CN111268115B - 面齿轮构型共轴双旋翼变速传动机构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种面齿轮构型共轴双旋翼变速传动机构。其包括和变速输出单元；分扭传动单元包括发动机动力通过输入轴圆柱齿轮传入系统，并经过三级分流汇入由推力轴承支撑的共轴面齿轮，实现换向与功率汇流；变速输出单元包括上面齿轮通过与第一输出轴将功率传入下旋翼；下面齿轮功率通过第二输出轴传递给行星变速机构的太阳轮，再通过与行星架固连且穿过第一、第二输出轴的第三输出轴传递给上旋翼作变速旋转。本发明所述传动机构技术上易于实现，具有结构紧凑、可靠性高、传动比大及传递效率高等特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种直升机的动力传动系统，具体涉及一种面齿轮构型共轴双旋翼变速传动机构。
背景技术
高速直升机的飞行速度可达400km/h以上，其主要构型通常为共轴主旋翼带尾桨构型。直升机在高速前飞时为避免前行桨叶激波，需降低旋翼转速。降低旋翼转速可以通过发动机变速和传动系统变速来实现，发动机的正常工作的转速范围较小，通过降发动机转速来降低旋翼转速的幅度很有限，因此传动系统变速十分必要。目前，航空用传动变速装置可分为两类：一类为离合器变速装置，主要利用超越离合器的差速超越性能来实现两种不同转速的输出。另一类为差动行星变速装置，主要通过控制齿圈的速度来实现不同转速的输出。变传动比的传动方案虽然能从原理上实现，但还存在一些技术难点。若采用离合器变速装置方案，需攻克多盘离合器控制、过渡过程中离合器的摩擦、冲击及功率丢失等技术难点；而采用差动行星传动方案，则需要另外一个可变速的驱动单元。同时，变速过程的发动机控制和飞行控制也需要探索验证。此外，可变速比的传动系统会导致零部件数量增加，传动系统的质量增加，使传动系统的可靠性和效率降低。因此，在研制高速直升机时，对传动系统进行重点攻关，充分发挥前行桨叶的升力潜力，突破常规构型直升机前飞速度的限制，是高速直升机的关键技术所在。
发明内容
有鉴于此，本发明为解决现有技术存在的高速直升机飞行速度受限，可靠性差与效率低等问题，提供一种面齿轮构型共轴双旋翼变速传动机构。
为解决现有技术存在的问题，本发明的技术方案是：一种面齿轮构型共轴双旋翼变速传动机构，其特征在于：包括分扭传动单元和变速输出单元；所述分扭传动单元包括I级分扭传动、II级分扭传动和III级分扭传动；
所述I级分扭传动包括动力输入齿轮和两个分扭面齿轮，动力输入齿轮同时与两个分扭面齿轮啮合，实现一级传动；
所述II级分扭传动包括两个二级分扭小齿轮和四个二级分扭大齿轮，每个二级分扭小齿轮与一个分扭面齿轮共轴，并且同时与两个二级分扭大齿轮啮合实现二级传递；
所述III级分扭传动包括四个三级分扭小齿轮和八个三级分扭大齿轮，每个三级分扭小齿轮与一个二级分扭大齿轮共轴，并且同时与两个三级分扭大齿轮啮合，实现三级传递；
所述变速输出单元包括背靠背的上下面齿轮；所述上面齿轮与四个三级分扭大齿轮啮合，并与第一输出轴固连；所述下面齿轮与另外四个三级分扭大齿轮啮合，并通过第二输出轴与太阳轮固连，带动行星架，所述行星架与第三输出轴固连，完成动力的变速双向输出。
进一步，上面齿轮还与上尾翼齿轮啮合，下面齿轮还与下尾翼齿轮啮合。
进一步，上下面齿轮之间设置有推力轴承。
进一步，第一输出轴、第二输出轴和第三输出轴为空心轴，且第三输出轴两端带有花键；第一输出轴孔径和第二输出轴孔径均大于第三输出轴轴径，第三输出轴从第一输出轴和第二输出轴中心穿过且高于第一输出轴。
进一步，分扭传动单元所有齿轮轴线与上下面齿轮轴线垂直；所述第一输出轴和第三输出轴的转速不等且转向相反。
进一步，分扭传动单元至少设置有1个，采用多路输入时，每路构型相同且并沿圆周均匀布置。
与现有技术相比，本发明的优点如下：
1、本发明分扭传动单元为三级定轴轮系，采用轴-轴承-齿轮一体化设计，有效的降低了齿轮传递载荷及系统质量，使得系统结构紧凑且可靠性高；
2、本发明通过由推力轴承之支撑的共轴面齿轮同时实现动力的减速与换向功能，相对于采用锥齿轮换向机构的传统构型，其结构简单、安装方便且稳定性好；
3、本发明整个传动系统空间布置层次明显，分扭传动与上下面齿轮同处于上层且沿圆周呈块状布置，行星变速装置位于下层，有助于减速器的模块化设计，便于安装与拆卸维修；
4、本发明在实现双旋翼的变速传动方法中，采用行星变速装置方案，传动平稳，可明显减少系统的摩擦与冲击，同时还具有较大的传动比，易于满足高速直升机高速飞行时采用较低的转速输出的要求，解决了传统的离合器变速装置方案存在摩擦、冲击及功率丢失等技术问题。
5、本发明最后一级使用尺寸较大的共轴面齿轮，所以输出轴的直径可以设计得比较大，更容易在输出轴内布置相关装置，如内操纵装置、防除冰装置和测试设备等。
附图说明：
图1为本发明单发动机输入的面齿轮构型共轴双旋翼变速传动机构的结构示意图；
图2为本发明双发动机输入的面齿轮构型共轴双旋翼变速传动机构的正等侧视图；
图3为本发明双发动机输入的面齿轮构型共轴双旋翼变速传动机构的俯视图；
图4为本发明双发动机输入的面齿轮构型共轴双旋翼变速传动机构与双旋翼组合的结构示意图；
附图标记：1、动力输入轴，2、一级分扭圆柱齿轮，3、第一一级分扭面齿轮，4、第二一级分扭面齿轮，5、第一二级小分扭齿轮，6、第二二级小分扭齿轮，7、第一二级大分扭齿轮，8、第二二级大分扭齿轮，9、第三二级大分扭齿轮，10、第四二级分扭大齿轮，11、第一三级小分扭齿轮，12、第二三级小分扭齿轮，13、第三三级小分扭齿轮，14、第四三级小分扭齿轮，15、第一三级大齿轮，16、第二III级大齿轮，17、第三三级大分扭齿轮，18、第四三级大分扭齿轮，19、第五三级大分扭齿轮，20、第六三级大分扭齿轮，21、第七三级大分扭齿轮，22、第八三级大分扭齿轮，23、上面齿轮，24、下面齿轮，25、推力轴承，26、第一输出轴，27、第二输出轴，28、第三输出轴，29、上尾翼齿轮，30、下尾翼齿轮，31、太阳轮，32、行星轮，33、内齿圈，34、行星架， 35、上旋翼，36、下旋翼。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例一：
本实施例提供一种但发动机输入的面齿轮构型共轴双旋翼变速传动机构，如图1所示：包括分扭传动单元和变速输出单元；所述分扭传动单元包括动力输入轴1，所述动力输入轴1固连一级分扭圆柱齿轮2，实现一级传递；所述一级分扭圆柱齿轮2与第一一级分扭面齿轮3和第二一级分扭面齿轮4同时啮合，并采用径向浮动支撑，完成功率的一次分流；所述第一一级分扭面齿轮3和第二一级分扭面齿轮4分别通过分扭轴与第一二级小分扭齿轮5和第二二级小分扭齿轮6固连，实现二级传递；所述第一二级小分扭齿轮5与第一二级大分扭齿轮7和第二二级大分扭齿轮8同时啮合；所述第二二级小分扭齿轮6与第三二级大分扭齿轮9和第四二级分扭大齿轮10同时啮合，完成功率的二次分流；所述第一二级大分扭齿轮7、第二二级大分扭齿轮8、第三二级大分扭齿轮9 和第四二级大分扭齿轮10分别通过双联轴与第一三级小分扭齿轮11、第二三级小分扭齿轮12、第三三级小分扭齿轮13和第四三级小分扭齿轮14固连，实现三级传递；所述第一三级小分扭齿轮11与第一三级大齿轮15和第二III级大齿轮16同时啮合；所述第二三级小分扭齿轮12与第三三级大分扭齿轮17和第四三级大分扭齿轮18同时啮合；所述第三三级小分扭齿轮13与第五三级大分扭齿轮19和第六三级大分扭齿轮20同时啮合；所述第四三级小分扭齿轮14 与第七三级大分扭齿轮21和第八三级大分扭齿轮22同时啮合，完成功率的三次分流。
上述第一三级大齿轮15、第二III级大齿轮16、第五三级大分扭齿轮19 和第六三级大分扭齿轮20与变速输出单元的上面齿轮23同时啮合；第三三级大分扭齿轮17、第四三级大分扭齿轮18、第七三级大分扭齿轮21和第八三级大分扭齿轮22与变速输出单元的下面齿轮24同时啮合，完成功率汇流传递；
上述上面齿轮23和下面齿轮24之间通过推力轴承25支撑，实现同轴对转功能，上面齿轮23和下面齿轮24分别与第一输出轴26和第二输出轴27固连，实现功率的反向双输出，同时上面齿轮23和下面齿轮24与上尾翼齿轮29和下尾翼齿轮30啮合，并通过传动轴完成动力的尾部输出；
上述上面齿轮23将功率通过第一输出轴26传递给下旋翼旋；下面齿轮24 通过第二输出轴27与太阳轮31固连，将功率传递给行星减速装置；所述太阳轮31通过与行星轮32和内齿圈33之间的配合关系，带动行星架34转动，再由行星架34通过花键与第三输出轴28固连，将功率传递给上旋翼，实现双旋翼变速传动；
上述输出轴为空心轴，且第三输出轴28两端带有花键；所述第一输出轴孔径和第二输出轴孔径均大于第三输出轴轴径，第三输出轴从第一输出轴和第二输出轴中心穿过且高于第一输出轴；
上述分扭传动单元所有齿轮轴线与上下面齿轮轴线垂直；所述第一输出轴和第三输出轴的转速不等且转向相反。
实施例二：
本实施例提供的双发动机输入的面齿轮构型共轴双旋翼变速传动机构，如图2和图3所示：本实施例结构与实施例一结构相同，不同点在于，本实施例采用双发动力输入，即拥有两路分扭传动单元，两路分扭传动单元构型相同，且沿圆周呈对称或近似对称分布。
如图3所示，在实施例二的基础上增加了与第一输出轴26连接的下旋翼36和与第三输出轴28连接的上旋翼35，其余结构与实施例二相同。
本发明具有四次功率分汇流，主要包括三级定轴轮系的三次功率分流传动，以及由三级分扭大齿轮与上下面齿轮啮合完成的一次功率汇流。该机构同时形成三路动力输出，包括上面齿轮传递给上旋翼的动力输出和下面齿轮经由行星减速装置传递给上旋翼的动力输出，以及尾翼齿轮传递给尾桨的动力输出，从而形成直升机的升力系统和推力系统。
以上所述仅是本发明的优选实施例，并非用于限定本发明的保护范围，应当指出，对本技术领域的普通技术人员在不脱离本发明原理的前提下，对其进行若干改进与润饰，均应视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.面齿轮构型共轴双旋翼变速传动机构，其特征在于：包括分扭传动单元和变速输出单元；所述分扭传动单元包括I级分扭传动、II级分扭传动和III级分扭传动；
所述I级分扭传动包括动力输入齿轮和两个分扭面齿轮，动力输入齿轮同时与两个分扭面齿轮啮合，实现一级传动；
所述II级分扭传动包括两个二级分扭小齿轮和四个二级分扭大齿轮，每个二级分扭小齿轮与一个分扭面齿轮共轴，并且同时与两个二级分扭大齿轮啮合实现二级传递；
所述III级分扭传动包括四个三级分扭小齿轮和八个三级分扭大齿轮，每个三级分扭小齿轮与一个二级分扭大齿轮共轴，并且同时与两个三级分扭大齿轮啮合，实现三级传递；
所述变速输出单元包括背靠背的上下面齿轮，上下面齿轮之间通过推力轴承支撑；所述上面齿轮与四个三级分扭大齿轮啮合，并与第一输出轴固连；所述下面齿轮与另外四个三级分扭大齿轮啮合，并通过第二输出轴与太阳轮固连，带动行星架，所述行星架与第三输出轴固连，完成动力的变速双向输出。
2.根据权利要求1所述的面齿轮构型共轴双旋翼变速传动机构，其特征在于：所述的上面齿轮还与上尾翼齿轮啮合，下面齿轮还与下尾翼齿轮啮合。
3.根据权利要求1或2所述的面齿轮构型共轴双旋翼变速传动机构，其特征在于：所述的上下面齿轮之间设置有推力轴承。
4.根据权利要求3所述的面齿轮构型共轴双旋翼变速传动机构，其特征在于：所述的第一输出轴、第二输出轴和第三输出轴为空心轴，且第三输出轴两端带有花键；第一输出轴孔径和第二输出轴孔径均大于第三输出轴轴径，第三输出轴从第一输出轴和第二输出轴中心穿过且高于第一输出轴。
5.根据权利要求4所述的面齿轮构型共轴双旋翼变速传动机构，其特征在于：所述的分扭传动单元所有齿轮轴线与上下面齿轮轴线垂直；所述第一输出轴和第三输出轴的转速不等且转向相反。
6.根据权利要求5所述的面齿轮构型共轴双旋翼变速传动机构，其特征在于：所述的分扭传动单元至少设置有1个，采用多路输入时，每路构型相同且并沿圆周均匀布置。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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