CN101723091B - 旋翼直升机的旋翼变距控制装置 - Google Patents

Abstract

一种旋翼直升机的旋翼变距控制装置，将总桨距滑套设在一主轴支撑座的腔内，总桨距滑套连接总桨距操纵机构，一用于控制周期变距的主控制杆通过球头间隙配合在总桨距滑套的球窝中，一用于控制旋翼迎角变化的同步控制臂可转动的连接在主控制杆上部，主控制杆下端连接周期变距操纵机构，一桨毂可转动的套在主轴支撑座外，桨毂扭力传递装置与用于控制旋翼迎角变化的同步控制臂连接，旋翼安装在桨毂上，通过拉杆与用于控制旋翼迎角变化的同步控制臂连接，桨毂下部圆周设置圆周齿与变速箱的输出齿轮啮合。它以桨毂兼做主轴，缩短旋翼距变速箱之间的轴向距离，减小主轴的承受应力，能降低制造难度和降低成本，同时有利于运动件的集中润滑，降低润滑费用。

Description

旋翼直升机的旋翼变距控制装置

技术领域

本发明涉及旋翼直升机领域，特别涉及一种旋翼直升机的旋翼变距控制装置。

背景技术

旋翼直升机在飞行时的俯仰及倾斜飞行姿态，是由周期变距的方式改变旋翼在不同角度时的迎角来实现，飞行时的升降控制是由总桨距控制旋翼的迎角来实现。传统的直升机旋翼迎角变化的控制装置包括旋翼、旋翼主轴杆、总桨距滑套、扭力臂、倾斜盘、拉杆、齿轮箱，旋翼主轴杆下端伸入齿轮箱中与齿轮箱中的齿轮组连接，旋翼主轴上端周向固定连接桨毂，旋翼安装在桨毂上，总桨距滑套套在旋翼主轴上，倾斜盘空套在总桨距滑套外通过多个万向节连杆与总桨距滑套连接，倾斜盘位于旋翼和齿轮箱之间，倾斜盘上端分别通过拉杆与各个旋翼上设置的扭力臂连接，倾斜盘下端通过操纵连杆连接操纵机构，直升机的升降及俯仰、倾斜飞行姿态的控制是通过倾斜盘来传递控制的。这种结构的控制装置结构复杂，尤其是倾斜盘位于旋翼和齿轮箱之间设于总桨距滑套外，倾斜盘上端通过拉杆连接旋翼的扭力臂，下端通过操纵连杆连接操纵机构，由此占用了较大的轴向空间距离，使旋翼距齿轮箱之间的距离较远，导致旋翼主轴的轴长较长，并且齿轮箱的支撑旋翼主轴的轴承又只能在旋翼主轴的下段与旋翼主轴配合，主轴越长，其旋转时的晃动就越大，所承受的应力也就越大，对主轴的制作材料和加工都要求很高，导致制作成本很高。并且倾斜盘运转的线速度很高，其润滑的要求也高，但因倾斜盘位于位于旋翼和齿轮箱之间，倾斜盘径向又是通过万向节连杆与总桨距滑套连接，倾斜盘的上端是通过拉杆与各个旋翼上的扭力臂连接，倾斜盘下端是通过操纵连杆连接操纵机构，这就造成倾斜盘的润滑***无法与齿轮箱共用，必须设置专门的润滑***解决倾斜盘的单独润滑，其制造成本和润滑成本也都增大。同时为保证装置运动的稳定性，致使这种装置设计冗余大，直升机因骡驮效应导致操纵力量的需求增大，不利于直升机的驾驶操纵。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的不足，提供一种旋翼直升机的旋翼变距控制装置，它以桨毂兼做主轴，能够使旋翼距变速箱之间的轴向距离缩短，增强主轴强度，减小主轴的承受应力，并省去了倾斜盘，能降低制造难度和降低成本，同时有利于运动件的集中润滑，降低润滑费用。

本发明的目的是这样实现的：包括旋翼、总桨距滑套，所述总桨距滑套设在一主轴支撑座的腔内，主轴支撑座的腔上部为导向直孔，下部为喇叭形锥孔，总桨距滑套上部为直柱段，该直柱段间隙配合在主轴支撑座的导向直孔中，总桨距滑套下部沿主轴支撑座下部的喇叭形锥孔表面呈斜向延伸，用于连接总桨距操纵机构，一用于控制周期变距的主控制杆从总桨距滑套中穿过，该主控制杆的中段设有用于支点的球头，该球头间隙配合在总桨距滑套直柱段中设置的球窝中，主控制杆上部伸出总桨距滑套，用于控制旋翼迎角变化的同步控制臂可转动的连接在主控制杆上部，主控制杆下端用于连接周期变距操纵机构，一桨毂可转动的套在主轴支撑座外，桨毂通过一扭力传递装置与用于控制旋翼迎角变化的同步控制臂连接，多个旋翼均布安装在桨毂上部，各旋翼安装的转臂分别通过拉杆与用于控制旋翼迎角变化的同步控制臂连接，桨毂下部圆周设置圆周齿，用于与变速箱的输出齿轮啮合。

所述桨毂包括套筒式主轴、上盖板，所述套筒式主轴上部设有用于安装旋翼的径向延伸臂，各径向延伸臂上固定设置旋翼安装轴套，套筒式主轴下部圆周设置圆周齿，上盖板设有与套筒式主轴上用于安装旋翼的径向延伸臂对应的径向延伸臂，上盖板固定连接在套筒式主轴上后，将旋翼的根部轴杆***旋翼安装轴套安装在套筒式主轴上的径向延伸臂和上盖板的径向延伸臂之间。

所述套筒式主轴下部为喇叭形，套筒式主轴上部轴心设置锥形孔，该锥形孔与喇叭孔连通构成轴孔，套筒式主轴下端的向外折转部上设置圆周齿构成主轴齿轮。

所述套筒式主轴上部的锥形孔与主轴支撑座上螺纹连接的锥形衬套之间设置滚针轴承，套筒式主轴下部的喇叭孔与主轴支撑座之间设置滚针轴承。

所述用于控制旋翼迎角变化的同步控制臂具有与旋翼数量相同的悬臂，这些悬臂均布在一轴心套上，轴心套通过轴承与用于控制周期变距的主控制杆配合。

所述扭力传递装置包括固定座、叉臂和连接臂，固定座偏心设置在桨毂上，叉臂卡在用于控制旋翼迎角变化的同步控制臂的轴心套上，通过销轴与轴心套周向固定连接，并形成铰接，连接臂连接在固定座和叉臂之间，连接臂的两端分别与叉臂、固定座铰接。

所述转臂一端与旋翼的根部轴杆固定连接，转臂的另一端与拉杆铰接，拉杆与用于控制旋翼迎角变化的同步控制臂铰接。

所述总桨距操纵机构为固接有两个拨叉的总桨距控制杆，两个拨叉分别与总桨距滑套铰接。

所述周期变距操纵机构包括第一控制杆和第二控制杆，第一控制杆与用于控制周期变距的主控制杆下端通过铰接，第二控制杆从水平方向与第一控制杆垂直，通过万向节与第一控制杆连接，且靠近第一控制杆与用于控制周期变距的主控制杆的铰接处。

所述主轴支撑座的下半部位于固定在机身上的变速箱内。

由于采用上述方案，使本发明的旋翼直升机的旋翼变距控制装置具有以下优点：

1.将总桨距滑套设在一主轴支撑座的腔内，总桨距滑套下端用于连接总桨距操纵机构。一用于控制周期变距的主控制杆从总桨距滑套中穿过，该主控制杆的中段设有用于支点的球头与总桨距滑套中设置的球窝间隙配合，主控制杆上部伸出总桨距滑套可转动的连接用于控制旋翼迎角变化的同步控制臂，主控制杆下端用于连接周期变距操纵机构。这样可以通过总桨距滑套在柱支撑座内上下滑动带动用于控制周期变距的主控制杆升降，控制直升机的升降运动，通过用于控制周期变距的主控制杆向不同方向倾斜，控制用于控制旋翼迎角变化的同步控制臂带动各旋翼同步实现迎角变化，完成直升机的俯仰及倾斜飞行。采用这种结构总桨距滑套和用于控制周期变距的主控制杆组合控制直升机的升降、俯仰及倾斜飞行，与现有的倾斜盘控制装置相比较，结构更加紧凑，控制更加稳定、灵活，由于不采用倾斜盘控制装置，可以使旋翼距变速箱之间的轴向距离缩短，增强主轴强度，减小主轴的承受应力。

2.将桨毂可转动的套在主轴支撑座外，桨毂通过一扭力传递装置与用于控制旋翼迎角变化的同步控制臂连接，多个旋翼均布安装在桨毂上部，各旋翼安装的转臂分别通过拉杆与用于控制旋翼迎角变化的同步控制臂连接，桨毂下部圆周设置圆周齿，用于与变速箱的输出齿轮啮合。这样以主轴支撑座作为定轴，桨毂作为旋转轴绕主轴支撑座旋转，桨毂受变速箱输出齿轮的直接驱动，与现有的直升机的主轴相比较，这种同时具备旋转轴和安装旋翼功能的桨毂，其直径得到增大，长度得到缩短，旋转晃动可降低到最小，甚至消除，旋转的稳定性和应力承受强度都得到增强。

3.所述桨毂包括套筒式主轴、上盖板，套筒式主轴下部为喇叭形，套筒式主轴上部轴心设置锥形孔，其上部的锥形孔与主轴支撑座上螺纹连接的锥形衬套之间设置滚针轴承，下部的喇叭孔与主轴支撑座之间设置滚针轴承。这样使桨毂既能绕主轴支撑座旋转，又能够防止轴向窜动，保证直升机的控制精度；同时旋翼的安装也容易方便。

4.所述扭力传递装置包括固定座、叉臂和连接臂，固定座偏心设置在桨毂上，叉臂卡在用于控制旋翼迎角变化的同步控制臂的轴心套上，通过销轴与轴心套周向固定连接，并形成铰接，连接臂连接在固定座和叉臂之间，连接臂的两端分别与叉臂、固定座铰接。这样既能通过扭力传递装置带动用于控制旋翼迎角变化的同步控制臂随桨毂同步旋转，叉能保证在用于控制旋翼迎角变化的同步控制臂在随用于控制周期变距的主控制杆升降、倾斜时，扭力传递装置的叉臂和连接臂能够通过铰点活动，使扭力的传递不会受到干涉。

5.由于用于控制周期变距的主控制杆设于总桨距滑套中，总桨距滑套设于主轴支撑座的腔内，主轴支撑座的外面通过轴承配合桨毂，这样使该旋翼变距控制装置的结构紧凑，各部件配合部位需润滑的点相对集中，而主轴支撑座又部分设于变速箱内，能够利用变速箱的润滑***对其进行润滑，可节省另设单独润滑***的制造成本和润滑经费。

本发明结构紧凑简单，适用于单旋翼结构的直升机和航模直升机。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明上部的局部示意图；

图3为本发明下部的局部示意图。

附图中，1为旋翼，2为总桨距滑套，2a为支脚，3为主轴支撑座，3a为锥形衬套，4为总桨距操纵机构，4a为总桨距控制杆，4b为拨叉，5为主控制杆，6为球头，7为同步控制臂，7a为悬臂，7b为轴心套，8为轴承，9为周期变距操纵机构，9a为第一控制杆，9b为第二控制杆，10为桨毂，10a为套筒式主轴，10b为径向延伸臂，10c为折转部，11为扭力传递装置，11a为固定座，11b为叉臂，11c为连接臂，12为上盖板，13为旋翼安装轴套，14为圆周齿，15为转臂，16为拉杆，17为轴定位件，19为变速箱，20为输出齿轮，21为滚针轴承。

具体实施方式

参见图1至图3，旋翼直升机的旋翼变距控制装置的一种实施例，本旋翼变距控制装置包括旋翼1、总桨距滑套2、主轴支撑座3、用于控制周期变距的主控制杆5、桨毂10、用于控制旋翼迎角变化的同步控制臂7等。所述总桨距滑套2设在一主轴支撑座3的腔内，主轴支撑座3的下半部位于固定在机身上的变速箱19内。主轴支撑座3的腔上部为导向直孔，下部为喇叭形锥孔，总桨距滑套2上部为直柱段，该直柱段间隙配合在主轴支撑座3的导向直孔中，总桨距滑套2下部沿主轴支撑座3下部的喇叭形锥孔表面呈斜向延伸，为减小所占据的空间，该斜向延伸的部分可设置成两个对称的支脚2a，用于连接总桨距操纵机构4。所述总桨距操纵机构4为固接有两个拨叉4b的总桨距控制杆4a，两个拨叉4b分别与总桨距滑套2的两个支脚2a铰接，两个拨叉4b固定在总桨距控制杆4a上，转动总桨距控制杆4a可通过拨叉4b带动总桨距滑套2进行升降运动。一用于控制周期变距的主控制杆5从总桨距滑套2中穿过，该主控制杆5的中段设有用于支点的球头6，球头6与主控制杆5固定连接，可采用过盈配合或螺纹配合连接紧固，该球头6间隙配合在总桨距滑套2直柱段中设置的球窝中。主控制杆5上部伸出总桨距滑套2，用于控制旋翼迎角变化的同步控制臂7可转动的连接在主控制杆5上部，所述用于控制旋翼迎角变化的同步控制臂7具有与旋翼数量相同的悬臂7a，这些悬臂7a均布在一轴心套7b上，轴心套7b通过轴承8与用于控制周期变距的主控制杆5配合，所述主控制杆5下端用于连接周期变距操纵机构9，该周期变距操纵机构9包括第一控制杆9a和第二控制杆9b，第一控制杆9a与用于控制周期变距的主控制杆5下端通过万向节铰接，第二控制杆9b从水平方向与第一控制杆9a垂直，通过万向节与第一控制杆9a连接，且靠近第一控制杆与用于控制周期变距的主控制杆的铰接处。一桨毂10可转动的套在主轴支撑座3外，桨毂10通过一扭力传递装置11与用于控制旋翼迎角变化的同步控制臂7连接，2～9个旋翼1均布安装在桨毂10上部，本实施例采用5个旋翼，桨毂10下部圆周设置圆周齿14，用于与变速箱19的输出齿轮20啮合。所述桨毂10包括套筒式主轴10a、上盖板12，所述套筒式主轴10a下部为喇叭形，套筒式主轴10a上部轴心设置锥形孔，该锥形孔与喇叭孔连通构成轴孔，套筒式主轴10a下端的向外折转部10c上设置圆周齿14构成主轴齿轮。所述套筒式主轴上部10a的锥形孔与主轴支撑座3上螺纹连接的锥形衬套3a之间设置滚针轴承21，套筒式主轴10a下部的喇叭孔与主轴支撑座3之间设置滚针轴承，这样能够使桨毂10与主轴支撑座3通过轴承形成滚动配合后，形成轴向限位，防止桨毂10在旋转时产生轴向窜动。所述套筒式主轴10a上部设有用于安装旋翼的径向延伸臂10b，各径向延伸臂10b上固定设置旋翼安装轴套13，套筒式主轴10a下部圆周设置圆周齿14，上盖板12设有与套筒式主轴上的用于安装旋翼的径向延伸臂10b对应的径向延伸臂，上盖板12通过铆接或螺栓固定连接在套筒式主轴10a上后，将旋翼1的根部轴杆***旋翼安装轴套13安装在套筒式主轴10a上的径向延伸臂和上盖板12的径向延伸臂之间，各旋翼1安装的转臂15分别通过拉杆16与用于控制旋翼迎角变化的同步控制臂7连接。所述转臂15一端与旋翼1的根部轴杆花键连接，并用轴定位件17轴定位，轴定位件17可采用螺母在轴端紧固定位，也可采用定位销轴定位，或者转臂15一端与旋翼1的根部轴杆也可采用定位销固定连接，形成周向轴向固定，转臂15的另一端与拉杆16铰接，拉杆16与用于控制旋翼迎角变化的同步控制臂7的悬臂7a铰接。所述扭力传递装置11包括固定座11a、叉臂11b和连接臂11c，固定座11a偏心设置在桨毂10的上盖板12，采用焊接或铆接固定，叉臂11b卡在用于控制旋翼迎角变化的同步控制臂7的轴心套7a上，通过销轴与轴心套7a周向固定连接，并形成铰接，连接臂11c连接在固定座11a和叉臂11b之间，连接臂11c的两端分别与叉臂11b、固定座11a铰接。

本装置通过变速箱的输出齿轮驱动桨毂旋转，桨毂带动旋翼旋转驱动直升机飞行，桨毂同时通过扭力传递装置带动用于控制旋翼迎角变化的同步控制臂随桨毂同步旋转，通过操纵装置控制总桨距操纵机构使总桨距滑套在主轴支撑座内做升降运动，带动用于控制周期变距的主控制杆升降，由用于控制旋翼迎角变化的同步控制臂控制旋翼的迎角变化使直升机实现升降飞行；通过操纵装置控制周期变距操纵机构使用于控制周期变距的主控制杆倾斜，并带动用于控制旋翼迎角变化的同步控制臂倾斜，并带动各旋翼形成相对的迎角变化，使直升机实现俯仰及倾斜飞行姿态。

Claims (10)

1.一种旋翼直升机的旋翼变距控制装置，包括旋翼、总桨距滑套，其特征在于：所述总桨距滑套设在一主轴支撑座的腔内，主轴支撑座的腔上部为导向直孔，下部为喇叭形锥孔，总桨距滑套上部为直柱段，该直柱段间隙配合在主轴支撑座的导向直孔中，总桨距滑套下部沿主轴支撑座下部的喇叭形锥孔表面呈斜向延伸，用于连接总桨距操纵机构，一用于控制周期变距的主控制杆从总桨距滑套中穿过，该主控制杆的中段设有用于支点的球头，该球头间隙配合在总桨距滑套直柱段中设置的球窝中，主控制杆上部伸出总桨距滑套，用于控制旋翼迎角变化的同步控制臂可转动的连接在主控制杆上部，主控制杆下端用于连接周期变距操纵机构，一桨毂可转动的套在主轴支撑座外，桨毂通过一扭力传递装置与用于控制旋翼迎角变化的同步控制臂连接，多个旋翼均布安装在桨毂上部，各旋翼安装的转臂分别通过拉杆与用于控制旋翼迎角变化的同步控制臂连接，桨毂下部圆周设置圆周齿，用于与变速箱的输出齿轮啮合。

2.根据权利要求1所述的旋翼直升机的旋翼变距控制装置，其特征在于：所述桨毂包括套筒式主轴、上盖板，所述套筒式主轴上部设有用于安装旋翼的第一径向延伸臂，各径向延伸臂上固定设置旋翼安装轴套，套筒式主轴下部圆周设置圆周齿，上盖板设有与套筒式主轴上用于安装旋翼的第一径向延伸臂对应的第二径向延伸臂，上盖板固定连接在套筒式主轴上后，将旋翼的根部轴杆***旋翼安装轴套安装在套筒式主轴上的第一径向延伸臂和上盖板的第二径向延伸臂之间。

3.根据权利要求2所述的旋翼直升机的旋翼变距控制装置，其特征在于：所述套筒式主轴下部为喇叭孔，套筒式主轴上部轴心设置锥形孔，该锥形孔与喇叭孔连通构成轴孔，套筒式主轴下端的向外折转部上设置圆周齿构成主轴齿轮。

4.根据权利要求3所述的旋翼直升机的旋翼变距控制装置，其特征在于：所述套筒式主轴上部的锥形孔与主轴支撑座上螺纹连接的锥形衬套之间设置滚针轴承，套筒式主轴下部的喇叭形与主轴支撑座之间设置滚针轴承。

5.根据权利要求1所述的旋翼直升机的旋翼变距控制装置，其特征在于：所述用于控制旋翼迎角变化的同步控制臂具有与旋翼数量相同的悬臂，这些悬臂均布在一轴心套上，轴心套通过轴承与用于控制周期变距的主控制杆配合。

6.根据权利要求1所述的旋翼直升机的旋翼变距控制装置，其特征在于：所述扭力传递装置包括固定座、叉臂和连接臂，固定座偏心设置在桨毂上，叉臂卡在用于控制旋翼迎角变化的同步控制臂的轴心套上，通过销轴与轴心套周向固定连接，并形成铰接，连接臂连接在固定座和叉臂之间，连接臂的两端分别与叉臂、固定座铰接。

7.根据权利要求1所述的旋翼直升机的旋翼变距控制装置，其特征在于：所述转臂一端与旋翼的根部轴杆固定连接，转臂的另一端与拉杆铰接，拉杆与用于控制旋翼迎角变化的同步控制臂铰接。

8.根据权利要求1所述的旋翼直升机的旋翼变距控制装置，其特征在于：所述总桨距操纵机构为固接有两个拨叉的总桨距控制杆，两个拨叉分别与总桨距滑套铰接。

9.根据权利要求1所述的旋翼直升机的旋翼变距控制装置，其特征在于：所述周期变距操纵机构包括第一控制杆和第二控制杆，第一控制杆与用于控制周期变距的主控制杆下端铰接，第二控制杆从水平方向与第一控制杆垂直，通过万向节与第一控制杆连接，且靠近第一控制杆与用于控制周期变距的主控制杆的铰接处。

10.根据权利要求1所述的旋翼直升机的旋翼变距控制装置，其特征在于：所述主轴支撑座的下半部位于固定在机身上的变速箱内。

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