CN113086181A - 直升机伞架旋翼一转三移并联驱动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种直升机伞架旋翼一转三移并联驱动装置，包括伞架旋翼机构、动台、机座、RPS型驱动杆、两个SPS型驱动杆、发动机、伸缩万向传动轴、球杆和弹簧；伞架旋翼机构包括主轴、套、n个伞杆、n个桨叶和辅助驱动机构；所述动台与主轴转动联接，与辅助驱动机构固连，与球杆圆柱副联接；所述机座与发动机固连，与球杆球副联接；三个驱动杆呈圆周均布，两端与机座和动台铰接；所述伸缩万向传动轴两端联接电机驱动轴和主轴，驱动主轴回转；所述辅助驱动机构驱动n个桨叶同步倾转；所述弹簧抵在动台偏心套与球杆凸台上，分流旋翼载荷到机座。本发明可改变直升机飞行方向、速度和增加升力，发动机装在机座，使旋翼机构轻量化，且结构简单、稳定性好。

Description

直升机伞架旋翼一转三移并联驱动装置
技术领域
本发明涉及直升机技术领域，尤其涉及一种直升机伞架旋翼一转三移并联驱动装置。
背景技术
直升机具有机动性好、可变向飞行、空中悬停和定点回转、可在狭小场地或舰船平台上垂直起降的优势，广泛用于交通、国防、救援、能源、农林、旅游等领域。旋翼系统是直升机最具特色、最为关键的标志性部件。旋翼技术水平也成为衡量直升机先进程度的关键指标之一。对此学者们开展了技术创新设计研究。
近年来，在旋翼系统方面的专利有：专利CN101961559B公开了一种航模直升机旋翼支撑装置，利用V型支架吸收直升机产生的震动波，减少直升机的震颤；专利CN101204992B公开了一种直升机共轴双旋翼转速差动装置，控制共轴双旋翼直升机偏航；专利CN 101376433B公开了一种直升机旋翼操纵方法及系统，利用位于各桨毂支臂的作动器驱动位于桨叶后缘的襟翼，以期实现对旋翼系统的操纵；专利CN103600840B公开了共轴直升机旋翼机构，利用上下两组混连机构实现直升机旋翼机构整体对称性，以期提高旋转稳定性；专利CN103407571B公开了一种可主动摆振的直升机旋翼系统，利用该机构使前行桨叶角速度大幅降低、后行桨叶角速度大幅增加，以期降低桨叶受到的疲劳载荷，主动适应直升机各种不同的飞行状态，提高飞行极速；专利CN102030105B公开了一种直接倾斜操纵旋翼直升机，省去传统直升机的桨叶周期变距系统、减速器和尾桨系统，简化直升机结构。
上述现有技术虽然各具特色，然而，现有直升机旋翼技术中尚存在以下固有缺陷：旋翼航向操纵机构复杂，构件过多，传动链长；许多随旋翼主轴回转的构件暴露舱外，废阻面积大，易振动和被损腐；这些缺陷是阻碍直升机技术发展的瓶颈。因此，克服上述缺陷，简化旋翼结构，提高飞行速度、承载力和稳定性将成为世界直升机领域研究的前沿和热点。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种直升机伞架旋翼一转三移并联驱动装置，该装置具有旋翼机构轻量化、抑制桨叶震颤、可在狭小空间升降飞行和稳定性高等特点。
本发明采用的技术方案如下：
本发明所提出的直升机伞架旋翼一转三移并联驱动装置，所述装置包括旋翼机构、动台、机座、SPR型驱动杆、两个SPS型驱动杆、发动机、伸缩万向传动轴、球杆和弹簧；所述旋翼机构包括主轴、外套、n个桨叶、n个伞杆和辅助驱动机构；所述桨叶始端和近末端处分别设有相互平行的横向通孔；所述伞杆两端分别设有相互平行的横向通孔；所述主轴和外套均设有上端圆凸台，且所述主轴和外套的圆凸台上均设有n个圆周均布的相切圆周通孔；所述桨叶始端处通孔与主轴的圆凸台通孔转动副联接；所述伞杆一端的通孔与桨叶近末端处的通孔转动副联接，所述伞杆另一端的通孔与外套的圆凸台通孔转动副联接；
所述动台设有中心通孔、偏心套、偏心通孔和三个圆周均布支座，所述偏心套设置在动台下端面一侧，所述支座设置在动台下端面边缘；所述机座设有中心通孔、偏心球面通孔和三个圆周均布支座，所述支座设置在机座上端面边缘，所述机座与直升机舱固连；
所述发动机与机座中心通孔底面固连；所述伸缩万向传动轴两端分别与发动机轴和主轴下端万向副联接；三个所述驱动杆在动台和机座之间圆周均布，其中两个所述SPS型移动驱动杆的两端分别与动台和机座上对应的支座球铰联接；所述SPR型驱动杆的上端与动台上对应的支座转动副联接，下端与机座上对应的支座球副联接；
所述动台的中心通孔与所述主轴下部垂直转动联接，所述外套与主轴上部移动副联接；所述辅助驱动机构与动台的偏心通孔固连，且所述辅助驱动机构的输出端与外套转动副联接；
所述球杆从上到下依次设有同轴凸圆台、圆柱和球面体；所述球杆的凸圆台与动台的偏心套内孔圆柱副配合，所述球杆的圆柱穿过偏心套下端通孔，所述弹簧套在球杆的圆柱上，弹簧的两端分别抵在球杆凸圆台的底面和动台偏心套的内端面上，所述球杆的球面体与机座的偏心球面通孔球副联接。
进一步的，所述辅助驱动机构包括辅电机、丝杠和丝母套；所述辅电机与动台偏心通孔底面固连，且所述辅电机的输出轴与丝杠同轴键连接，所述丝杠与丝母套螺纹联接，所述丝母套与外套转动副联接。
进一步的，所述SPR型驱动杆和SPS型驱动杆均为直线电动缸或直线液压缸。
本发明具有以下有益效果：
1、伞杆与桨叶形成的伞架联接，可大幅提高长桨叶的抗弯刚度和抗扭刚度，能够有效抑制长桨叶的颤振，从而减小噪声；
2、伞杆与桨叶类似，具有增大直升机升力的功能，有助于提高飞行稳定性；
3、伞杆和桨叶与主轴的夹角可以变化，从而可改变直升机的飞行速度和升力；
4、并联机构驱动伞架旋翼摆动伸缩，能够改变飞行方向；
5、发动机装在机座，使旋翼机构轻量化，可减少振动。
附图说明
图1是本发明所提出的直升机伞架旋翼一转三移并联驱动装置一个实施例的主视剖面结构示意图。
其中，附图标记：1-机座，2-动台，3-SPR型驱动杆，4-伸缩万向传动轴，5-发动机，6-球杆，7-SPS型驱动杆，8-弹簧，9-辅电机，10-丝杠，11-丝母套，12-主轴，13-外套，14-伞杆，15-桨叶，16-偏心套，17-凸圆台，18-圆柱，19-球面体。
具体实施方式
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做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“顶部”、“底部”、“一侧”、“另一侧”、“左”、“右”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。
参见附图1，给出了本发明所提出的直升机伞架旋翼一转三移并联驱动装置的一个实施例的具体结构。所述装置包括旋翼机构、机座1、动台2、SPR型驱动杆3、伸缩万向传动轴4、发动机5、球杆6、两个SPS型驱动杆7和弹簧8；所述旋翼机构包括主轴12、外套13、四个伞杆14、四个桨叶15和辅助驱动机构；所述桨叶15从始端到末端设有纵向长叶片，所述伞杆15从始端到末端设有纵向长叶片；所述桨叶15始端和近末端处分别设有相互平行的横向通孔；所述伞杆14两端分别设有相互平行的横向通孔；所述主轴12和外套13顶部均设有上端圆凸台，且所述主轴12和外套13的上端圆凸台上均设有四个圆周均布的相切圆周通孔；所述桨叶15分别通过始端处通孔与主轴12的上端圆凸台上对应的通孔经销轴转动副联接；所述伞杆14分别通过其一端的通孔与桨叶15近末端处的通孔经销轴转动副联接，所述伞杆14分别通过其另一端的通孔与外套13的上端圆凸台上对应的通孔经销轴转动副联接。
所述动台2设有中心通孔、偏心套16、偏心通孔和三个圆周均布支座，所述偏心套16设置在动台2下端面的一侧，所述支座设置在动台下端面边缘；所述机座1设有中心通孔、偏心球面通孔和三个圆周均布支座，所述支座设置在机座1上端面边缘，且所述动台2下端面边缘的支座和机座1上端面边缘的支座相互对应，所述机座1用于与直升机舱固连。
所述发动机5与机座1中心通孔底面固连；所述伸缩万向传动轴4的两端分别与发动机5输出轴和主轴12下端万向副联接；三个所述驱动杆呈圆周均布连接在动台2和机座1的边缘之间；其中，两个所述SPS型驱动杆7的两端分别与动台2和机座1上对应的支座球铰联接；所述SPR型驱动杆3的上端与动台2上对应的支座转动副联接，下端与机座1上对应的支座球副联接；本实施例中，所述SPR型驱动杆3和SPS型驱动杆均为常规的直线电动缸或直线液压缸。
所述动台2的中心通孔与所述主轴12的下部垂直转动联接，所述外套13与主轴12上部移动副联接；所述辅助驱动机构与动台2的偏心通孔固连，且所述辅助驱动机构的输出端与外套13转动副联接；本实施例中，所述辅助驱动机构包括辅电机9、丝杠10和丝母套11；所述辅电机9与动台2偏心通孔底面固连，且所述辅电机9的输出轴与丝杠10同轴键连接，所述丝杠10与丝母套11螺纹联接，所述丝母套11与外套13转动副联接。
所述球杆6从上到下依次设有同轴凸圆台17、圆柱18和球面体19；所述球杆的凸圆台17与动台2下端面的偏心套16内孔圆柱副配合，所述球杆的圆柱18穿过偏心套16下端通孔，所述弹簧8套在球杆的圆柱18上，所述弹簧8的两端分别抵在球杆凸圆台17的底面和动台偏心套16的内端面上，所述球杆的球面体19机座1的偏心球面通孔球副联接。
本发明的工作原理在于：由一个转动驱动分支、两个SPS型移动驱动杆、SPR型移动驱动杆和球杆被动约束分支与动台2和机座1联接，构成了直升机伞架旋翼一转三移并联驱动装置。所述动台2带动旋翼主轴相对机座作三自由度伸摆运动，可灵活改变直升机飞行方向；转动驱动分支中，所述发动机5通过伸缩万向传动轴4驱动主轴12相对动台转动，带动伞杆14和桨叶15转动，实现直升机飞行；所述辅电机9通过丝杠10和丝母套11驱动外套13沿主轴12往复运动，使伞杆14驱动桨叶15摆动，可改变直升机飞行速度和升力；所述弹簧8通过球杆凸圆台17和动台偏心套16分流旋翼主轴载荷至机座1，可减少并联机构驱动杆的载荷；短桨叶式的伞杆与长桨叶的伞架联接形式，可增加升力，减少长桨叶颤振和噪声，提高稳定性；所述发动机5装在机座1，可减少旋翼机构的运动质量。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (3)

1.直升机伞架旋翼一转三移并联驱动装置，其特征在于：所述装置包括旋翼机构、动台、机座、SPR型驱动杆、两个SPS型驱动杆、发动机、伸缩万向传动轴、球杆和弹簧；所述旋翼机构包括主轴、外套、n个桨叶、n个伞杆和辅助驱动机构；所述桨叶始端和近末端处分别设有相互平行的横向通孔；所述伞杆两端分别设有相互平行的横向通孔；所述主轴和外套均设有上端圆凸台，且所述主轴和外套的圆凸台上均设有n个圆周均布的相切圆周通孔；所述桨叶始端处通孔与主轴的圆凸台通孔转动副联接；所述伞杆一端的通孔与桨叶近末端处的通孔转动副联接，所述伞杆另一端的通孔与外套的圆凸台通孔转动副联接；
所述动台设有中心通孔、偏心套、偏心通孔和三个圆周均布支座，所述偏心套设置在动台下端面一侧，所述支座设置在动台下端面边缘；所述机座设有中心通孔、偏心球面通孔和三个圆周均布支座，所述支座设置在机座上端面边缘，所述机座与直升机舱固连；
所述发动机与机座中心通孔底面固连；所述伸缩万向传动轴两端分别与发动机轴和主轴下端万向副联接；三个所述驱动杆在动台和机座之间圆周均布，其中两个所述SPS型移动驱动杆的两端分别与动台和机座上对应的支座球铰联接；所述SPR型驱动杆的上端与动台上对应的支座转动副联接，下端与机座上对应的支座球副联接；
所述动台的中心通孔与所述主轴下部垂直转动联接，所述外套与主轴上部移动副联接；所述辅助驱动机构与动台的偏心通孔固连，且所述辅助驱动机构的输出端与外套转动副联接；
所述球杆从上到下依次设有同轴凸圆台、圆柱和球面体；所述球杆的凸圆台与动台的偏心套内孔圆柱副配合，所述球杆的圆柱穿过偏心套下端通孔，所述弹簧套在球杆的圆柱上，弹簧的两端分别抵在球杆凸圆台的底面和动台偏心套的内端面上，所述球杆的球面体与机座的偏心球面通孔球副联接。
2.根据权利要求1所述的直升机伞架旋翼一转三移并联驱动装置，其特征在于：所述辅助驱动机构包括辅电机、丝杠和丝母套；所述辅电机与动台偏心通孔底面固连，且所述辅电机的输出轴与丝杠同轴键连接，所述丝杠与丝母套螺纹联接，所述丝母套与外套转动副联接。
3.根据权利要求1或2所述的直升机伞架旋翼一转三移并联驱动装置，其特征在于：所述SPR型驱动杆和SPS型驱动杆均为直线电动缸或直线液压缸。
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