CN109624626A

CN109624626A - 一种可实现桨叶同步折叠的共轴双桨机构

Info

Publication number: CN109624626A
Application number: CN201811556353.4A
Authority: CN
Inventors: 罗自荣; 尚建忠; 张成春; 云忠; 温猛; 崔玉宁; 王宝财; 夏明海
Original assignee: National University of Defense Technology
Current assignee: National University of Defense Technology
Priority date: 2018-12-19
Filing date: 2018-12-19
Publication date: 2019-04-16
Anticipated expiration: 2038-12-19
Also published as: CN109624626B

Abstract

本发明公开了一种可实现桨叶同步折叠的共轴双桨机构，安装支架上装设有电机、旋转换向齿轮组件以及共轴双桨部件，共轴双桨部件包括正向可折叠螺旋桨、反向可折叠螺旋桨、内轴和外轴管，外轴管的端部和内轴之间设有联动旋转机构，内轴和外轴管两者同轴嵌套布置，且内轴、外轴管两者中一者驱动正向可折叠螺旋桨、另一者驱动反向可折叠螺旋桨，电机的输出端和内轴直接相连、且通过旋转换向齿轮组件和外轴管相连。本发明能够在航行器入水瞬间折叠螺旋桨而减小冲击力，共轴双桨的使用抵消了螺旋桨旋转时产生的扭矩，同时由于螺旋桨折叠角度的同步也避免了双桨机构相对旋转时碰撞的可能性，在一定程度上满足了水空两栖航行器的推进需求。

Description

一种可实现桨叶同步折叠的共轴双桨机构

技术领域

本发明涉及水空两栖航行器，具体涉及一种可实现桨叶同步折叠的共轴双桨机构，可以实现桨叶同步折叠和由单向旋转转为双向旋转。

背景技术

共轴双桨部件相对单桨机构可以抵消螺旋桨转动时产生的布局，更利于飞行器的姿态控制，目前已作为直升机动力系统而获得广泛的应用。

水空两栖航行器因其具有较好的机动性、隐蔽性而在近年来引起了人们的关注，螺旋桨作为常用的推进方式自然也广泛用于水空两栖航行器。由于两栖飞行器穿行于水和空气之间，而水和空气的物理特性差别巨大（如密度相差800多倍），所以在航行器跨介瞬间会产生极大地冲击力，在这种情况下常规螺旋桨很难满足需求。

发明内容

本发明要解决的技术问题：为了解决可折叠共轴双桨旋转时可能产生的桨叶碰撞问题并精简双桨的驱动机构，提供一种可实现桨叶同步折叠的共轴双桨机构，本发明能够在航行器入水瞬间折叠螺旋桨而减小冲击力，共轴双桨的使用抵消了螺旋桨旋转时产生的扭矩，同时由于螺旋桨折叠角度的同步也避免了双桨机构相对旋转时碰撞的可能性，在一定程度上满足了水空两栖航行器的推进需求。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种可实现桨叶同步折叠的共轴双桨机构，包括安装支架，所述安装支架上装设有电机、旋转换向齿轮组件以及共轴双桨部件，所述共轴双桨部件包括正向可折叠螺旋桨、反向可折叠螺旋桨、内轴和外轴管，所述外轴管的端部和内轴之间设有联动旋转机构，所述内轴和外轴管两者同轴嵌套布置，且内轴、外轴管两者中一者驱动正向可折叠螺旋桨、另一者驱动反向可折叠螺旋桨，所述电机的输出端和内轴直接相连、且通过旋转换向齿轮组件和外轴管相连。

所述旋转换向齿轮组件包括箱体，所述箱体内设有输入齿轮、中间齿轮和输出齿轮，所述输入齿轮和电机的输出轴相连，所述输入齿轮、中间齿轮相互啮合，所述中间齿轮和输出齿轮相互啮合，且所述输入齿轮、输出齿轮同轴布置，所述输出齿轮的轴线上设有内孔，所述输出齿轮和外轴管相互连接，所述内轴穿过输出齿轮的内孔和输入齿轮相连。

所述输入齿轮上连接有输入轴，所述输入齿轮通过输入轴和电机的输出轴相连，所述输入轴通过输入端轴承安装固定在箱体上。

所述输出齿轮的根部设有套设有输出端轴承，所述输出齿轮通过输出端轴承安装固定在箱体上。

所述输入齿轮、中间齿轮和输出齿轮均为锥齿轮。

所述箱体的外壁上设有紧定螺钉，所述紧定螺钉贯穿箱体的外壁后和中间齿轮相连，所述中间齿轮通过紧定螺钉安装固定在箱体中。

所述箱体上设有固定架，所述外轴管中部通过轴承安装在固定架上。

所述联动旋转机构包括轴承套和轴承端盖，所述轴承套和轴承端盖之间形成的内腔中安装有内轴承，所述内轴穿过内轴承的内孔，所述轴承套上设有四个第一连接柱，所述轴承端盖上设有四个第二连接柱，所述正向可折叠螺旋桨和四个第一连接柱活动连接，所述反向可折叠螺旋桨和四个第二连接柱活动连接。

所述正向可折叠螺旋桨包括正向导流罩、正向连杆和一对正向可折叠桨叶，所述正向导流罩和内轴的端部紧固连接，一对正向可折叠桨叶通过销轴对称安装在正向导流罩上，所述正向连杆由通过销轴转动连接的两段连杆构成，所述正向可折叠桨叶和正向导流罩相连的销轴两端各通过一正向连杆和第一连接柱通过销轴转动连接。

所述反向可折叠螺旋桨包括反向导流罩、反向连杆和一对反向可折叠桨叶，所述反向导流罩和外轴管的端部紧固连接，一对反向可折叠桨叶通过销轴对称安装在反向导流罩上，所述反向连杆由通过销轴转动连接的两段连杆构成，所述反向可折叠桨叶和反向导流罩、相连的销轴两端各通过一反向连杆和第二连接柱通过销轴转动连接。

和现有技术相比，本发明具有下述优点：

1、本发明安装支架上装设有电机、旋转换向齿轮组件以及共轴双桨部件，共轴双桨部件包括正向可折叠螺旋桨、反向可折叠螺旋桨、内轴和外轴管，内轴和外轴管两者同轴嵌套布置，且内轴、外轴管两者中一者驱动正向可折叠螺旋桨、另一者驱动反向可折叠螺旋桨，电机的输出端和内轴直接相连、且通过旋转换向齿轮组件和外轴管相连，通过旋转换向齿轮组件可将输入端传来的单向旋转运动通过锥齿轮系转换为双向旋转运动，从而实现转向相反的旋转转动运动；共轴内轴、外轴分别将旋转转换机构输出的旋转运动传递至正向、反向折叠桨，从而实现正反桨的驱动，能够精简双桨的驱动机构，能够在航行器入水瞬间折叠螺旋桨而减小冲击力，共轴双桨的使用抵消了螺旋桨旋转时产生的扭矩。

2、本发明的外轴管的端部和内轴之间设有联动旋转机构，通过联动旋转机构实现了正向可折叠螺旋桨、反向可折叠螺旋桨的螺旋桨折叠角度同步，由于螺旋桨折叠角度的同步也避免了双桨机构相对旋转时碰撞的可能性，在一定程度上满足了水空两栖航行器的推进需求。

附图说明

图1为本发明实施例的立体结构示意图。

图2为本发明实施例中旋转换向齿轮组件的立体分解结构示意图。

图3为本发明实施例中旋转换向齿轮组件部分的局部剖视结构示意图。

图4为本发明实施例中共轴双桨部件部分的立体结构示意图。

图5为本发明实施例中共轴双桨部件部分的立体分解示意图。

图例说明：1、安装支架；2、电机；3、旋转换向齿轮组件；31、箱体；32、输入齿轮；321、输入轴；322、输入端轴承；33、中间齿轮；34、输出齿轮；341、输出端轴承；35、紧定螺钉；36、固定架；4、共轴双桨部件；41、正向可折叠螺旋桨；411、正向导流罩；412、正向连杆；413、正向可折叠桨叶；42、反向可折叠螺旋桨；421、反向导流罩；422、反向连杆；423、反向可折叠桨叶；43、内轴；44、外轴管；45、联动旋转机构；451、轴承套；452、轴承端盖；453、内轴承；454、第一连接柱；455、第二连接柱。

具体实施方式

如图1、图2和图3所示，本实施例的可实现桨叶同步折叠的共轴双桨机构包括安装支架1，安装支架1上装设有电机2、旋转换向齿轮组件3以及共轴双桨部件4，共轴双桨部件4包括正向可折叠螺旋桨41、反向可折叠螺旋桨42、内轴43和外轴管44，外轴管44的端部和内轴43之间设有联动旋转机构45，内轴43和外轴管44两者同轴嵌套布置，且内轴43、外轴管44两者中一者驱动正向可折叠螺旋桨41、另一者驱动反向可折叠螺旋桨42，电机2的输出端和内轴43直接相连、且通过旋转换向齿轮组件3和外轴管44相连。在工作时，电机2驱动正向可折叠螺旋桨41正向转动，同时通过旋转换向齿轮组件3将转动反向然后驱动反向可折叠螺旋桨42反向转动，实现了一个单向旋转到双向旋转的转换，通过共轴的内轴43和外轴管44分别将旋转换向齿轮组件3输出的旋转运动传递至正向可折叠螺旋桨41、反向可折叠螺旋桨42，从而实现正反桨驱动。

如图2和图3所示，旋转换向齿轮组件3包括箱体31，箱体31内设有输入齿轮32、中间齿轮33和输出齿轮34，输入齿轮32和电机2的输出轴相连，输入齿轮32、中间齿轮33相互啮合，中间齿轮33和输出齿轮34相互啮合，且输入齿轮32、输出齿轮34同轴布置，输出齿轮34的轴线上设有内孔，输出齿轮34和外轴管44相互连接，内轴43穿过输出齿轮34的内孔和输入齿轮32相连，通过上述结构实现了输入齿轮32的转动方向的反向并通过输出齿轮34输出，从而可以驱动外轴管44相对内轴43反向转动。

如图2和图3所示，输入齿轮32上连接有输入轴321，输入齿轮32通过输入轴321和电机2的输出轴相连，输入轴321通过输入端轴承322安装固定在箱体31上，确保安装牢固且转动灵活可靠。

如图2和图3所示，输出齿轮34的根部设有套设有输出端轴承341，输出齿轮34通过输出端轴承341安装固定在箱体31上，确保安装牢固且转动灵活可靠。

如图2和图3所示，本实施例中输入齿轮32、中间齿轮33和输出齿轮34均为锥齿轮，此外也可以根据需要采用冠齿轮。

如图2和图3所示，箱体31的外壁上设有紧定螺钉35，紧定螺钉35贯穿箱体31的外壁后和中间齿轮33相连，中间齿轮33通过紧定螺钉35安装固定在箱体31中，通过紧定螺钉35能够调节中间齿轮33的位置，从而实现对啮合间隙的调整。

如图1和图4所示，箱体31上设有固定架36，外轴管44中部通过轴承安装在固定架36上，通过固定架36能够确保共轴双桨部件4具有良好的受力性能。

如图4和图5所示，联动旋转机构45包括轴承套451和轴承端盖452，轴承套451和轴承端盖452之间形成的内腔中安装有内轴承453，内轴43穿过内轴承453的内孔，轴承套451上设有四个第一连接柱454，轴承端盖452上设有四个第二连接柱455，正向可折叠螺旋桨41和四个第一连接柱454活动连接，反向可折叠螺旋桨42和四个第二连接柱455活动连接，通上述结构，使得正向可折叠螺旋桨41、反向可折叠螺旋桨42可以利用第一连接柱454活动连接、第二连接柱455活动连接的活动连接实现正常旋转的同时保持折叠桨的折叠角度一致，防止正向可折叠螺旋桨41、反向可折叠螺旋桨42意外碰撞事故。

如图4和图5所示，正向可折叠螺旋桨41包括正向导流罩411、正向连杆412和一对正向可折叠桨叶413，正向导流罩411和内轴43的端部紧固连接，一对正向可折叠桨叶413通过销轴对称安装在正向导流罩411上（可随着内轴43的转动依靠离心力展开），正向连杆412由通过销轴转动连接的两段连杆构成，正向可折叠桨叶413和正向导流罩411相连的销轴两端各通过一正向连杆412和第一连接柱454通过销轴转动连接，使得一对正向可折叠桨叶413同一侧的四段连杆形成四边形结构，能够保证正向可折叠螺旋桨41、反向可折叠螺旋桨42正常旋转的同时保持折叠桨的折叠角度一致，防止正向可折叠螺旋桨41、反向可折叠螺旋桨42意外碰撞事故。

如图4和图5所示，反向可折叠螺旋桨42包括反向导流罩421、反向连杆422和一对反向可折叠桨叶423，反向导流罩421和外轴管44的端部紧固连接，一对反向可折叠桨叶423通过销轴对称安装在反向导流罩421上（可随着外轴管44的转动依靠离心力展开），反向连杆422由通过销轴转动连接的两段连杆构成，反向可折叠桨叶423和反向导流罩421、相连的销轴两端各通过一反向连杆422和第二连接柱455通过销轴转动连接，使得一对正向可折叠桨叶413同一侧的四段连杆形成四边形结构，能够保证正向可折叠螺旋桨41、反向可折叠螺旋桨42正常旋转的同时保持折叠桨的折叠角度一致，防止正向可折叠螺旋桨41、反向可折叠螺旋桨42意外碰撞事故。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种可实现桨叶同步折叠的共轴双桨机构，其特征在于：包括安装支架（1），所述安装支架（1）上装设有电机（2）、旋转换向齿轮组件（3）以及共轴双桨部件（4），所述共轴双桨部件（4）包括正向可折叠螺旋桨（41）、反向可折叠螺旋桨（42）、内轴（43）和外轴管（44），所述外轴管（44）的端部和内轴（43）之间设有联动旋转机构（45），所述内轴（43）和外轴管（44）两者同轴嵌套布置，且内轴（43）、外轴管（44）两者中一者驱动正向可折叠螺旋桨（41）、另一者驱动反向可折叠螺旋桨（42），所述电机（2）的输出端和内轴（43）直接相连、且通过旋转换向齿轮组件（3）和外轴管（44）相连。

2.根据权利要求1所述的可实现桨叶同步折叠的共轴双桨机构，其特征在于：所述旋转换向齿轮组件（3）包括箱体（31），所述箱体（31）内设有输入齿轮（32）、中间齿轮（33）和输出齿轮（34），所述输入齿轮（32）和电机（2）的输出轴相连，所述输入齿轮（32）、中间齿轮（33）相互啮合，所述中间齿轮（33）和输出齿轮（34）相互啮合，且所述输入齿轮（32）、输出齿轮（34）同轴布置，所述输出齿轮（34）的轴线上设有内孔，所述输出齿轮（34）和外轴管（44）相互连接，所述内轴（43）穿过输出齿轮（34）的内孔和输入齿轮（32）相连。

3.根据权利要求2所述的可实现桨叶同步折叠的共轴双桨机构，其特征在于：所述输入齿轮（32）上连接有输入轴（321），所述输入齿轮（32）通过输入轴（321）和电机（2）的输出轴相连，所述输入轴（321）通过输入端轴承（322）安装固定在箱体（31）上。

4.根据权利要求2所述的可实现桨叶同步折叠的共轴双桨机构，其特征在于：所述输出齿轮（34）的根部设有套设有输出端轴承（341），所述输出齿轮（34）通过输出端轴承（341）安装固定在箱体（31）上。

5.根据权利要求2所述的可实现桨叶同步折叠的共轴双桨机构，其特征在于：所述输入齿轮（32）、中间齿轮（33）和输出齿轮（34）均为锥齿轮。

6.根据权利要求2所述的可实现桨叶同步折叠的共轴双桨机构，其特征在于：所述箱体（31）的外壁上设有紧定螺钉（35），所述紧定螺钉（35）贯穿箱体（31）的外壁后和中间齿轮（33）相连，所述中间齿轮（33）通过紧定螺钉（35）安装固定在箱体（31）中。

7.根据权利要求2所述的可实现桨叶同步折叠的共轴双桨机构，其特征在于：所述箱体（31）上设有固定架（36），所述外轴管（44）中部通过轴承安装在固定架（36）上。

8.根据权利要求1～7中任意一项所述的可实现桨叶同步折叠的共轴双桨机构，其特征在于：所述联动旋转机构（45）包括轴承套（451）和轴承端盖（452），所述轴承套（451）和轴承端盖（452）之间形成的内腔中安装有内轴承（453），所述内轴（43）穿过内轴承（453）的内孔，所述轴承套（451）上设有四个第一连接柱（454），所述轴承端盖（452）上设有四个第二连接柱（455），所述正向可折叠螺旋桨（41）和四个第一连接柱（454）活动连接，所述反向可折叠螺旋桨（42）和四个第二连接柱（455）活动连接。

9.根据权利要求8所述的可实现桨叶同步折叠的共轴双桨机构，其特征在于：所述正向可折叠螺旋桨（41）包括正向导流罩（411）、正向连杆（412）和一对正向可折叠桨叶（413），所述正向导流罩（411）和内轴（43）的端部紧固连接，一对正向可折叠桨叶（413）通过销轴对称安装在正向导流罩（411）上，所述正向连杆（412）由通过销轴转动连接的两段连杆构成，所述正向可折叠桨叶（413）和正向导流罩（411）相连的销轴两端各通过一正向连杆（412）和第一连接柱（454）通过销轴转动连接。

10.根据权利要求8所述的可实现桨叶同步折叠的共轴双桨机构，其特征在于：所述反向可折叠螺旋桨（42）包括反向导流罩（421）、反向连杆（422）和一对反向可折叠桨叶（423），所述反向导流罩（421）和外轴管（44）的端部紧固连接，一对反向可折叠桨叶（423）通过销轴对称安装在反向导流罩（421）上，所述反向连杆（422）由通过销轴转动连接的两段连杆构成，所述反向可折叠桨叶（423）和反向导流罩（421）、相连的销轴两端各通过一反向连杆（422）和第二连接柱（455）通过销轴转动连接。