8的内圈齿轮面进行啮合。

三级输出轴18前端固定卡装有一三级输出轴前端支撑轴承10，三级输出轴前端支撑轴承10的外圈固定卡装在行星轮架13的对应轴承座中，小太阳轮17固定安装在三级输出轴18对应位置上，调整小太阳轮17的安装位置，确保与三个行星轮11相啮合。三级输出轴18的中部对应位置固定安装有两个三级输出轴支撑轴承22，这两个三级输出轴支撑轴承22固定安装在安装基座2的中部对应的轴承座上，另一个三级输出轴支撑轴承22内圈固定安装在三级输出轴18的后部，外圈固定安装在安装基座2的后部对应的轴承座中。滚滑双层轴承21的最内圈固定安装在三级输出轴18的对应轴段上，滚滑双层轴承21的最外圈固定卡装有一大摩擦盘19，大摩擦盘19为凸台形，在大摩擦盘19与三级输出轴18的轴肩端面之间固定安装有弹簧20，在大摩擦盘19的靠近外圆面的设有若干个螺纹销孔，每个螺纹销孔固定旋装带螺纹的滑动销16，滑动销16一段带有螺纹，其余为光滑杆状，滑动销16的光滑杆状部分滑装在大太阳轮8的对应销孔中，确保大摩擦盘19既能沿轴线滑动，又能带动大太阳轮8同步转动。

端面齿轮23固定卡装在三级输出轴18的对应轴段上。输入轴24的前后轴段上固定卡装有两个输入轴支撑轴承25，这两个输入轴支撑轴承25固定安装在安装基座2的对应轴承座上，输入轴24上固定安装有一输入齿轮29，并在输入轴24上套装有输入齿轮定位环30，输入齿轮定位环30一端定位在输入轴支撑轴承25上，另一端定位在输入齿轮29上，使输入齿轮29通过输入齿轮定位环30的定位确保与端面齿轮23相啮合，输入轴24的某一位置的外圆面上设置有若干个圆柱棒槽，在圆柱棒槽中滚动放置有圆柱棒26，在输入轴24上套装有小摩擦盘限位环28，小摩擦盘限位环28一端与输入齿轮29接触，另一端定位在圆柱棒26的端面上，在输入轴24上套装有一小摩擦盘27，小摩擦盘27设有若干圆柱棒槽，确保圆柱棒26对应的穿装在小摩擦盘27的对应圆柱棒槽中，确保小摩擦盘27在圆柱棒26的卡位下，既能与输入轴24同步转动，又能沿着轴线相对滑动。滚珠丝杠31通过两个滚珠丝杠轴承35固定在安装基座2的轴承座中，丝杠螺母32配合安装在滚珠丝杠31上，丝杠螺母32上固定安装有一拨叉33，拨叉33抱夹住小摩擦轮27，拨叉33尾端穿装有截面为矩形的防扭杆36，防扭杆36固定安装安装基座2上。拨叉限位柱34固定于安装基座2的某一位置上，对拨叉33进行限位控制。

为实现拨叉33使用的需要，拨叉33由拨叉架3301、滚球3302、锁紧螺栓3303组成，其中拨叉架3301开有对应大小的球座，滚球3302滚装在此球座中，并用锁紧螺栓3303锁住。

为实现双层滚滑轴承22使用的需要，滚滑双层轴承21由滚动轴承2101、滑动圈2102、滑动滚珠2103、保持架2104、密封板2105和紧定螺丝2106组成，其中在滚动轴承2101的外圈面上沿轴线方向开有若干个滚珠滚道，若干滑动滚珠2103滚装在这些滚珠滚道中，并通过保持架2104控制滑动滚珠2103的排布，这些滑动滚道通过密封板2105密封，并用紧定螺丝2106固定，滑动圈2102的内侧圈面同样开有对应滚珠滚道，通过滑动滚珠2103安装在滚动轴承2101的外圈面外侧，确保滑动圈2102能沿轴线方向自由滑动。

图7展示本发明的一种使用方式，图中使用的三级输出，即一级输出轴3、二级输出轴7和三级输出轴18都安装了涡扇，动力源与输入轴24相连，通过输入轴24带动小摩擦盘27和输入齿轮29运转，输入齿轮29与端面齿轮23的啮合驱动三级输出轴18运转，从而带动涡扇运转。然后同时小摩擦盘27与大摩擦盘19摩擦运转，通过滑动销16带动大太阳轮8运转，进而带动二级输出轴7运转。在通过大太阳轮8与小太阳轮17和行星轮11的啮合运转驱动行星轮架13运转，进而带动一级输出轴运转，最终实现一级输入三级输出的。同时通过滚珠丝杠31外接控制电机的调节实现无级变速，可以对一级输出轴3和二级输出轴7进行实时调整，根据使用情况达到最大的利用效率。

Claims (3)

1.一种小型涡扇涡桨发动机变速器，包括变速器上盖（1）、安装基座（2）、一级输出轴（3）、一级输出轴支撑轴承（4）、轴承定位轴套（5）、二级输出轴支撑轴承（6）、二级输出轴（7）、大太阳轮（8）、大太阳轮支撑轴承（9）、三级输出轴前端支撑轴承（10）、行星轮（11）、行星轮定位轴套（12）、行星轮架（13）、行星轮轴承（14）、卡环（15）、滑动销（16）、小太阳轮（17）、三级输出轴（18）、大摩擦盘（19）、弹簧（20）、滚滑双层轴承（21）、三级输出轴支撑轴承（22）、端面齿轮（23）、输入轴（24）、输入轴支撑轴承（25）、圆柱棒（26）、小摩擦盘（27）、小摩擦盘限位环（28）、输入齿轮（29）、输入齿轮定位环（30）、滚珠丝杠（31）、丝杠螺母（32）、拨叉（33）、拨叉限位柱（34）、滚珠丝杠支撑轴承（35）、防扭杆（36），其特征在于：所述的安装基座（2）为上述零部件直接或间接安装的基座，变速器上盖（1）盖合在安装基座（2）上，并可以通过螺栓组固定；大太阳轮支撑轴承（9）外圈固定卡装在安装基座（2）的对应轴承座上，大太阳轮（8）固定卡装大太阳轮支撑轴承（9）的内圈中，二级输出轴（7）为空心管状，通过其一侧轴端的四个支架焊接在大太阳轮（8）的侧端面上，二级输出轴支撑轴承（6）的内圈卡装在二级输出轴（7）的外圆面上，二级输出轴支撑轴承（6）的外圈卡装在安装基座（2）的对应轴承座中，二级输出轴（7）的内圆面上卡装有两个一级输出轴支撑轴承（4），在两个一级输出轴支撑轴承（4）之间固定有一轴承定位轴套（5），行星轮架（13）的输出轴端固定卡装在两个一级输出轴支撑轴承（4）的内圈中，一级输出轴（3）固定卡装在行星轮架（13）输出轴端的空心轴内；行星轮架（13）的三个支架端上分别套装有行星轮定位轴套（12），并固定安装有行星轮轴承（14），卡环（15）卡装在行星轮架（13）的支架端上，对行星轮轴承（14）进行固定，行星轮（11）固定卡装在行星轮轴承（14）的外圈上，并依靠行星轮定位轴套（12）定位安装，调整三个行星轮（11）的位置，使其与大太阳轮（8）的内圈齿轮面进行啮合；三级输出轴（18）前端固定卡装有一三级输出轴前端支撑轴承（10），三级输出轴前端支撑轴承（10）的外圈固定卡装在行星轮架（13）的对应轴承座中，小太阳轮（17）固定安装在三级输出轴（18）对应位置上，调整小太阳轮（17）的安装位置，确保与三个行星轮（11）相啮合；三级输出轴（18）的中部对应位置固定安装有两个三级输出轴支撑轴承（22），这两个三级输出轴支撑轴承（22）固定安装在安装基座（2）的中部对应的轴承座上，另一个三级输出轴支撑轴承（22）内圈固定安装在三级输出轴（18）的后部，外圈固定安装在安装基座（2）的后部对应的轴承座中；滚滑双层轴承（21）的最内圈固定安装在三级输出轴（18）的对应轴段上，滚滑双层轴承（21）的最外圈固定卡装有一大摩擦盘（19），大摩擦盘（19）为凸台形，在大摩擦盘（19）与三级输出轴（18）的轴肩端面之间固定安装有弹簧（20），在大摩擦盘（19）的靠近外圆面的设有若干个螺纹销孔，每个螺纹销孔固定旋装带螺纹的滑动销（16），滑动销（16）一段带有螺纹，其余为光滑杆状，滑动销（16）的光滑杆状部分滑装在大太阳轮（8）的对应销孔中，确保大摩擦盘（19）既能沿轴线滑动，又能带动大太阳轮（8）同步转动；端面齿轮（23）固定卡装在三级输出轴（18）的对应轴段上；输入轴（24）的前后轴段上固定卡装有两个输入轴支撑轴承（25），这两个输入轴支撑轴承（25）固定安装在安装基座（2）的对应轴承座上，输入轴（24）上固定安装有一输入齿轮（29），并在输入轴（24）上套装有输入齿轮定位环（30），输入齿轮定位环（30）一端定位在输入轴支撑轴承（25）上，另一端定位在输入齿轮（29）上，使输入齿轮（29）通过输入齿轮定位环（30）的定位确保与端面齿轮（23）相啮合，输入轴（24）的某一位置的外圆面上设置有若干个圆柱棒槽，在圆柱棒槽中滚动放置有圆柱棒（26），在输入轴（24）上套装有小摩擦盘限位环（28），小摩擦盘限位环（28）一端与输入齿轮（29）接触，另一端定位在圆柱棒（26）的端面上，在输入轴（24）上套装有一小摩擦盘（27），小摩擦盘（27）设有若干圆柱棒槽，确保圆柱棒（26）对应的穿装在小摩擦盘（27）的对应圆柱棒槽中，确保小摩擦盘（27）在圆柱棒（26）的卡位下，既能与输入轴（24）同步转动，又能沿着轴线相对滑动；滚珠丝杠（31）通过两个滚珠丝杠轴承（35）固定在安装基座（2）的轴承座中，丝杠螺母（32）配合安装在滚珠丝杠（31）上，丝杠螺母（32）上固定安装有一拨叉（33），拨叉（33）抱夹住小摩擦轮（27），拨叉（33）尾端穿装有截面为矩形的防扭杆（36），防扭杆（36）固定安装安装基座（2）上；拨叉限位柱（34）固定于安装基座（2）的某一位置上，对拨叉（33）进行限位控制。

2.如权利要求1所述的一种小型涡扇涡桨发动机变速器，其特征在于：所述的拨叉（33）由拨叉架（3301）、滚球（3302）、锁紧螺栓（3303）组成，其中拨叉架（3301）开有对应大小的球座，滚球（3302）滚装在此球座中，并用锁紧螺栓（3303）锁住。

3.如权利要求1所述的一种小型涡扇涡桨发动机变速器，其特征在于：所述的滚滑双层轴承（21）由滚动轴承（2101）、滑动圈（2102）、滑动滚珠（2103）、保持架（2104）、密封板（2105）和紧定螺丝（2106）组成，其中在滚动轴承（2101）的外圈面上沿轴线方向开有若干个滚珠滚道，若干滑动滚珠（2103）滚装在这些滚珠滚道中，并通过保持架（2104）控制滑动滚珠（2103）的排布，这些滑动滚道通过密封板（2105）密封，并用紧定螺丝（2106）固定，滑动圈（2102）的内侧圈面同样开有对应滚珠滚道，通过滑动滚珠（2103）安装在滚动轴承（2101）的外圈面外侧，确保滑动圈（2102）能沿轴线方向自由滑动。