CN202848027U - 一种电机驱动涵道升力风扇减速传动机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电机驱动涵道升力风扇减速传动机构，电机置于飞机对称面内，传动轴垂直于飞机对称面水平设置，电机通过齿轮减速器带动传动轴，传动轴的两端各自同轴连接一个锥齿轮，所述锥齿轮与风扇同轴固连的锥齿轮相互垂直啮合，带动机翼内两个涵道风扇转动。本实用新型克服了扭转力矩，能有效的减小锥齿轮尺寸，取得更好的气动效率，兼顾效率与重量的要求，成本较低，工程应用性较强。

Description

一种电机驱动涵道升力风扇减速传动机构

技术领域

本发明涉及一种用于涵道升力风扇无人机的电机驱动减速传动机构，通过该传动机构，电机可以驱动风扇以合适转速旋转。

背景技术

涵道升力风扇无人机一直是航空界的热门话题，它同时具备固定翼和旋翼机的特点，其中最重要一点是可以通过涵道升力风扇提供升力以使飞机具有超短距离起降或者垂直起降能力，并进行高速飞行。涵道风扇无人机主要靠升力风扇旋转提供垂直升力，由于电机转速一般过高，为使涵道风扇获得合适减速，故需设计一个传动减速机构。国外制作成功的短距起降无人机主要也是采用减速传动机构以使飞机产生合适升力的。概括起来，当今的电机驱动减速传动机构按传动类型一般分为以下三类：

（1）齿轮减速机构：齿轮减速机构一般可以分为圆柱齿轮减速机构、圆锥齿轮减速机构和圆锥-圆柱齿轮减速机构。齿轮减速机构是一种动力传达机构，其利用齿轮的速度转换器，将电机的回转数减速到所要的回转数，并得到较大转矩。它具有承载能力高、寿命长、体积小、效率高、重量轻等优点。

（2）蜗轮蜗杆减速机构：蜗杆传动用于传递空间两交错轴之间的运动和动力，一般以蜗杆为主动件作减速运动。其主要特点是传动比大，工作平稳，噪声小，具有反向自锁功能，一般应用于中小功率、输入轴和输出轴垂直交错的传动中。但是一般体积较大，啮合齿面间有较大的相对滑动速度，容易引起磨损和胶合，成本较高，同时传动效率较低，精度不高。

（3）行星齿轮减速机构：与齿轮减速机构相比结构比较紧凑，体积小，质量轻，传动比大，传动平稳，抗冲击和抗震能力强，回程间隙小、使用寿命长，额定输出扭矩可以很大等。但结构复杂，精度要求较高，并且价格略贵。

国内垂直起降无人机技术还处于初期研究阶段，目前研制的涵道升力风扇短距垂直起降无人机主要采用锥齿轮减速传动系统。锥齿轮减速机构作为一种动力传达机构，利用齿轮的齿数不同，将电机的回转数减速到所要的回转数，得到较大转矩。但它在工作过程中单纯使用锥齿轮减速时，传动比不足，达不到要求；由于使用锥齿轮减速时锥齿轮尺寸受到限制，不能完全埋于桨毂中，所以飞行过程中气动效率较差。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种电机驱动涵道升力风扇减速传动机构，在一定的电机转速条件下为涵道升力风扇提供合适的转速，该机构采用圆柱齿轮减速，锥齿轮变向的设计理念，将锥齿轮完全埋于桨毂中，使飞机在飞行过程中取得较好的气动效率。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：包括传动轴、齿轮减速器和锥齿轮，电机置于飞机对称面内，传动轴垂直于飞机对称面水平设置，电机通过齿轮减速器带动传动轴，传动轴的两端各自同轴连接一个锥齿轮，所述锥齿轮与风扇同轴固连的锥齿轮相互垂直啮合，带动机翼内两个涵道风扇转动。

所述的齿轮减速器采用两个直径不同的圆柱齿轮相互啮合而成，小半径的圆柱齿轮与电机输出轴同轴连接，大半径的圆柱齿轮与传动轴同轴连接。

所述的大半径的圆柱齿轮通过联轴器与传动轴同轴连接。

所述的传动轴两端连接的锥齿轮方向相反。

所述的四个锥齿轮规格完全相同。

本发明的有益效果是：两个涵道风扇使用一台电机驱动，先使用圆柱齿轮减速器减速，后通过四个规格完全相同的锥齿轮传递扭矩，由于传动轴两端连接的锥齿轮方向相反，带动升力风扇连接的锥齿轮反向转动，可以使两个升力风扇进行同速反向旋转，克服了扭转力矩。同时由于与传动轴和升力风扇连接的锥齿轮相互啮合只是单纯的完成变向作用，故而四个锥齿轮规格均相同，不需要采用具有减速效果的齿数不同的锥齿轮，能有效的减小锥齿轮尺寸，更好的满足升力风扇的桨毂内部空间尺寸要求，从而可以将锥齿轮全部埋在风扇桨毂中，以取得更好的气动效率，满足飞行过程中的气动要求；采用圆柱齿轮减速，锥齿轮变向的方法可以解决单纯使用锥齿轮减速时传动比不足的缺点；并且可以兼顾效率与重量的要求，成本较低，工程应用性较强。

附图说明

图1为电机驱动涵道风扇减速传动机构等轴视图；

图2（a）、图2（b）和图2（c）分别为电机驱动涵道风扇减速传动机构主视图，左视图与俯视图；

图3（a）、图3（b）和图3（c）分别为为实施例所述电机驱动涵道风扇减速传动机构主视图，左视图与俯视图；

图中，1-减速电机，2-圆柱齿轮，3-联轴器，4-传动轴，5-锥齿轮，6-轴承，7-升力风扇。

具体实施方式

本发明包括传动轴、联轴器和圆柱齿轮，电机通过由传动轴、联轴器、圆柱齿轮所组成的减速传动机构带动机翼内两个涵道风扇转动。其中，电机置于飞机对称面内，圆柱齿轮设在传动轴中央和电机之间，传动轴垂直于飞机对称面水平设置，传动轴通过联轴器与圆柱齿轮圆心固连，传动轴的两端各自连接一个锥齿轮，所述锥齿轮与风扇同轴固连的锥齿轮相互垂直啮合。

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

本实施例是一种电机驱动涵道风扇旋转提供升力的传动机构，包括减速电机1、齿轮减速器2、联轴器3、传动轴4、锥齿轮5、轴承6等，具体参数如下：

减速电机：DOUBLE AXI 5330/20gold line；

联轴器：内径5mm，外径7mm；

传动轴：内径6mm，外径10mm，长度363mm；

齿轮减速器：大齿轮齿数44，模数1.5；小齿轮齿数18，模数1.5；

锥齿轮：齿数20，模数为1；

轴承：内径5mm，外径10mm。

如上所述结构，该机构重量不超过1500克，减速电机输出扭矩5.7N*m，减速电机位于传动机构中段，电机通过减速装置驱动升力风扇以合适速度转动，提供足够升力使飞机能够正常飞行。

Claims (4)

1.一种电机驱动涵道升力风扇减速传动机构，包括传动轴、齿轮减速器和锥齿轮，其特征在于：电机置于飞机对称面内，传动轴垂直于飞机对称面水平设置，电机通过齿轮减速器带动传动轴，传动轴的两端各自同轴连接一个锥齿轮，所述锥齿轮与风扇同轴固连的锥齿轮相互垂直啮合，带动机翼内两个涵道风扇转动。

2.根据权利要求1所述的电机驱动涵道升力风扇减速传动机构，其特征在于：所述的齿轮减速器采用两个直径不同的圆柱齿轮相互啮合而成，小半径的圆柱齿轮与电机输出轴同轴连接，大半径的圆柱齿轮与传动轴同轴连接。

3.根据权利要求2所述的电机驱动涵道升力风扇减速传动机构，其特征在于：所述的大半径的圆柱齿轮通过联轴器与传动轴同轴连接。

4.根据权利要求1所述的电机驱动涵道升力风扇减速传动机构，其特征在于：所述的传动轴两端连接的锥齿轮方向相反。 

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