CN111022601B - 一种具备反向自锁能力的旋翼机倾转机构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具备反向自锁能力的旋翼机倾转机构，包括行星齿轮减速组件，换向组件和左右对称布置的倾转组件。行星齿轮减速组件的行星架为系统输入，太阳轮与箱体固定，输出齿轮与换向组件的换向轴相连；所述换向组件通过传动轴与左右两个倾转组件相连；倾转组件的外侧轴固定在箱体上；通过控制系统输入正反转实现倾转旋翼机模式切换。本发明利用齿轮和轴实现倾转组件的倾转轴同步倾转，稳定性好；且传动比大，具有反向自锁特性，无需额外机构锁定倾转；此外，本发明结构简单，构件较少，可靠性高。

Description

一种具备反向自锁能力的旋翼机倾转机构
技术领域
本发明涉及旋翼机技术领域，尤其涉及一种具备反向自锁能力的旋翼机倾转机构。
背景技术
倾转旋翼机是一种特殊的飞行器，在其每个翼尖都安装有一个旋翼。它既具有固定翼机一样的巡航速度，也具有传统直升机一样垂直起降、悬停等功能，集固定翼飞机和传统直升机优良性能于一身。因此，倾转旋翼机被认为是航空界发展前景和应用价值最高的机型之一。
国外，自上世纪70-80年代起就已经开展倾转旋翼机研制。在固定翼机的基础上，在机翼两侧分别添加两个可倾转旋翼。当旋翼处以垂直状态，倾转旋翼机的运动与直升机一样；当旋翼处于向前状态，倾转旋翼机的运动与固定翼机一样。
倾转机构是倾转旋翼机实现飞行姿态转换的关键执行部件。现有专利如：CN201010617072、CN201310412479、CN201710992073、CN201720317780、CN201810124341、CN201810258758中，在实现倾转动作过程中都无法实现反向自锁，因此都需要额外的机构锁定倾转。
因此，开发一种结构简单，可靠性高，具有高减速比并能实现反向自锁的倾转机构对倾转旋翼机的设计具有重要意义。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对背景技术中所涉及到的缺陷，提供一种具备反向自锁能力的旋翼机倾转机构。
本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：
一种具备反向自锁能力的旋翼机倾转机构，包括行星齿轮减速组件、换向组件、第一倾转组件和第二倾转组件；
所述行星齿轮减速组件包括输入轴、行星架、固定太阳轮、第一至第三行星齿轮和输出齿轮；
所述第一至第三行星齿轮设置在所述行星架上，均采用双联圆柱齿轮，且第一至第三行星齿轮的两齿轮分别位于行星架的两侧；
所述输入轴一端和所述行星架的中心垂直固连；
所述固定太阳轮采用空心圆柱齿轮，其套在所述输入轴上且和外界固定；所述输出齿轮采用圆柱齿轮；
所述第一至第三行星齿轮在行星架靠近输入轴一侧的齿轮均和所述固定太阳轮啮合，第一至第三行星齿轮在行星架远离输入轴一侧的齿轮均和所述输出齿轮啮合；所述输入轴、固定太阳轮、输出齿轮的转轴同轴；
所述换向组件包括换向轴、第一换向齿轮、第二换向齿轮、左换向齿轮和右换向齿轮；
所述换向轴和所述输出齿轮的转轴同轴固连；
所述第一换向齿轮、第二换向齿轮均采用空心锥齿轮，且第一换向齿轮、第二换向齿轮同轴固定在所述换向轴上；所述左换向齿轮、右换向齿轮均采用锥齿轮；
所述左换向齿轮和所述第一换向齿轮啮合，所述右换向齿轮和所述第二换向齿轮啮合；所述左换向齿轮的转轴和右换向齿轮的转轴分别位于换向轴的两侧且同轴；所述第一换向齿轮、左换向齿轮的齿数比等于第二换向齿轮、右换向齿轮的齿数比；
所述第一倾转组件、第二倾转组件均包含传动齿轮、传动轴、倾转齿轮、倾转轴、固定齿轮和固定轴，其中，所述传动齿轮、倾转齿轮、固定齿轮均采用锥齿轮；所述传动轴一端和所述传动齿轮的转轴同轴固连；所述倾转轴的一端和所述倾转齿轮的转轴同轴固连，另一端接外界输出；所述固定轴的一端和所述固定齿轮同轴固连，另一端和外界固定；所述固定轴、传动轴位于倾转轴的两侧且同轴；所述倾转齿轮分别和所述传动齿轮、固定齿轮啮合；
所述第一倾转组件中传动轴的另一端和所述左换向齿轮的转轴同轴固连，所述第二倾转组件中传动轴的另一端和所述右换向齿轮的转轴同轴固连。
作为本发明一种具备反向自锁能力的旋翼机倾转机构进一步的优化方案，所述换向组件中的第一换向齿轮、第二换向齿轮均采用圆柱齿轮替代，换向组件中的左换向齿轮、右换向齿轮均采用面齿轮替代。
作为本发明一种具备反向自锁能力的旋翼机倾转机构进一步的优化方案，所述第一倾转组件和第二倾转组件中的传动齿轮、固定齿轮均采用面齿轮替代，且第一倾转组件和第二倾转组件中的倾转齿轮采用圆柱齿轮替代。
作为本发明一种具备反向自锁能力的旋翼机倾转机构进一步的优化方案，所述行星齿轮减速组件上设有用于将行星架、固定太阳轮、第一至第三行星齿轮包含在内且能够让输入轴、换向轴伸入的行星轮系箱体；
所述换向组件上设有用于将第一换向齿轮、第二换向齿轮、左换向齿轮、右换向齿轮包含在内且能够让换向轴、第一倾转组件的传动轴、第二倾转组件的传动轴伸入的换向齿轮箱；
所述第一倾转组件、第二倾转组件上均设有用于将传动齿轮、倾转齿轮、固定齿轮包含在内且能够让传动轴、固定轴伸入的倾转齿轮箱，倾转齿轮箱上还设有倾转轴能够让倾转轴进行90°倾转的倾转槽。
本发明还公开了另一种具备反向自锁能力的旋翼机倾转机构，包括行星齿轮减速组件、换向组件、第一倾转组件和第二倾转组件；
所述行星齿轮减速组件包括输入轴、行星架、固定太阳轮、第一至第三行星齿轮和输出齿轮；
所述第一至第三行星齿轮设置在所述行星架上，均采用双联圆柱齿轮，且第一至第三行星齿轮的两齿轮分别位于行星架的两侧；
所述输入轴一端和所述行星架的中心垂直固连；
所述固定太阳轮采用空心圆柱齿轮，其套在所述输入轴上且和外界固定；所述输出齿轮采用圆柱齿轮；
所述第一至第三行星齿轮在行星架靠近输入轴一侧的齿轮均和所述固定太阳轮啮合，第一至第三行星齿轮在行星架远离输入轴一侧的齿轮均和所述输出齿轮啮合；所述输入轴、固定太阳轮、输出齿轮的转轴同轴；
所述换向组件包括换向轴、第一换向齿轮、第二换向齿轮、左换向齿轮和右换向齿轮；
所述换向轴和所述输出齿轮的转轴同轴固连；
所述第一换向齿轮、第二换向齿轮均采用空心锥齿轮，且第一换向齿轮、第二换向齿轮同轴固定在所述换向轴上；所述左换向齿轮、右换向齿轮均采用锥齿轮；
所述左换向齿轮和所述第一换向齿轮啮合，所述右换向齿轮和所述第二换向齿轮啮合；所述左换向齿轮的转轴和右换向齿轮的转轴分别位于换向轴的两侧且同轴；所述第一换向齿轮、左换向齿轮的齿数比等于第二换向齿轮、右换向齿轮的齿数比；
所述第一倾转组件、第二倾转组件均包含传动轴和倾转轴，其中，所述倾转轴一端和所述传动轴垂直固连，另一端接外界输出；
所述第一倾转组件中传动轴的另一端和所述左换向齿轮的转轴同轴固连，所述第二倾转组件中传动轴的另一端和所述右换向齿轮的转轴同轴固连。
作为该另一种具备反向自锁能力的旋翼机倾转机构进一步的优化方案，所述换向组件中的第一换向齿轮、第二换向齿轮均采用圆柱齿轮替代，换向组件中的左换向齿轮、右换向齿轮均采用面齿轮替代。
作为该另一种具备反向自锁能力的旋翼机倾转机构进一步的优化方案，所述行星齿轮减速组件上设有用于将行星架、固定太阳轮、第一至第三行星齿轮包含在内且能够让输入轴、换向轴伸入的行星轮系箱体；
所述换向组件上设有用于将第一换向齿轮、第二换向齿轮、左换向齿轮、右换向齿轮包含在内且能够让换向轴、第一倾转组件的传动轴、第二倾转组件的传动轴伸入的换向齿轮箱。本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
1. 本发明利用行星轮系，传动比大，具有反向自锁功能；
2. 本发明利用齿轮和轴实现倾转组件的倾转轴同步倾转，稳定性好；
3. 本发明通过齿轮和轴实现旋翼倾转，结构简单，构件较少，可靠性高；
4. 本发明控制输入转速方向即可实现倾转旋翼机模式的切换。
附图说明
图1为本发明第一种实施例的结构示意图；
图2为本发明第一种实施例中换向组件采用面齿轮副倾转机构的结构示意图；
图3为本发明第一种实施例中倾转组件采用面齿轮副倾转机构的结构示意图；
图4为本发明第一种实施例中换向组件、倾转组件均采用面齿轮副倾转机构的结构示意图；
图5为本发明第二种实施例的结构示意图；
图6为本发明第二种实施例中换向组件采用面齿轮副倾转机构的结构示意图；
图7为本发明第一种实施例带箱体的结构示意图。
图中，1-输入轴，2-行星轮系箱体，3-固定太阳轮，4-第一行星齿轮，5-第二行星齿轮，6-第三行星齿轮，7-输出齿轮，8-换向轴，9-换向齿轮箱，10-第一换向齿轮，11-第二换向齿轮，12-左换向齿轮，13-右换向齿轮，14-第一倾转组件的传动轴，15-第二倾转组件的传动轴，16-第一倾转组件的倾转齿轮箱，17-第二倾转组件的倾转齿轮箱，18-第一倾转组件的传动齿轮，19-第一倾转组件的倾转齿轮，20-第一倾转组件的倾转轴，21-第一倾转组件的固定齿轮，22-第一倾转组件的固定轴，23-第二倾转组件的传动齿轮，24-第二倾转组件的倾转齿轮，25-第二倾转组件的倾转轴，26-第二倾转组件的固定齿轮，27-第二倾转组件的固定轴。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：
本发明可以以许多不同的形式实现，而不应当认为限于这里所述的实施例。相反，提供这些实施例以便使本公开透彻且完整，并且将向本领域技术人员充分表达本发明的范围。在附图中，为了清楚起见放大了组件。
如图1所示，本发明公开了一种具备反向自锁能力的旋翼机倾转机构，包括行星齿轮减速组件、换向组件、第一倾转组件和第二倾转组件；
行星齿轮减速组件包括输入轴、行星架、固定太阳轮、第一至第三行星齿轮和输出齿轮；
第一至第三行星齿轮设置在行星架上，均采用双联圆柱齿轮，且第一至第三行星齿轮的两齿轮分别位于行星架的两侧；
输入轴一端和行星架的中心垂直固连；
固定太阳轮采用空心圆柱齿轮，其套在输入轴上且和外界固定；输出齿轮采用圆柱齿轮；
第一至第三行星齿轮在行星架靠近输入轴一侧的齿轮均和固定太阳轮啮合，第一至第三行星齿轮在行星架远离输入轴一侧的齿轮均和输出齿轮啮合；输入轴、固定太阳轮、输出齿轮的转轴同轴；
换向组件包括换向轴、第一换向齿轮、第二换向齿轮、左换向齿轮和右换向齿轮；
换向轴和输出齿轮的转轴同轴固连；
第一换向齿轮、第二换向齿轮均采用空心锥齿轮，且第一换向齿轮、第二换向齿轮同轴固定在换向轴上；左换向齿轮、右换向齿轮均采用锥齿轮；
左换向齿轮和第一换向齿轮啮合，右换向齿轮和第二换向齿轮啮合；左换向齿轮的转轴和右换向齿轮的转轴分别位于换向轴的两侧且同轴；第一换向齿轮、左换向齿轮的齿数比等于第二换向齿轮、右换向齿轮的齿数比；
第一倾转组件、第二倾转组件均包含传动齿轮、传动轴、倾转齿轮、倾转轴、固定齿轮和固定轴，其中，传动齿轮、倾转齿轮、固定齿轮均采用锥齿轮；传动轴一端和传动齿轮的转轴同轴固连；倾转轴的一端和倾转齿轮的转轴同轴固连，另一端接外界输出；固定轴的一端和固定齿轮同轴固连，另一端和外界固定；固定轴、传动轴位于倾转轴的两侧且同轴；倾转齿轮分别和传动齿轮、固定齿轮啮合；
第一倾转组件中传动轴的另一端和左换向齿轮的转轴同轴固连，第二倾转组件中传动轴的另一端和右换向齿轮的转轴同轴固连。
如图2所示，这种具备反向自锁能力的旋翼机倾转机构中，换向组件中的第一换向齿轮、第二换向齿轮能够采用圆柱齿轮替代，此时，换向组件中的左换向齿轮、右换向齿轮均采用面齿轮替代。
如图3、图4所示，这种具备反向自锁能力的旋翼机倾转机构中，第一倾转组件和第二倾转组件中的传动齿轮、固定齿轮能够采用面齿轮替代，此时，第一倾转组件和第二倾转组件中的倾转齿轮采用圆柱齿轮替代。
如图7所示，这种具备反向自锁能力的旋翼机倾转机构中，行星齿轮减速组件上可以设置用于将行星架、固定太阳轮、第一至第三行星齿轮包含在内且能够让输入轴、换向轴伸入的行星轮系箱体；
换向组件上可以设置用于将第一换向齿轮、第二换向齿轮、左换向齿轮、右换向齿轮包含在内且能够让换向轴、第一倾转组件的传动轴、第二倾转组件的传动轴伸入的换向齿轮箱；
第一倾转组件、第二倾转组件可以设置设有用于将传动齿轮、倾转齿轮、固定齿轮包含在内且能够让传动轴、固定轴伸入的倾转齿轮箱，倾转齿轮箱上还设有倾转轴能够让倾转轴进行90°倾转的倾转槽。
如图5所示，本发明还公开了另一种具备反向自锁能力的旋翼机倾转机构，包括行星齿轮减速组件、换向组件、第一倾转组件和第二倾转组件；
行星齿轮减速组件包括输入轴、行星架、固定太阳轮、第一至第三行星齿轮和输出齿轮；
第一至第三行星齿轮设置在行星架上，均采用双联圆柱齿轮，且第一至第三行星齿轮的两齿轮分别位于行星架的两侧；
输入轴一端和行星架的中心垂直固连；
固定太阳轮采用空心圆柱齿轮，其套在输入轴上且和外界固定；输出齿轮采用圆柱齿轮；
第一至第三行星齿轮在行星架靠近输入轴一侧的齿轮均和固定太阳轮啮合，第一至第三行星齿轮在行星架远离输入轴一侧的齿轮均和输出齿轮啮合；输入轴、固定太阳轮、输出齿轮的转轴同轴；
换向组件包括换向轴、第一换向齿轮、第二换向齿轮、左换向齿轮和右换向齿轮；
换向轴和输出齿轮的转轴同轴固连；
第一换向齿轮、第二换向齿轮均采用空心锥齿轮，且第一换向齿轮、第二换向齿轮同轴固定在换向轴上；左换向齿轮、右换向齿轮均采用锥齿轮；
左换向齿轮和第一换向齿轮啮合，右换向齿轮和第二换向齿轮啮合；左换向齿轮的转轴和右换向齿轮的转轴分别位于换向轴的两侧且同轴；第一换向齿轮、左换向齿轮的齿数比等于第二换向齿轮、右换向齿轮的齿数比；
第一倾转组件、第二倾转组件均包含传动轴和倾转轴，其中，倾转轴一端和传动轴垂直固连，另一端接外界输出；
第一倾转组件中传动轴的另一端和左换向齿轮的转轴同轴固连，第二倾转组件中传动轴的另一端和右换向齿轮的转轴同轴固连。
如图6所示，该第二种具备反向自锁能力的旋翼机倾转机构中，换向组件中的第一换向齿轮、第二换向齿轮也可以采用圆柱齿轮替代，此时，换向组件中的左换向齿轮、右换向齿轮均采用面齿轮替代。
该第二种具备反向自锁能力的旋翼机倾转机构中，行星齿轮减速组件上可以设置用于将行星架、固定太阳轮、第一至第三行星齿轮包含在内且能够让输入轴、换向轴伸入的行星轮系箱体；换向组件上可以设置用于将第一换向齿轮、第二换向齿轮、左换向齿轮、右换向齿轮包含在内且能够让换向轴、第一倾转组件的传动轴、第二倾转组件的传动轴伸入的换向齿轮箱。
本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种具备反向自锁能力的旋翼机倾转机构，其特征在于，包括行星齿轮减速组件、换向组件、第一倾转组件和第二倾转组件；
所述行星齿轮减速组件包括输入轴、行星架、固定太阳轮、第一至第三行星齿轮和输出齿轮；
所述第一至第三行星齿轮设置在所述行星架上，均采用双联圆柱齿轮，且第一至第三行星齿轮的两齿轮分别位于行星架的两侧；
所述输入轴一端和所述行星架的中心垂直固连；
所述固定太阳轮采用空心圆柱齿轮，其套在所述输入轴上且和外界固定；所述输出齿轮采用圆柱齿轮；
所述第一至第三行星齿轮在行星架靠近输入轴一侧的齿轮均和所述固定太阳轮啮合，第一至第三行星齿轮在行星架远离输入轴一侧的齿轮均和所述输出齿轮啮合；所述输入轴、固定太阳轮、输出齿轮的转轴同轴；
所述换向组件包括换向轴、第一换向齿轮、第二换向齿轮、左换向齿轮和右换向齿轮；
所述换向轴和所述输出齿轮的转轴同轴固连；
所述第一换向齿轮、第二换向齿轮均采用空心锥齿轮，且第一换向齿轮、第二换向齿轮同轴固定在所述换向轴上；所述左换向齿轮、右换向齿轮均采用锥齿轮；
所述左换向齿轮和所述第一换向齿轮啮合，所述右换向齿轮和所述第二换向齿轮啮合；所述左换向齿轮的转轴和右换向齿轮的转轴分别位于换向轴的两侧且同轴；所述第一换向齿轮、左换向齿轮的齿数比等于第二换向齿轮、右换向齿轮的齿数比；
所述第一倾转组件、第二倾转组件均包含传动齿轮、传动轴、倾转齿轮、倾转轴、固定齿轮和固定轴，其中，所述传动齿轮、倾转齿轮、固定齿轮均采用锥齿轮；所述传动轴一端和所述传动齿轮的转轴同轴固连；所述倾转轴的一端和所述倾转齿轮的转轴同轴固连，另一端接外界输出；所述固定轴的一端和所述固定齿轮同轴固连，另一端和外界固定；所述固定轴、传动轴位于倾转轴的两侧且同轴；所述倾转齿轮分别和所述传动齿轮、固定齿轮啮合；
所述第一倾转组件中传动轴的另一端和所述左换向齿轮的转轴同轴固连，所述第二倾转组件中传动轴的另一端和所述右换向齿轮的转轴同轴固连。
2.根据权利要求1所述的具备反向自锁能力的旋翼机倾转机构，其特征在于，所述换向组件中的第一换向齿轮、第二换向齿轮均采用圆柱齿轮替代，换向组件中的左换向齿轮、右换向齿轮均采用面齿轮替代。
3.根据权利要求1所述的具备反向自锁能力的旋翼机倾转机构，其特征在于，所述第一倾转组件和第二倾转组件中的传动齿轮、固定齿轮均采用面齿轮替代，且第一倾转组件和第二倾转组件中的倾转齿轮采用圆柱齿轮替代。
4.根据权利要求2所述的具备反向自锁能力的旋翼机倾转机构，其特征在于，所述第一倾转组件和第二倾转组件中的传动齿轮、固定齿轮均采用面齿轮替代，且第一倾转组件和第二倾转组件中的倾转齿轮采用圆柱齿轮替代。
5.根据权利要求1至4中任一所述的具备反向自锁能力的旋翼机倾转机构，其特征在于，所述行星齿轮减速组件上设有用于将行星架、固定太阳轮、第一至第三行星齿轮包含在内且能够让输入轴、换向轴伸入的行星轮系箱体；
所述换向组件上设有用于将第一换向齿轮、第二换向齿轮、左换向齿轮、右换向齿轮包含在内且能够让换向轴、第一倾转组件的传动轴、第二倾转组件的传动轴伸入的换向齿轮箱；
所述第一倾转组件、第二倾转组件上均设有用于将传动齿轮、倾转齿轮、固定齿轮包含在内且能够让传动轴、固定轴伸入的倾转齿轮箱，倾转齿轮箱上还设有倾转轴能够让倾转轴进行90°倾转的倾转槽。
6.一种具备反向自锁能力的旋翼机倾转机构，其特征在于，包括行星齿轮减速组件、换向组件、第一倾转组件和第二倾转组件；
所述行星齿轮减速组件包括输入轴、行星架、固定太阳轮、第一至第三行星齿轮和输出齿轮；
所述第一至第三行星齿轮设置在所述行星架上，均采用双联圆柱齿轮，且第一至第三行星齿轮的两齿轮分别位于行星架的两侧；
所述输入轴一端和所述行星架的中心垂直固连；
所述固定太阳轮采用空心圆柱齿轮，其套在所述输入轴上且和外界固定；所述输出齿轮采用圆柱齿轮；
所述第一至第三行星齿轮在行星架靠近输入轴一侧的齿轮均和所述固定太阳轮啮合，第一至第三行星齿轮在行星架远离输入轴一侧的齿轮均和所述输出齿轮啮合；所述输入轴、固定太阳轮、输出齿轮的转轴同轴；
所述换向组件包括换向轴、第一换向齿轮、第二换向齿轮、左换向齿轮和右换向齿轮；
所述换向轴和所述输出齿轮的转轴同轴固连；
所述第一换向齿轮、第二换向齿轮均采用空心锥齿轮，且第一换向齿轮、第二换向齿轮同轴固定在所述换向轴上；所述左换向齿轮、右换向齿轮均采用锥齿轮；
所述左换向齿轮和所述第一换向齿轮啮合，所述右换向齿轮和所述第二换向齿轮啮合；所述左换向齿轮的转轴和右换向齿轮的转轴分别位于换向轴的两侧且同轴；所述第一换向齿轮、左换向齿轮的齿数比等于第二换向齿轮、右换向齿轮的齿数比；
所述第一倾转组件、第二倾转组件均包含传动轴和倾转轴，其中，所述倾转轴一端和所述传动轴垂直固连，另一端接外界输出；
所述第一倾转组件中传动轴的另一端和所述左换向齿轮的转轴同轴固连，所述第二倾转组件中传动轴的另一端和所述右换向齿轮的转轴同轴固连。
7.根据权利要求6所述的具备反向自锁能力的旋翼机倾转机构，其特征在于，所述换向组件中的第一换向齿轮、第二换向齿轮均采用圆柱齿轮替代，换向组件中的左换向齿轮、右换向齿轮均采用面齿轮替代。
8.根据权利要求6或7所述的具备反向自锁能力的旋翼机倾转机构，其特征在于，所述行星齿轮减速组件上设有用于将行星架、固定太阳轮、第一至第三行星齿轮包含在内且能够让输入轴、换向轴伸入的行星轮系箱体；
所述换向组件上设有用于将第一换向齿轮、第二换向齿轮、左换向齿轮、右换向齿轮包含在内且能够让换向轴、第一倾转组件的传动轴、第二倾转组件的传动轴伸入的换向齿轮箱。
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