CN107559384A - 一种两次功率分流传动系统构型 - Google Patents

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靳广虎
鲍和云
陆凤霞
朱如鹏
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Abstract

本发明公开了一种两次功率分流传动系统构型，包括动力输入和动力输出。输入级采用面齿轮分流传动，同时实现换向和动力分流，减掉了整个传动系统中的一级传动，且面齿轮的轴向移动产生的误差对传动性能几乎没有影响。采用圆柱齿轮分流及并车传动，传动比较大且灵活性较好；圆柱齿轮上只采用了一对齿轮动力分流，结构简单，设计的空间大，而且当双联齿轮轴全部采用弹性轴结构时，其长度大，柔性好，更利于变形协调、实现均载。由于采用了两次动力分流传动，齿轮承受的载荷降低，导致齿轮的体积减小和线速度降低；传动系统全部采用简单定轴轮系传动，技术上容易实现。该传动构型，可以在中、重型直升机传动系统、舰船传动系统等领域得到广泛的应用。

Description

一种两次功率分流传动系统构型
技术领域
本发明属于直升机传动构型技术领域，具体是一种两次功率分流传动系统构型。
背景技术
直升机主减速器传动系统的典型构型是“锥齿轮换向-并车-行星传动输出”。从发动机输入到主旋翼输出，一般由3～5级齿轮传动组成，大多数情况下由行星传动作为最后一级，也有采用两级行星传动或复合行星传动。对含有行星齿轮传动的多级传动系统来说，行星齿轮传动的传动比许用范围受结构和强度两方面的制约；同时，过大的传动比使行星减速器的传动效率下降。因此，为满足直升机传动系统的功重比、传动效率和可靠性要求，尽可能减轻传动系统的重量和体积，现役直升机传动系统中的行星齿轮传动的传动比较小，一般在3左右。随着一体化技术的发展，发动机一般不带有体内减速器，功率由发动机直接输出。为提高直升机的运输能力，发动机的功率和转速逐渐提高。目前，单台直升机用发动机的功率已达2000～3000kW，输出转速20000～30000r/min左右。由于主旋翼转速一般在200r/min左右，因此所需主减速器的传动比更大，转速范围要求更宽。为满足主减速器总传动比设计要求，如仍采用行星齿轮传动，受其传动比许用范围制约，则传动系统至少要采用两级行星齿轮传动。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种两次功率分流传动系统构型，该传动系统构型在满足主减速器总传动比设计要求的同时，可以提高传动系统的承载能力，简化支撑结构，提高传动系统的可靠性。本发明的两次功率分流传动系统构型采用分流传动，即一个齿轮同时和两个齿轮啮合将输入功率进行分流，则每分支承担的载荷只有原载荷的一半，因此降低了单对轮齿承受的载荷，相应的也减小了齿轮副的节圆直径。这不仅有利于降低整个传动轮系的重量和体积，还能有效控制齿轮的线速度；同时，最后一级传动比很大，因此整个传动系统的传动级数会减小，传动系统可靠性高，这对大功率高速传动有非常重要的意义。
为实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：
一种两次功率分流传动系统构型，包括动力输入部分和动力输出部分；所述动力输入部分包括输入圆柱齿轮、第一面齿轮、第二面齿轮、第一至第十圆柱齿轮，所述动力输出部分包括输出圆柱齿轮；所述输入圆柱齿轮同时和第一面齿轮、第二面齿轮相啮合；所述第一面齿轮和第一圆柱齿轮固定于同一个传动轴上；所述第一圆柱齿轮与第三、第五圆柱齿轮同时啮合，所述第三圆柱齿轮与第七圆柱齿轮固定于同一个传动轴上，所述第五圆柱齿轮与第九圆柱齿轮固定于同一个传动轴上。
所述第二面齿轮与第二圆柱齿轮固定于同一个传动轴上，第二圆柱齿轮与第四、第六圆柱齿轮同时啮合，所述第四圆柱齿轮与第十圆柱齿轮固定于同一个传动轴上，所述第六圆柱齿轮与第八圆柱齿轮固定于同一个传动轴上；第七、第八、第九、第十圆柱齿轮同时与输出圆柱齿轮Z14啮合。
通过面齿轮、圆柱齿轮两次功率分流传动，实现载荷的两次分流，降低轮齿承受的载荷和线速度，降低功重比，提高传动系统的效率和可靠性。
进一步的，所述第一圆柱齿轮和第二圆柱齿轮的齿数和模数均相同；所述第三圆柱齿轮、第四圆柱齿轮、第五圆柱齿轮和第六圆柱齿轮的齿数和模数均相同；所述第七圆柱齿轮、第八圆柱齿轮、第九圆柱齿轮和第十圆柱齿轮的齿数和模数均相同。
进一步的，所述动力输入部分数量为一路或多路；当所述动力输入部分数量为多路时，所述多路动力输入部分沿所述输出圆柱齿轮均匀设置。
更进一步，所述动力输入部分数量为两路，所述两路动力输入部分沿所述输出圆柱齿轮均匀设置。
进一步的，所述动力输入部分数量为三路，所述三路动力输入部分沿所述输出圆柱齿轮均匀设置。
本发明的一种两次功率分流传动系统构型，与现有传动构型相比，输入级采用面齿轮分流传动，同时实现换向和动力分流，减掉了整个传动系统中的一级传动；同时，面齿轮传动的圆柱齿轮无轴向力，因此支承结构简单，且其轴向移动产生的误差对传动性能几乎没有影响；点接触的面齿轮传动在理论上仍能保证定传动比传动，而常用的点接触锥齿轮传动从原理上已不能保证定传动比传动，其传动比在一定范围内波动，因此相对来说面齿轮传动的振动小、噪声低。其次，相对于行星齿轮传动输出而言，采用圆柱齿轮分流及并车传动，其传动比较大且灵活性较好；同时，由于圆柱齿轮上只采用了一对齿轮动力分流，其结构简单，设计的空间大，而且当双联齿轮轴全部采用弹性轴结构时，其长度大，柔性好，更利于变形协调、实现均载。最后，从整个传动系统来看，由于采用了两次动力分流传动，齿轮承受的载荷降低，导致齿轮的体积减小和线速度降低；传动系统全部采用简单定轴轮系传动，技术上容易实现。该传动构型，可以在中、重型直升机传动系统、舰船传动系统等领域得到广泛的应用。
附图说明
图1是本发明的单输入两次功率分流传动系统构型的结构示意图；
图2是本发明的双输入两次功率分流传动系统构型的结构示意图；
图3是本发明的三输入两次功率分流传动系统构型的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明提出的一种两次功率分流传动系统构型进行详细说明。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“左侧”、“右侧”、“上部”、“下部”、“底部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，“第一”、“第二”等并不表示零部件的重要程度，因此不能理解为对本发明的限制。本实施例中采用的具体尺寸只是为了举例说明技术方案，并不限制本发明的保护范围。
如图1所示，一种两次功率分流传动系统构型，包括动力输入部分和动力输出部分；动力输入部分包括输入圆柱齿轮Z1、第一面齿轮Z2、第二面齿轮Z3、第一至第十圆柱齿轮Z4～Z13，动力输出部分包括输出圆柱齿轮Z14；输入圆柱齿轮Z1同时和第一面齿轮Z2、第二面齿轮Z3相啮合；第一面齿轮Z2和第一圆柱齿轮Z4固定于同一个传动轴上；第一圆柱齿轮Z4与第三、第五圆柱齿轮Z6、Z8同时啮合，第三圆柱齿轮Z6与第七圆柱齿轮Z10固定于同一个传动轴上，第五圆柱齿轮Z8与第九圆柱齿轮Z12固定于同一个传动轴上。
第二面齿轮Z3与第二圆柱齿轮Z5固定于同一个传动轴上，第二圆柱齿轮Z5与第四、第六圆柱齿轮Z7、Z9同时啮合，第四圆柱齿轮Z7与第十圆柱齿轮Z13固定于同一个传动轴上，第六圆柱齿轮Z9与第八圆柱齿轮Z11固定于同一个传动轴上；第七、第八、第九、第十圆柱齿轮Z10、Z11、Z12、Z13同时与输出圆柱齿轮Z14啮合。
第一圆柱齿轮Z4和第二圆柱齿轮Z5的齿数和模数均相同；第三圆柱齿轮Z6、第四圆柱齿轮Z7、第五圆柱齿轮Z8和第六圆柱齿轮Z9的齿数和模数均相同；第七圆柱齿轮Z10、第八圆柱齿轮Z11、第九圆柱齿轮Z12和第十圆柱齿轮Z13的齿数和模数均相同。
动力输入部分数量为一路或多路；当动力输入部分数量为多路时，多路动力输入部分沿输出圆柱齿轮Z14均匀设置。
如图2所示，动力输入部分数量为两路，两路动力输入部分沿输出圆柱齿轮Z14均匀设置，一般依据设计参数以及载荷特性的分析，呈对称或近似对称分布。
如图3所示，动力输入部分数量为三路，三路动力输入部分沿输出圆柱齿轮Z14均匀设置，一般依据设计参数以及载荷特性的分析，呈对称或近似对称分布。
基于对本发明优选实施方式的描述，应该清楚，由所附的权利要求书所限定的本发明并不仅仅局限于上面说明书中所阐述的特定细节，未脱离本发明宗旨或范围的对本发明的许多显而易见的改变同样可能达到本发明的目的。

Claims (5)

1.一种两次功率分流传动系统构型，包括动力输入部分和动力输出部分；其特征在于，所述动力输入部分包括输入圆柱齿轮（Z1）、第一面齿轮（Z2）、第二面齿轮（Z3）、第一至第十圆柱齿轮（Z4～Z13），所述动力输出部分包括输出圆柱齿轮（Z14）；所述输入圆柱齿轮（Z1）同时和第一面齿轮（Z2）、第二面齿轮（Z3）相啮合；所述第一面齿轮（Z2）和第一圆柱齿轮（Z4）固定于同一个传动轴上；所述第一圆柱齿轮（Z4）与第三、第五圆柱齿轮（Z6、Z8）同时啮合，所述第三圆柱齿轮（Z6）与第七圆柱齿轮（Z10）固定于同一个传动轴上，所述第五圆柱齿轮（Z8）与第九圆柱齿轮（Z12）固定于同一个传动轴上；
所述第二面齿轮（Z3）与第二圆柱齿轮（Z5）固定于同一个传动轴上，第二圆柱齿轮（Z5）与第四、第六圆柱齿轮（Z7、Z9）同时啮合，所述第四圆柱齿轮（Z7）与第十圆柱齿轮（Z13）固定于同一个传动轴上，所述第六圆柱齿轮（Z9）与第八圆柱齿轮（Z11）固定于同一个传动轴上；第七、第八、第九、第十圆柱齿轮(Z10、Z11、Z12、Z13)同时与输出圆柱齿轮（Z14）啮合。
2.根据权利要求1所述的两次功率分流传动系统构型，其特征在于，所述第一圆柱齿轮（Z4）和第二圆柱齿轮（Z5）的齿数和模数均相同；所述第三圆柱齿轮（Z6）、第四圆柱齿轮（Z7）、第五圆柱齿轮（Z8）和第六圆柱齿轮（Z9）的齿数和模数均相同；所述第七圆柱齿轮（Z10）、第八圆柱齿轮（Z11）、第九圆柱齿轮（Z12）和第十圆柱齿轮（Z13）的齿数和模数均相同。
3.根据权利要求1或2所述的两次功率分流传动系统构型，其特征在于，所述动力输入部分数量为一路或多路；当所述动力输入部分数量为多路时，所述多路动力输入部分沿所述输出圆柱齿轮（Z14）均匀设置。
4.根据权利要求3所述的两次功率分流传动系统构型，其特征在于，所述动力输入部分数量为两路，所述两路动力输入部分沿所述输出圆柱齿轮（Z14）均匀设置。
5.根据权利要求4所述的两次功率分流传动系统构型，其特征在于，所述动力输入部分数量为三路，所述三路动力输入部分沿所述输出圆柱齿轮（Z14）均匀设置。
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