CN111392031A - 一种旋翼变距装置 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供了一种旋翼变距装置,该装置的倾斜盘定盘铰接安装在倾斜盘动盘上,且倾斜盘动盘通过关节轴承套于第一旋翼轴上;第一旋翼轴套设在调速器的第一输出端上,且第一旋翼轴的顶端固定安装有第一桨毂;第一桨毂与动盘H防扭臂的一端铰接;动盘H防扭臂的另一端与动盘A防扭臂的底端连接;动盘A防扭臂的顶端与倾斜盘动盘铰接;倾斜盘动盘与拉杆的一端铰接;倾斜盘定盘与舵机的一端铰接;舵机的另一端沿着调速器的周向铰接安装在调速器上;调速器与定盘H防扭臂的一端铰接;定盘H防扭臂的另一端和定盘A防扭臂的底端连接;定盘A防扭臂的顶端与倾斜盘定盘铰接,能够通过控制桨叶的桨距来改变直升机的飞行状态。
Description
技术领域
本发明涉及飞机技术领域,特别是涉及一种旋翼变距装置。
背景技术
直升机没有固定的尾翼和机翼,主要靠旋翼来产生起动力,也就是说,需要靠旋翼来提供直升机的悬停和升举的升力,也包括使机体前后各个方向运动的驱动力,可知,旋翼不仅提供直升机的升力,同时也是直升机的主要操纵面;
由上可见,直升机的飞行控制是靠旋翼实现的,其中,直升机的控制可分为垂直控制、方向控制、横向控制和纵向控制等,而控制的方式均是通过旋翼变距实现的,具体而言就是通过旋翼桨毂朝相应的方向倾斜,从而产生该方向的升力的水平分量达到控制飞行方向的目的。因此,在直升机飞行过程中,待需研制一种旋翼变距装置以通过控制桨叶的桨距来改变直升机的飞行状态,如起飞、爬行、前飞、后飞、转向和降落等。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种旋翼变距装置,实现通过控制桨叶的桨距来改变直升机的飞行状态。
具体技术方案如下:
本发明实施例提供一种旋翼变距装置,所述装置包括连接组件、第一桨毂、至少两个拉杆、动盘防扭臂、定盘防扭臂、旋翼轴、舵机、调速器、倾斜盘和关节轴承;其中,
所述动盘防扭臂包括:动盘H防扭臂和动盘A防扭臂;
所述定盘防扭臂包括:定盘H防扭臂和定盘A防扭臂;
所述倾斜盘包括倾斜盘动盘和倾斜盘定盘;
所述倾斜盘定盘铰接安装在倾斜盘动盘上,且倾斜盘动盘通过关节轴承套于第一旋翼轴上;
所述第一旋翼轴套设在所述调速器的第一输出端上,且所述第一旋翼轴的顶端固定安装有所述第一桨毂;
所述第一桨毂与所述动盘H防扭臂的一端铰接,且用于通过第一连接组件与桨叶连接;
所述动盘H防扭臂的另一端与所述动盘A防扭臂的底端连接,且所述动盘H防扭臂能够相对动盘A防扭臂转动;
所述动盘A防扭臂的顶端与所述倾斜盘动盘铰接;
所述倾斜盘动盘与所述拉杆的一端铰接;
所述拉杆的另一端,用于与桨叶铰接;
所述倾斜盘定盘与所述舵机的一端铰接;
所述舵机的另一端沿着所述调速器的周向铰接安装在所述调速器上;
所述调速器与所述定盘H防扭臂的一端铰接;
所述定盘H防扭臂的另一端和所述定盘A防扭臂的底端连接,且所述定盘H防扭臂能够相对定盘A防扭臂转动;
所述定盘A防扭臂的顶端与所述倾斜盘定盘铰接。
本发明的一个实施例中,所述装置还包括第二旋翼轴和第二桨毂,且所述第一旋翼轴和所述第二旋翼轴呈中空的杆状结构;
所述调速器的第二输出端套装在所述第二旋翼轴的输入端上,以带动所述第二旋翼轴相对所述第一旋翼轴独立转动,其中,所述第一旋翼轴以可相对所述第二旋翼轴转动的方式铰接安装在所述第二旋翼轴的外侧壁上;所述第二旋翼轴的顶端固定安装有所述第二桨毂;
所述第二桨毂用于通过第二连接组件与桨叶连接。
本发明的一个实施例中,所述调速器包括:第一箱体、发动机、调速机构和第一减速器;其中,
所述发动机的输出轴套设于所述调速机构的输入端内;
所述调速机构的第一输出轴安装于所述第一减速器的输入端,用于输出变化的转速或固定的转速;
所述第一减速器的两个输出端分别套设在传动对象的第二旋翼轴和第一旋翼轴上,以带动所述第二旋翼轴和所述第一旋翼轴相对独立转动;
发动机、调速机构和第一减速器安装于第一箱体内。
本发明的一个实施例中,所述调速器还包括:传动轴系和第二减速器;其中,
所述调速机构的第二输出轴与所述传动轴系的一端固连,用于输出固定的转速;
所述传动轴系的另一端与所述第二减速器的输入轴固连;
传动轴系和第二减速器安装于第一箱体内。
本发明的一个实施例中,所述调速机构包括:变速-定速箱和用于输出可变转速的变速箱;
所述变速-定速箱的第一输入端套设在所述发动机的输出轴上;
所述变速-定速箱的第二输入端与所述变速箱的输出端配合安装;
所述变速-定速箱的第一输出轴安装于所述第一减速器的输入端,用于输出变化的转速或固定的转速;
所述变速-定速箱的第二输出轴与所述传动轴系的一端固连,用于输出固定的转速。
本发明的一个实施例中,所述变速-定速箱包括:第一离合器、第二离合器、第一换向齿轮组、第二换向齿轮组、第三换向齿轮组、传递轴和行星轮系;
所述第一换向齿轮组的输入端套设在所述第一离合器的输出轴上;所述第一换向齿轮组的输出端套设在所述传递轴上;
所述第一离合器的输入端作为所述第一输入端套设在所述发动机的输出轴上;
所述传递轴在远离所述第一换向齿轮组的方向上依次套设于所述行星轮系的太阳轮内和所述第二换向齿轮组的一端内;
所述行星轮系的外齿圈作为所述第二输入端与所述变速箱配合安装;
所述行星轮系的行星架与所述第三换向齿轮组的一端固连;
所述第三换向齿轮组的另一端作为第一输出轴与所述第一减速器配合安装;
所述第二换向齿轮组的另一端与所述第二离合器的输入端配合安装;
所述第二离合器的输出轴作为所述第二输出轴与所述传动轴系固连。
进一步地,所述变速箱包括调速电机和调速齿轮;
其中,所述调速齿轮套设在所述调速电机的输出轴上;
所述调速电机与所述行星轮系的外齿圈啮合。
本发明的一个实施例中,所述第一减速器包括主动锥齿轮、第一从动锥齿轮和第二从动锥齿轮;
所述主动锥齿轮套设在所述第三换向齿轮组的另一端上,且分别与所述第一从动锥齿轮和所第二从动锥齿轮啮合;
所述第一从动锥齿轮和所述第二从动锥齿轮分别套设在所述第一桨毂和所述第二桨毂上。
本发明的一个实施例中,所述第二减速器包括减速器输入轴、减速器输出轴、主动齿轮和从动齿轮,所述主动齿轮的齿数小于所述从动齿轮的齿数;
所述减速器输入轴套设于所述主动齿轮内,并与所述传动轴系的一端固连;
所述主动齿轮与所述从动齿轮啮合;
所述从动齿轮套设在所述减速器输出轴上,并连接传动对象的尾推力螺旋桨。
本发明的一个实施例中,所述主动齿轮和所述从动齿轮均为渐开线圆柱齿轮。
本发明的一个实施例中,所述第二减速器还包括第一轴承的轴套和法兰,所述第一轴承的轴套套设在所述输入轴上,所述法兰固定套设在所述第一轴承的轴套上。
本发明的一个实施例中,所述第二减速器还包括第二轴承的轴套,所述第二轴承的轴套套设在所述输出轴的端部上。
本发明的一个实施例中,所述主动锥齿轮、所述第一从动锥齿轮和所述第二从动锥齿轮均为弧齿锥齿轮。
本发明的一个实施例中,所述第一桨叶的根部呈中空结构,贯穿所述第一桨叶根部外侧壁设有通孔M,且沿着所述第一桨叶的长度方向向所述第一桨叶的端口处连接有第一柔性梁,所述第一柔性梁的板面设有一通孔A,所述第一柔性梁端面的第一预设位置处设有通孔B,所述通孔B与所述通孔A相互贯通,所述通孔A的中心点与通孔M的中心点在同一轴线上;
所述装置还包括第一连接组件,所述第一连接组件包括:两个阻尼器、连接摇杆、轴承、轴承盖板、第一连接件和第二连接件;
所述连接摇杆为中间设有通孔的杆状结构,且所述杆状结构的两端分别在第二预设位置处设有限位片,所述限位片用于限制所述连接摇杆穿过所述阻尼器通孔的长度;
所述轴承置于所述连接摇杆的通孔内;
所述阻尼器,用于固定安装于所述桨叶根部外侧,且所述阻尼器的内孔与所述通孔M相通;
所述连接摇杆,用于穿过所述通孔M,使得所述轴承置于所述通孔A中,且所述连接摇杆的两端分别用于穿过两个所述阻尼器的通孔;
所述第二连接件的一端用于依次穿过所述通孔B、所述轴承和所述轴承盖板后与所述轴承盖板固连,另一端限位于所述通孔B的端口侧;
所述第一连接件一端与所述第一桨毂连接,另一端用于与所述第一柔性梁的板面固连。
本发明实施例提供的一种直升机旋翼变距装置,该装置的倾斜盘定盘铰接安装在倾斜盘动盘上,且倾斜盘动盘通过关节轴承套于第一旋翼轴上;第一旋翼轴套设在调速器的第一输出端上,且第一旋翼轴的顶端固定安装有第一桨毂,第一桨毂与动盘H防扭臂的一端铰接;动盘H防扭臂的另一端与动盘A防扭臂的底端连接,且动盘H防扭臂能够相对动盘A防扭臂转动;动盘A防扭臂的顶端与倾斜盘动盘铰接,倾斜盘动盘与拉杆的一端铰接;倾斜盘定盘与舵机的一端铰接;舵机的另一端沿着调速器的周向铰接安装在调速器上;调速器与定盘H防扭臂的一端铰接;定盘H防扭臂的另一端和定盘A防扭臂的底端连接;定盘A防扭臂的顶端与倾斜盘定盘铰接。可见,本发明实施例采用了第一柔性梁、定盘A防扭臂和定盘H防扭臂,应用本发明实施例提供的方案能够通过控制桨叶的桨距来改变直升机的飞行状态。当然,实施本发明的任一产品或必不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的第一种旋翼变距装置的结构示意图;
图2为本发明实施例提供的第二种旋翼变距装置的结构示意图;
图3为本发明实施例提供的调速器的结构示意图;
图4为本发明实施例提供的变速-定速箱的结构示意图;
图5为本发明实施例提供的第一减速器的结构示意图;
图6为本发明实施例提供的第二减速器的结构示意图;
图7为本发明实施例提供的桨叶根部连接组件的第一内部结构示意图;
图8为本发明实施例提供的桨叶根部连接组件的第二内部结构示意图;
图9为本发明实施例提供的桨叶根部连接组件的爆炸结构示意图。
其中,1-第一柔性梁,2-第一桨毂,3-拉杆,4-动盘防扭臂,5-定盘防扭臂,6-第一旋翼轴,7-舵机,8-调速器,9-倾斜盘,10-第二旋翼轴,11-第二桨毂,12-第二柔性梁,13-第一连接组件,41-动盘H防扭臂,42-动盘A防扭臂,51-定盘H防扭臂,52-定盘A防扭臂,81-第一箱体,82-发动机,83-调速机构,84-第一减速器,85-传动轴系,86-第二减速器,91-倾斜盘动盘,92-倾斜盘定盘,110-螺母,111-阻尼器,112-连接摇杆,113-轴承,114-轴承盖板,115-第一连接件,116-第二连接件,831-变速-定速箱,832-调速箱,8311-第一换向齿轮组,8312-第二换向齿轮组,8313-第三换向齿轮组,8314-传递轴,8315-行星轮系,8321-调速电机,8322-调速齿轮,83151-太阳轮,83152-外齿圈,83153-行星架,841-主动锥齿轮,842-第一从动锥齿轮,843-第二从动锥齿轮,861-减速器输入轴,862-减速器输出轴,863-主动齿轮,864-从动齿轮。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
参见图1,图1为本发明实施例提供的第一种旋翼变距装置的结构示意图,该装置包括第一柔性梁1、第一桨毂2、至少两个拉杆3、动盘防扭臂4、定盘防扭臂5、第一旋翼轴6、舵机7、调速器8、倾斜盘9和关节轴承;其中,上述动盘防扭臂4包括:动盘H防扭臂41和动盘A防扭臂42;
上述定盘防扭臂5包括:定盘H防扭臂51和定盘A防扭臂52;
上述倾斜盘9包括倾斜盘动盘91和倾斜盘定盘92;
上述倾斜盘定盘92铰接安装在所述倾斜盘动盘91上,且所述倾斜盘动盘91通过关节轴承套于所述第一旋翼轴6上;
上述第一旋翼轴6套设在上述调速器8的第一输出端上,且上述第一旋翼轴6的顶端固定安装有所述第一桨毂2;
上述第一桨毂2与上述动盘H防扭臂41的一端铰接,且通过第一柔性梁1与第一桨叶连接;
上述动盘H防扭臂41的另一端与上述动盘A防扭臂42的底端连接,且上述动盘H防扭臂41能够相对动盘A防扭臂42转动;
上述动盘A防扭臂42的顶端与上述倾斜盘动盘91铰接;
上述倾斜盘动盘91与上述拉杆3的一端铰接;
上述拉杆3的另一端,用于与桨叶铰接;
上述倾斜盘定盘92与上述舵机7的一端铰接;
上述舵机7的另一端沿着上述调速器8的周向铰接安装在上述调速器8上;
上述调速器8与上述定盘H防扭臂51的一端铰接;
上述定盘H防扭臂51的另一端和上述定盘A防扭臂52的底端连接,且上述定盘H防扭臂51能够相对定盘A防扭臂52转动;
上述定盘A防扭臂52的顶端与上述倾斜盘定盘92铰接。
其中,倾斜盘动盘91相对倾斜盘定盘92是独立运动的,也就是说,舵机7在实现上下伸缩运动时,能够带动所述倾斜盘定盘92向特定方向倾斜,从而带动倾斜盘动盘91向特定方向倾斜,而倾斜盘动盘92能够相对第一旋翼轴6转动,但倾斜盘定盘92是无法随倾斜盘动盘91转动的。
直升机飞行过程中,控制舵机7来调整倾斜盘定盘92的姿态,倾斜盘定盘92姿态的变化带动拉杆3运动,第一柔性梁1相对第一桨毂2发生扭转,拉杆3带动桨叶相对第一桨毂2运动,最终实现旋翼变距;动盘H防扭臂41、动盘A防扭臂42防止倾斜盘动盘91和第一桨毂2相对转动,定盘H防扭臂51、定盘A防扭臂52防止倾斜盘定盘92和调速器8相对转动。
上述第一柔性梁1具有一定的柔性,在外力的作用下会发生扭转变形。
另外,上述调速器可以是减速器,也可以输出两个相对独立转动的减速器,后续将后一种实施例进行详细描述。
如图2所示,上述舵机7的另一端沿着上述调速器8的周向铰接安装在上述调速器8上可以理解为上述舵机7的另一端沿着上述调速器8外壳的周向铰接安装在上述调速器8的外壳上。
由上可见,本发明实施例提供的第一种旋翼变距装置,该装置的倾斜盘定盘92铰接安装在倾斜盘动盘91上,且倾斜盘动盘91通过关节轴承套于第一旋翼轴6上;第一旋翼轴6套设在调速器8的第一输出端上,且第一旋翼轴6的顶端固定安装有第一桨毂;第一桨毂与动盘H防扭臂的一端铰接;动盘H防扭臂的另一端与动盘A防扭臂的底端连接,且动盘H防扭臂能够相对动盘A防扭臂转动;动盘A防扭臂的顶端与倾斜盘动盘铰接,倾斜盘动盘与拉杆的一端铰接;倾斜盘定盘与舵机的一端铰接;舵机的另一端沿着调速器的周向铰接安装在调速器上;调速器与定盘H防扭臂的一端铰接;定盘H防扭臂的另一端和定盘A防扭臂的底端连接;定盘A防扭臂的顶端与倾斜盘定盘铰接。可见,本发明实施例采用了第一柔性梁、定盘A防扭臂和定盘H防扭臂,应用本发明实施例提供的方案能够通过控制桨叶的桨距来改变直升机的飞行状态,不仅结构简单,还故障率低。
直升机上也可以是双旋翼直升机,基于此,如图2所示,在本发明的一个实施例中,上述装置还可以包括第二旋翼轴10和第二桨毂11,且所述第一旋翼轴6和所述第二旋翼轴10呈中空的杆状结构;
所述调速器2的第二输出端套装在所述第二旋翼轴10的输入端上,以带动所述第二旋翼轴10相对所述第一旋翼轴6独立转动,其中,所述第一旋翼轴6以可相对所述第二旋翼轴10转动的方式铰接安装在所述第二旋翼轴10的外侧壁上;所述第二旋翼轴10的顶端固定安装有所述第二桨毂11;
所述第二桨毂11用于通过第二连接组件9与桨叶连接。
其中,第一旋翼轴6的中空内部以相对转动的方式安装有第二旋翼轴10,相对转动的安装方式可以通过轴承实现。
第一连接组件和第二连接组件的结构可以相同,也可以不同,本发明实施例对此并不限定。
可见,本实施例的第一旋翼轴6和第二旋翼轴10呈中空的杆状结构;调速器2的第二输出端套装在所述第二旋翼轴10的输入端上,以带动所述第二旋翼轴10相对所述第一旋翼轴6独立转动,且所述第一旋翼轴6以可相对所述第二旋翼轴10转动的方式铰接安装在所述第二旋翼轴10的外侧壁上;所述第二旋翼轴10的顶端固定安装有所述第二桨毂11。能够实现直升机的双旋翼转动,可以提高直升机的升力和飞行速度。
在本发明的一个实施例中,如图3所示,该调速器8可以包括:第一箱体81、发动机82、调速机构83和第一减速器84;其中,
该发动机82的输出轴套设于该调速机构83的输入端内;
该调速机构83的第一输出轴安装于该第一减速器84的输入端,用于输出变化的转速或固定的转速;
第一减速器84的两个输出端分别套设在传动对象的第二旋翼轴10和第一旋翼轴6上,以带动所述第二旋翼轴10和所述第一旋翼轴6相对独立转动;
发动机82、调速机构83和第一减速器84安装于所述第一箱体81内。
其中,第一减速器84作为主减速器的两个输出端分别套设在第二旋翼轴10和第一旋翼轴6上,该第二桨毂11和第一桨毂2分别与直升机的上旋翼和下旋翼固连,从而可以实现双旋翼共轴反桨旋转。第二减速器作为尾减速器的输出端与推力螺旋桨固定配合安装,从而推动直升机前行;
基于上述示例,该调速器8的工作原理为:发送机82将动力输出至调速机构83,当调速机构83的第一输出轴输出高转速时,调速机构带动第一减速器高速转动,以使第一减速器输出高转速,从而第一减速器带动直升机的第二桨毂和第一桨毂分别以高转速转动,进而使得上旋翼和下旋翼以高转速旋转,调速机构83的第二输出轴输出固定的转速。
当调速机构83的第一输出轴输出固定的转速时,调速机构带动第一减速器以固定的转速转动,以使第一减速器输出固定的转速,从而第一减速器带动第二桨毂和第一桨毂分别以固定的转速转动,进而使得上旋翼和下旋翼以固定的转速旋转。
该第一减速器84的两个输出端分别通过该轴承套设在第二桨毂和第一桨毂上,使得第二桨毂和第一桨毂可相对独立运动。
可见,本实施例提供的发动机82的输出轴套设于该调速机构83的输入端内;该调速机构83的第一输出轴安装于该第一减速器84的输入端,该调速机构83的第二输出轴与该传动轴系4的一端固连,该传动轴系4的另一端与该第二减速器86的输入轴固连;该第一减速器84的两个输出端分别套设在传动对象的第二旋翼轴10和第一旋翼轴6上。本实施例提供的调速器设有调速机构,以使第一减速器输出变化的转速或固定的转速,从而能够使得直升机在上述两种气动环境下的尽可能达到最优的气动性能。
在本发明的一个实施例中,如图3所示,所述调速器8还包括:传动轴系85和第二减速器86;其中,
所述调速机构83的第二输出轴与所述传动轴系85的一端固连,用于输出固定的转速;
所述传动轴系85的另一端与所述第二减速器86的输入轴固连。
其中,第一减速器84作为主减速器的两个输出端分别套设在第二旋翼轴10和第一旋翼轴6上,该第二桨毂11和第一桨毂2分别与直升机的上旋翼和下旋翼固连,从而可以实现双旋翼共轴反桨旋转。第二减速器作为尾减速器的输出端与推力螺旋桨固定配合安装,从而推动直升机前行;
基于上述示例,该调速器的工作原理为:发送机82将动力输出至调速机构83,当调速机构83的第一输出轴输出高转速时,调速机构带动第一减速器高速转动,以使第一减速器输出高转速,从而第一减速器带动直升机的第二桨毂和第一桨毂分别以高转速转动,进而使得上旋翼和下旋翼以高转速旋转,调速机构83的第二输出轴输出固定的转速,调速机构83将固定的转速通过传动轴系传动至第二减速器,以使第二减速器输出固定的转速,从而第二减速器带动推力螺旋桨以固定的转速转动,推动直升机高速前进,从而实现了直升机的高速飞行。
当调速机构83的第一输出轴输出固定的转速时,调速机构带动第一减速器以固定的转速转动,以使第一减速器输出固定的转速,从而第一减速器带动第二桨毂和第一桨毂分别以固定的转速转动,进而使得上旋翼和下旋翼以固定的转速旋转,调速机构83的第二输出轴输出固定的转速,调速机构83将固定的转速通过传动轴系传递至第二减速器,第二减速器输出固定的转速;第二减速器带动推力螺旋桨转动,推动直升机稳定飞行,从而实现了直升机的稳定飞行。
该第一减速器84的两个输出端分别通过该轴承套设在第二桨毂和第一桨毂上,使得第二桨毂和第一桨毂可相对独立运动。
可见,本实施例提供的调速机构83将固定的转速通过传动轴系传动至第二减速器,以使第二减速器输出固定的转速,从而第二减速器带动推力螺旋桨以固定的转速转动,推动直升机高速前进,从而实现了直升机的高速飞行。
在本发明的一个实施例中,如图3所示,该调速机构83包括:变速-定速箱831和用于输出可变转速的变速箱832;
该变速-定速箱831的第一输入端套设在该发动机82的输出轴上;
该变速-定速箱831的第二输入端与该变速箱832的输出端配合安装;
该变速-定速箱831的第一输出轴安装于该第一减速器84的输入端,用于输出变化的转速或固定的转速;
该变速-定速箱831的第二输出轴与该传动轴系4的一端固连,用于输出固定的转速。
其中,变速箱832输出第一转速至变速-定速箱831的第二输入端,变速-定速箱831对第一转速进一步提升并以第一输出轴输出第二转速,当第一转速在加速时,则第二转速同时也会随着第一转速的加速而升高,从而使得第一减速器的第一输出轴输出高转速。当变速箱832关闭时,也就是变速箱832输出的第一转速为0,则变速-定速箱831的第一输出轴输出的第二转速为固定的转速,从而使得第一减速器的输出端输出固定的转速。
变速箱832通常是在发动机处于最大持续功率状态下启动。
可见,本实施例提供的调速机构包括变速-定速箱831和用于输出可变转速的变速箱832;该变速-定速箱831的第一输入端套设在该发动机82的输出轴上;该变速-定速箱831的第二输入端与该变速箱832的输出端配合安装;该变速-定速箱831的第一输出轴安装于该第一减速器84的输入端,该变速-定速箱831的第二输出轴与该传动轴系4的一端固连。该调速机构具有结构简单和操作方便的特点。
在本发明的一个实施例中,如图4所示,该变速-定速箱831包括:第一离合器、第二离合器、第一换向齿轮组8311、第二换向齿轮组8312、第三换向齿轮组8313、传递轴8314和行星轮系8315;
该第一换向齿轮组8311的输入端套设在该第一离合器的输出轴上;该第一换向齿轮组8311的输出端套设在该传递轴8314上;
该第一离合器的输入端作为该第一输入端套设在该发动机82的输出轴上;
该传递轴8314在远离该第一换向齿轮组8311的方向上依次套设于该行星轮系8315的太阳轮83151内和该第二换向齿轮组8312的一端内;
该行星轮系8315的外齿圈83152作为该第二输入端与该变速箱832配合安装;
该行星轮系8315的行星架83153与该第三换向齿轮组8313的一端固连;
该第三换向齿轮组8313的另一端作为第一输出轴与该第一减速器84配合安装;
该第二换向齿轮组8312的另一端与该第二离合器的输入端配合安装;
该第二离合器的输出轴作为该第二输出轴与该传动轴系4固连。
第一换向齿轮组8311和第二换向齿轮组8312除了具有改变动力传递方向的功能,还可以具有改变传动比的作用。
第三换向齿轮组8313具有改变动力传递方向的功能。
第一换向齿轮组8311、第二换向齿轮组8312和第三换向齿轮组8313可以均采用一对相互啮合的锥齿轮,以实现动力传动的稳定性。
上述行星轮系主要包括行星轮、太阳轮和行星架。其中,行星轮系既可自转,又可围绕太阳轮公转,行星轮的个数可以采用2~6个。行星轮均匀地分布在太阳轮的四周,几个行星轮既可共同承担载荷,以减小行星轮的齿轮尺寸,同时又可使各啮合处的径向分力和行星轮公转所产生的离心力得以平衡,以减小主轴承内的作用力,增加运转平稳性。
上述变速-定速箱831的工作原理为:发动机82通过第一离合器带动第一换向齿轮组转动,第一换向齿轮组改变发动机输出的动力的方向,并将改变方向后的动力通过传递轴分别传递至第二换向齿轮组和行星轮系,第二换向齿轮组改变传递轴传递的动力的方向,并将改变方向后的动力传递至传动轴系中,当变速箱832启动时,变速箱832通过改变外齿圈的转速来改变行星轮系的传动比,从而使得行星轮系的第一输出轴输出可变的转速,进而使得第一减速器输出可变的转速;当变速箱832关闭时,变速箱832输出的转速为0,则传递轴将固定的转速传输至行星轮系的太阳轮,行星轮系的第二输出轴输出固定的转速,从而使得第一减速器输出固定的转速。
可见,本实施例提供的变速-定速箱包括第一离合器、第二离合器、第一换向齿轮组、第二换向齿轮组、第三换向齿轮组、传递轴和行星轮系;第一换向齿轮组、第二换向齿轮组和第三换向齿轮组可起到改变动力的传递方向,使得动力能够按照所设定的方向传递,行星轮系相对定齿轮组,在实现相同的齿轮传动比时,不仅整体的体积小,同时能够主轴承内的作用力小、运转平稳性好,因此,应用本实施例提供的变速-定速箱既结构简单又可靠性高。
在本发明的一个实施例中,上述调速机构83还包括第二箱体,该第一离合器的输入端作为该第一输入端通过该第二箱体的第一通孔套设在该发动机82的输出轴上;
该第三换向齿轮组8313的另一端作为第一输出轴通过该第二箱体的第一通孔与该第一减速器84配合安装;
该第二离合器的输出轴作为该第二输出轴通过该第二箱体的第二通孔与该传动轴系4固连;
其中,该第一离合器、该第二离合器、该第一换向齿轮组8311、该第二换向齿轮组8312和该行星轮系8315均固定安装在该第二箱体内。
为了减重和散热,第二箱体上还可以设有减重孔和散热孔。
可见,本实施例的第二箱体不仅对箱体内的各个零部件起到固定作用,而且也能够对箱体内的各个零部件避免受外部使用环境的影响,延长各个零部件的使用寿命。
在本发明的一个实施例中,如图4所示,该变速箱832包括调速电机8321和调速齿轮8322;
其中,该调速齿轮8322套设在该调速电机8321的输出轴上;
该调速电机8321与该行星轮系8315的外齿圈83152啮合。
可见,本实施例的调速齿轮8322套设在该调速电机8321的输出轴上;该调速电机8321与该行星轮系8315的外齿圈83152啮合,该变速箱832不仅体积小、重量轻还传动精度高,且使用寿命长。
在本发明的一个实施例中,变速箱832包括还包括第三箱体,其中,该调速电机8321和调速齿轮8322固定安装在该第三箱体中。
其中,为了减重和散热,第三箱体上还可以设有减重孔和散热孔。
可见,本实施例的第三箱体不仅对箱体内的各个零部件起到固定作用,而且也能够对箱体内的各个零部件避免受外部使用环境的影响,延长各个零部件的使用寿命。
在本发明的一个实施例中,如图5所示,第一减速器84包括主动锥齿轮841、第一从动锥齿轮842和第二从动锥齿轮843;
该主动锥齿轮841套设在该第三换向齿轮组8313的另一端上,且分别与该第一从动锥齿轮842和所第二从动锥齿轮843啮合;
该第一从动锥齿轮842和该第二从动锥齿轮843分别套设在该第一旋翼轴6和该第二旋翼轴10上。
其中,锥齿轮具有如下诸多特点:寿命长、高负荷承载力、耐化学性强、耐腐蚀性强、降噪、减震、重量轻、成本低、易于成型和润滑性好,另外,锥齿轮可以实现两个垂直轴的传动。
由于弧齿锥齿轮与直齿锥齿轮相比,具有如下优点:
1、由于齿轮外形的特殊构造,使得两个齿轮在接触的时候,接触面会更加的大,所以它的接触比很大。也就是说,增加了重迭系数,减轻了冲击消耗,从而使传动更加平稳,同时也降低了噪音。
2、在转动的时候负荷比压大大降低,使得齿轮之间磨损非常均匀,这就相应增大了齿轮的负载能力,无形之间延长了使用寿命。
3、还可以根据实际情况实行大的传动比,甚至可以把小轮的齿数减少至5齿,通过这种方法,使得传动比大大增加。
4、齿轮之间可以进行齿面的研磨,这种方式能够大大降低噪音,较好的改善接触区,并能有效提高齿面光洁度,甚至磨齿精度可以达到5级。
基于上述弧齿锥齿轮具有传动效率高、传动比稳定、工作可靠、结构紧凑、节能省料、节省空间、耐磨损、寿命长和噪音小等诸多优点。因此该主动锥齿轮841、该第一从动锥齿轮842和该第二从动锥齿轮843均为弧齿锥齿轮。
可见,本实施例的第一减速器84包括主动锥齿轮841、第一从动锥齿轮842和第二从动锥齿轮843;该第一减速器84除具有锥齿轮的优点外,还具有结构紧凑和传动平稳的优点。
在本发明的一个实施例中,上述第一减速器84还包括第四箱体,其中,该主动锥齿轮841通过该第四箱体的第一通孔套设在该第三换向齿轮组8313的另一端上;
该第一从动锥齿轮842和该第二从动锥齿轮843通过该第四箱体的第二通孔分别套设在该第一旋翼轴6和该第二旋翼轴10上,其中,该主动锥齿轮841、该第一从动锥齿轮842和该第二从动锥齿轮843均固定安装在该第四箱体内。
其中,为了减重和散热,第四箱体上还可以设有减重孔和散热孔。
可见,本实施例的第四箱体不仅对箱体内的各个零部件起到固定作用,而且也能够对箱体内的各个零部件避免受外部使用环境的影响,延长各个零部件的使用寿命。
在本发明的一个实施例中,如图6所示,该第二减速器86包括减速器输入轴861、减速器输出轴862、主动齿轮863和从动齿轮864;主动齿轮的齿数小于从动齿轮的齿数;
该减速器输入轴861套设于该主动齿轮863内,并与该传动轴系4的一端固连;
该主动齿轮863与该从动齿轮864啮合;
该从动齿轮864套设在该减速器输出轴862上,并连接传动对象的尾推力螺旋桨。
其中,主动齿轮的齿数小于从动齿轮的齿数,可以将输入减速器输入轴861的转速通过主动齿轮863和从动齿轮864的传动比降低转速,并通过减速器输出轴862输出。
由于渐开线齿轮具有如下优点:1、传动的速度和功率范围很大,传动效率高,对齿轮可达98%至99.5%,而且渐开线齿轮的精度愈高,润滑愈好,效率愈高。
2、对中心距的敏感性小,即互换性好,装配和维修方便。
3、可以进行变为切削及各种修形、修缘,从而提高传动质量。
4、易于进行精密加工。
基于上述渐开线齿轮的优点,所以该主动齿轮863和该从动齿轮864可以选为渐开线圆柱齿轮。
可见,本实施例的第二减速器86包括减速器输入轴861、减速器输出轴862、主动齿轮863和从动齿轮864,本实施例的第二减速器86结构简单和紧凑。
在一种方式中,该第二减速器86还包括第五箱体,
该减速器输入轴861套设于该主动齿轮863内,并通过该第五箱体的第一通孔与该传动轴系4的一端固连;
该从动齿轮864套设在该减速器输出轴862上,并通过该第五箱体的第二通孔连接传动对象的尾推力螺旋桨;其中,该主动齿轮863与该从动齿轮864均固定置于该第五箱体内。
该第一轴承的轴套套设在该输入轴上,并与该第四箱体的第一通孔的侧壁固连,该法兰固定套设在该第一轴承的轴套上。
该第二轴承的轴套套设在该输出轴的端部上,并与该第四箱体的第二通孔的侧壁固连。
其中,为了减重和散热,第五箱体上还可以设有减重孔和散热孔。
可见,本实施例的第五箱体不仅对箱体内的各个零部件起到固定作用,而且也能够对箱体内的各个零部件避免受外部使用环境的影响,延长各个零部件的使用寿命。
在本发明的一个实施例中,该第二减速器86还包括第一轴承的轴套和法兰,该第一轴承的轴套套设在该输入轴上,并与该第四箱体的第一通孔的侧壁固连,该法兰固定套设在该第一轴承的轴套上。
可见,该实施例的法兰能够使得第二减速器便于安装和拆卸。
在本发明的一个实施例中,该第二减速器还包括第二轴承的轴套,该第二轴承的轴套套设在输出轴的端部上,并与第四箱体的第二通孔的侧壁固连。
可见,该实施例轴套设置不仅能够起到减震作用,还能够抗腐蚀,且能够与有毒的介质隔绝,进而增加第二轴承的使用寿命。
在本发明的一个实施例中,如图7~9所示,上述第一桨叶的根部呈中空结构,贯穿上述第一桨叶根部外侧壁设有通孔M,且沿着第一桨叶的长度方向向上述第一桨叶的端口处连接有第一柔性梁1,上述第一柔性梁1的板面设有一通孔A,上述第一柔性梁端面的第一预设位置处设有通孔B,上述通孔B与上述通孔A相互贯通,上述通孔A的中心点与通孔M的中心点在同一轴线上。
上述第一连接组件1包括:两个阻尼器111、连接摇杆112、轴承113、轴承盖板114、第一连接件115和第二连接件116;
上述连接摇杆112为中间设有通孔的杆状结构,且上述杆状结构的两端分别在第二预设位置处设有限位片,上述限位片用于限制上述连接摇杆112穿过上述阻尼器111通孔的长度;
上述轴承113置于上述连接摇杆112的通孔内;
上述阻尼器111,用于固定安装于上述桨叶根部外侧,且上述阻尼器111的内孔与上述通孔M相通;
上述连接摇杆112,用于穿过上述通孔M,使得上述轴承113置于上述通孔A中,且上述连接摇杆112的两端分别用于穿过两个上述阻尼器111的通孔;
上述第二连接件6的一端用于依次穿过上述通孔B、上述轴承113和上述轴承盖板114后与上述轴承盖板114固连,另一端限位于上述通孔B的端口侧;
上述第一连接件115一端与上述第一桨毂2连接,另一端用于与上述第一柔性梁1的板面固连。
需要说明的是,上述第一预设位置可以在第一柔性梁1端面上的中心部位,第二预设位置可以距离连接摇杆112端面为大于所述阻尼器厚度的位置处。
在本发明的一个实施例中,上述第一柔性梁1与第一桨叶可以呈一体化结构。
值得一提的是,桨叶根部和第一柔性梁在桨叶根部外端的变形使得在阻尼器111安装处形成位移差,该位移差即阻尼器变形,从而提供刚度和阻尼。如果阻尼器111刚度高,则限制了桨叶根部在阻尼器111安装处的位移,进而造成阻尼器111变形小或不变形,导致阻尼器111不提供阻尼。因此,需要正确合理地选择阻尼器111的刚度和阻尼参数,配置第一柔性梁的刚度和桨叶根部的刚度。
另外,分别提高阻尼器111阻尼的第一柔性梁刚度与桨叶根部刚度匹配设计。将第一柔性梁中部设计成摆振向刚度最低段,该段恰是第一柔性梁变形较大的部位,而增大桨叶根部刚度则可有效提高桨叶根部在阻尼器处的位移,从而提高阻尼器111的阻尼效率。
需要说明的是,第二连接杆116一端安装在第一柔性梁的通孔B内,另一端置于第一柔性梁的通孔A中,通过连接摇杆112与安装在桨叶根部外侧的阻尼器111相连,为旋翼提供摆振阻尼。
旋翼旋转过程中,第一桨叶产生摆振,第一桨叶摆振量不稳定,可以采用柔性件阻尼器111抑制桨叶的摆振,增加第一桨叶摆振的稳定性。
第一柔性梁与第二柔性梁可以相同,连接第一桨叶和第二柔性梁的第二连接组件可以与第一连接组件相同,也可以不同,本实施例对此并不限定。
可见,本实施例提供的第一连接组件相对现有技术的铰接式旋翼中第一桨毂和桨叶的连接方式,取消了水平铰、垂直铰和轴向铰,而依靠桨叶根部的第一柔性梁变形来实现桨叶挥舞、摆振和变距运动,具有结构简单、维修方便和可靠性高的特点。
需要说明的是,在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的装置不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的装置中还存在另外的相同要素。
本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述,各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等,均包含在本发明的保护范围内。
Claims (14)
1.一种旋翼变距装置,其特征在于,所述装置包括第一柔性梁(1)、第一桨毂(2)、至少两个拉杆(3)、动盘防扭臂(4)、定盘防扭臂(5)、第一旋翼轴(6)、舵机(7)、调速器(8)、倾斜盘(9)和关节轴承;其中,
所述动盘防扭臂(4)包括:动盘H防扭臂(41)和动盘A防扭臂(42);
所述定盘防扭臂(5)包括:定盘H防扭臂(51)和定盘A防扭臂(52);
所述倾斜盘(9)包括倾斜盘动盘(91)和倾斜盘定盘(92);
所述所述倾斜盘定盘(92)铰接安装在所述倾斜盘动盘(91)上,且所述倾斜盘动盘(91)通过关节轴承套于所述第一旋翼轴(6)上;
所述第一旋翼轴(6)套设在所述调速器(8)的第一输出端上,且所述第一旋翼轴(6)的顶端固定安装有所述第一桨毂(2);
所述第一桨毂(2)与所述动盘H防扭臂(41)的一端铰接,且通过第一柔性梁(1)与第一桨叶连接;
所述动盘H防扭臂(41)的另一端与所述动盘A防扭臂(42)的底端连接,且所述动盘H防扭臂(41)能够相对动盘A防扭臂(42)转动;
所述动盘A防扭臂(42)的顶端与所述倾斜盘动盘(91)铰接;
所述倾斜盘动盘(91)与所述拉杆(3)的一端铰接;
所述拉杆(3)的另一端,用于与桨叶铰接;
所述倾斜盘定盘(92)与所述舵机(7)的一端铰接;
所述舵机(7)的另一端沿着所述调速器(8)的周向铰接安装在所述调速器(8)上;
所述调速器(8)与所述定盘H防扭臂(51)的一端铰接;
所述定盘H防扭臂(51)的另一端和所述定盘A防扭臂(52)的底端连接,且所述定盘H防扭臂(51)能够相对定盘A防扭臂(52)转动;
所述定盘A防扭臂(52)的顶端与所述倾斜盘定盘(92)铰接。
2.如权利要求1所述的装置,其特征在于,所述装置还包括第二旋翼轴(10)和第二桨毂(11),且所述第一旋翼轴(6)和所述第二旋翼轴(10)呈中空的杆状结构;
所述调速器(8)的第二输出端套装在所述第二旋翼轴(10)的输入端上,以带动所述第二旋翼轴(10)相对所述第一旋翼轴(6)独立转动,其中,所述第一旋翼轴(6)以可相对所述第二旋翼轴(10)转动的方式铰接安装在所述第二旋翼轴(10)的外侧壁上;所述第二旋翼轴(10)的顶端固定安装有所述第二桨毂(11);
所述第二桨毂(11)通过第二柔性梁(12)与第二桨叶连接。
3.如权利要求2所述的装置,其特征在于,所述调速器(8)包括:第一箱体(81)、发动机(82)、调速机构(83)和第一减速器(84);其中,
所述发动机(82)的输出轴套设于所述调速机构(83)的输入端内;
所述调速机构(83)的第一输出轴安装于所述第一减速器(84)的输入端,用于输出变化的转速或固定的转速;
所述第一减速器(84)的两个输出端分别套设在传动对象的第二旋翼轴(10)和第一旋翼轴(6)上,以带动所述第二旋翼轴(10)和所述第一旋翼轴(6)相对独立转动;
所述发动机(82)、所述调速机构(83)和所述第一减速器(84)安装于所述第一箱体(81)内。
4.如权利要求3所述的装置,其特征在于,所述调速器(8)还包括:传动轴系(85)和第二减速器(86);其中,
所述调速机构(83)的第二输出轴与所述传动轴系(85)的一端固连,用于输出固定的转速;
所述传动轴系(85)的另一端与所述第二减速器(86)的输入轴固连;
所述传动轴系(85)和第二减速器(86)安装于所述第一箱体(81)内。
5.如权利要求4所述的装置,其特征在于,所述调速机构(83)包括:变速-定速箱(831)和用于输出可变转速的变速箱(832);
所述变速-定速箱(831)的第一输入端套设在所述发动机(82)的输出轴上;
所述变速-定速箱(831)的第二输入端与所述变速箱(832)的输出端配合安装;
所述变速-定速箱(831)的第一输出轴安装于所述第一减速器(84)的输入端,用于输出变化的转速或固定的转速;
所述变速-定速箱(831)的第二输出轴与所述传动轴系(85)的一端固连,用于输出固定的转速。
6.如权利要求5所述的装置,其特征在于,所述变速-定速箱(831)包括:第一离合器、第二离合器、第一换向齿轮组(8311)、第二换向齿轮组(8312)、第三换向齿轮组(8313)、传递轴(8314)和行星轮系(8315);
所述第一换向齿轮组(8311)的输入端套设在所述第一离合器的输出轴上;所述第一换向齿轮组(8311)的输出端套设在所述传递轴(8314)上;
所述第一离合器的输入端作为所述第一输入端套设在所述发动机(82)的输出轴上;
所述传递轴(8314)在远离所述第一换向齿轮组(8311)的方向上依次套设于所述行星轮系(8315)的太阳轮(83151)内和所述第二换向齿轮组(8312)的一端内;
所述行星轮系(8315)的外齿圈(83152)作为所述第二输入端与所述变速箱(832)配合安装;
所述行星轮系(8315)的行星架(83153)与所述第三换向齿轮组(8313)的一端固连;
所述第三换向齿轮组(8313)的另一端作为第一输出轴与所述第一减速器(84)配合安装;
所述第二换向齿轮组(8312)的另一端与所述第二离合器的输入端配合安装;
所述第二离合器的输出轴作为所述第二输出轴与所述传动轴系(85)固连。
7.如权利要求6所述的装置,其特征在于,所述变速箱(832)包括调速电机(8321)和调速齿轮(8322);
其中,所述调速齿轮(8322)套设在所述调速电机(8321)的输出轴上;
所述调速电机(8321)与所述行星轮系(8315)的外齿圈(83152)啮合。
8.如权利要求7所述的装置,其特征在于,所述第一减速器(84)包括主动锥齿轮(841)、第一从动锥齿轮(842)和第二从动锥齿轮(843);
所述主动锥齿轮(841)套设在所述第三换向齿轮组(8313)的另一端上,且分别与所述第一从动锥齿轮(842)和所述第二从动锥齿轮(843)啮合;
所述第一从动锥齿轮(842)和所述第二从动锥齿轮(843)分别套设在所述第一旋翼轴(6)和所述第二旋翼轴(10)上。
9.如权利要求8所述的装置,其特征在于,所述第二减速器(86)包括减速器输入轴(861)、减速器输出轴(862)、主动齿轮(863)和从动齿轮(864),所述主动齿轮的齿数小于所述从动齿轮的齿数;
所述调速器输入轴(861)套设于所述主动齿轮(863)内,并与所述传动轴系(85)的一端固连;
所述主动齿轮(863)与所述从动齿轮(864)啮合;
所述从动齿轮(864)套设在所述调速器输出轴(862)上,并连接传动对象的尾推力螺旋桨。
10.如权利要求9所述的装置,其特征在于,所述主动齿轮(863)和所述从动齿轮(864)均为渐开线圆柱齿轮。
11.如权利要求10所述的装置,其特征在于,所述第二减速器(86)还包括第一轴承的轴套和法兰,所述第一轴承的轴套套设在所述输入轴上,所述法兰固定套设在所述第一轴承的轴套上。
12.如权利要求11所述的装置,其特征在于,所述第二减速器(86)还包括第二轴承的轴套,所述第二轴承的轴套套设在所述输出轴的端部上。
13.如权利要求8~12中任一项所述的装置,其特征在于,所述主动锥齿轮(841)、所述第一从动锥齿轮(842)和所述第二从动锥齿轮(843)均为弧齿锥齿轮。
14.如权利要求1~12中任一项所述的装置,其特征在于,所述第一桨叶的根部呈中空结构,贯穿所述第一桨叶根部外侧壁设有通孔M,且沿着所述第一桨叶的长度方向向所述第一桨叶的端口处连接有第一柔性梁(1),所述第一柔性梁(1)的板面设有一通孔A,所述第一柔性梁(1)端面的第一预设位置处设有通孔B,所述通孔B与所述通孔A相互贯通,所述通孔A的中心点与通孔M的中心点在同一轴线上;
所述装置还包括第一连接组件(13),所述第一连接组件(13)包括:两个阻尼器(111)、连接摇杆(112)、轴承(113)、轴承盖板(114)、第一连接件(115)和第二连接件(116);
所述连接摇杆(112)为中间设有通孔的杆状结构,且所述杆状结构的两端分别在第二预设位置处设有限位片,所述限位片用于限制所述连接摇杆(112)穿过所述阻尼器(111)通孔的长度;
所述轴承(113)置于所述连接摇杆(112)的通孔内;
所述阻尼器(111),用于固定安装于所述桨叶根部外侧,且所述阻尼器(111)的内孔与所述通孔M相通;
所述连接摇杆(112),用于穿过所述通孔M,使得所述轴承(113)置于所述通孔A中,且所述连接摇杆(112)的两端分别用于穿过两个所述阻尼器(111)的通孔;
所述第二连接件(116)的一端用于依次穿过所述通孔B、所述轴承(113)和所述轴承盖板(114)后与所述轴承盖板(114)固连,另一端限位于所述通孔B的端口侧;
所述第一连接件(115)一端与所述第一桨毂(2)连接,另一端用于与所述第一柔性梁(1)的板面固连。
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