CN107575547B - 一种分体式直升机尾斜梁锁销机构电动传动装置及其锁销方式 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种直升机尾斜梁锁销机构电动传动装置及其锁销方式，首先通过齿轮传动副降低电机的转速，达到减小速度增加转矩的目的；最后通过滚珠丝杠副将转矩转化为锁销螺母的直线推力，从而实现尾斜梁快速锁定和解锁。同时也考虑到装置的使用维护，在故障情况下，可以实现人工手动开锁、上锁。本发明锁销装置采用分体式上、下两套锁销装置，由于每个电机驱动一个锁销，故各锁销可单独作用，降低了任务完成的风险。在飞行时能有效减少直升机尾斜梁的振动，防止尾斜梁因振动而异常动作，减少飞行前、后的保障时间，加强直升机尾斜梁展开和折叠的可靠性。

Description

一种分体式直升机尾斜梁锁销机构电动传动装置及其锁销 方式

技术领域

本发明属于航空航天类装置，具体涉及一种分体式直升机尾斜梁锁销机构电动传动装置及其锁销方式。

背景技术

舰载直升机为了减小全机停放时的外廓尺寸，有效缩小直升机在舰上的存放空间，减少飞行前、后的保障时间，便于其它直升机起降，直升机尾斜梁需具有快速折叠和展开的能力。为保证飞行安全，直升机尾斜梁在飞行过程中应确保处于上锁状态，直升机空中飞行时尾斜梁部分振动很大，为确保尾斜梁不会因振动而异常动作，需要通过锁销机构进行锁定。

直升机尾斜梁电动锁销装置按结构形式可以分为上下销同轴一体式和不同轴分体的形式，分体式的结构设计结构简单，安装灵活，由于每个电机驱动一个锁销，故各锁销可单独作用，降低了任务完成的风险，故采用不同轴分体的形式。该技术是研制先进的舰载直升机所必须的关键技术，符合现代直升机多电或全电的发展趋势，对提高舰载直升机的性能具有重大意义。但考虑到***的使用维护，故障情况下人工手动开锁、上锁的力量又不能太大，因此，如何对刹车力和手动力矩进行优化是设计的难点。

发明内容

本发明的目的是提供一种分体式直升机尾斜梁锁销机构电动传动装置及其锁销方式，采用上、下两套锁销装置的分体式安装，降低了任务完成的风险。且能有效减少直升机飞行时尾斜梁的振动，防止尾斜梁因振动而异常动作，减少飞行前、后的保障时间，加强直升机尾斜梁展开和折叠的可靠性。

为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，分体式直升机尾斜梁锁销机构电动传动装置：

（1）采用行星架输出式行星轮系传动：包括安装于机身的上、下两套锁销***。两套锁销***的锁销可伸缩，用于锁紧可折叠的直升机尾斜梁。

一套锁销***主要包括驱动电机、齿轮传动减速副和滚珠丝杠传动副。

所述齿轮传动减速副包括两级行星轮系：

所述第一级行星轮系由太阳轮Ⅰ、内齿圈、若干个行星轮Ⅰ、若干个深沟球轴承Ⅰ和行星架Ⅰ组成。

所述内齿圈Ⅰ的下端通过螺栓与驱动电机的外壳固定连接。所述驱动电机的电机输出轴伸入内齿圈Ⅰ中，所述输出轴上端连接齿轮，作为第一级行星轮系的驱动太阳轮Ⅰ。若干个行星轮Ⅰ分别与太阳轮Ⅰ和内齿圈Ⅰ啮合。若干个所述行星轮Ⅰ通过若干个深沟球轴承Ⅰ与行星架Ⅰ相连。所述行星架Ⅰ作为第一级行星轮系的输出构件。

所述第二级行星轮系由太阳轮Ⅱ、行星架Ⅱ、内齿圈、若干个行星轮Ⅱ和若干个深沟球轴承Ⅱ组成。

所述第一级行星轮系的行星架Ⅰ的上端驱动第二级行星轮系的太阳轮Ⅱ。若干个行星轮Ⅱ分别与太阳轮Ⅱ和内齿圈Ⅱ啮合。若干个所述行星轮Ⅱ分别通过若干个深沟球轴承Ⅱ与行星架Ⅱ相连。所述行星架Ⅱ作为第二级行星轮系的输出构件。

所述行星架Ⅱ通过花键与滚珠丝杠的螺杆连接。所述滚珠丝杆的螺杆通过深沟球轴承支撑在箱体上。所述滚珠丝杠的螺母伸入伸缩套筒中，并通过螺栓与伸缩套筒连接。所述滚珠丝杠的螺母被驱动作直线运动时，所述伸缩套筒在插销座里作直线运动。所述伸缩套筒的端部连接锁销。所述锁销作为丝杠传动副的输出构件，用于锁紧尾斜梁。

所述传感器座通过螺栓固定在箱体上。所述被测齿轮安装在滚珠丝杠的螺杆上。锁销被驱动时，通过齿轮带动传感器齿轮转动，并带动角位移传感器的测量轴转动。从而测量出滚珠丝杠螺杆的旋转角度，并最终反映为锁销的伸缩位移，用于实时测量锁销的行程。

（2）采用内齿圈输出式星型轮系传动：包括安装于机身的上、下两套锁销***。两套锁销***的锁销可伸缩，用于锁紧可折叠的直升机尾斜梁。

一套锁销***主要包括星型轮系和箱体

所述箱体由上箱体和下箱体组成。所述星型轮系安装在所述箱体内部。

所述星型轮系的外啮合传动由太阳轮Ⅰ、若干个行星轮Ⅰ组成。所述星型轮系的内啮合由内齿圈Ⅱ、若干个行星轮Ⅱ组成。每一个所述行星轮Ⅰ均与一行星轮Ⅱ同轴。同轴的连接行星轮Ⅰ和行星轮Ⅱ随轴转动，其转轴通过角接触球轴承Ⅰ支撑在下箱体内部。

所述下箱体的下方通过螺栓与驱动电机的外壳固定连接。所述驱动电机的输出轴伸入箱体内，所述输出轴上端连接齿轮，作为星型轮系的驱动太阳轮Ⅰ；。若干个行星轮Ⅰ分别与太阳轮Ⅰ啮合。所述行星轮Ⅰ作为星型轮系外啮合的输出构件。

若干个行星轮Ⅰ转动时，若干个行星轮Ⅱ随轴转动。若干个行星轮Ⅱ分别与内齿圈Ⅱ啮合，内齿圈Ⅱ上端的转轴通过深沟球轴承Ⅱ支撑在上箱体内。所述内齿圈Ⅱ作为星型轮系的输出构件。

所述内齿圈Ⅱ上端的转轴通过花键与滚珠丝杠的螺杆连接。所述滚珠丝杠通过深沟球轴承Ⅰ支撑在上箱体内。所述滚珠丝杠上的螺母位于伸缩套筒内，并通过螺栓与伸缩套筒连接。当滚珠丝杠的螺杆被内齿圈Ⅱ驱动旋转时，所述伸缩套筒在插销座里作直线运动。

伸缩套筒的端部连接锁销。所述锁销作为丝杠传动副的输出构件，用于锁紧尾斜梁。

所述传感器座通过螺栓固定在上箱体上。所述被测齿轮固定安装在滚珠丝杠的螺杆上。锁销被驱动时，测齿轮带动传感器齿轮转动，并带动角位移传感器的测量轴转动。从而测量出滚珠丝杠螺杆的旋转角度，并最终反映为锁销的伸缩位移,用于实时测量锁销的行程。

值得说明的是，为了达到舰载直升机高功重比的要求，整个传动机构包括行星架，输入输出轴，机匣，箱盖受力较小或不受力部分均采用航空上高强度的铝合金材料，具有密度小强度高等特点。整个传动机构要连接的部分均采用花键连接，具有受力均匀，对中性好等优点。

本发明的装置的输入为高转速低扭矩的旋转运动，输出为低速大插拔力的直线运动。

本发明的输出构件与滚珠丝杠之间的动力传输通过花键连接。其中花键的刚度和强度需要能够承受尾斜梁的运动负载力。

本发明具有如下的有益效果：

1、锁销采用分体式安装，包含上、下两个锁销装置。由于每个电机驱动一个锁销，各锁销可单独作用，降低了任务完成的风险；

2、采用滚珠丝杠副克服了一般丝杠所带来的摩擦大效率低的不足，而且可以输出较大的插拔力，从而达到开锁解锁的目的。

附图说明

图1为本发明的行星架输出式传动机构的剖视图；

图2为本发明的内齿圈输出式传动机构的剖视图；

图3为锁销装置安装示意图；

图4为锁销装置安装位置放大图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不应该理解为本发明上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的保护范围内。

实施例1：

参见图1，一种分体式直升机尾斜梁锁销机构电动传动装置，其特征在于:包括安装于机身J的上、下两套锁销***A。两套锁销***A的锁销A27可伸缩，用于锁紧可折叠的直升机尾斜梁L。

一套锁销***A主要包括驱动电机A1、齿轮传动减速副和滚珠丝杠传动副。

所述齿轮传动减速副包括两级行星轮系：

所述第一级行星轮系由太阳轮ⅠA2、内齿圈A6、若干个行星轮ⅠA3、若干个深沟球轴承ⅠA26和行星架ⅠA4组成。

所述内齿圈ⅠA6的下端通过螺栓与驱动电机A1的外壳固定连接。所述驱动电机A1的电机输出轴A2伸入内齿圈ⅠA6中，所述输出轴A2上端连接齿轮，作为第一级行星轮系的驱动太阳轮ⅠA2。若干个行星轮ⅠA3分别与太阳轮ⅠA2和内齿圈ⅠA6啮合。若干个所述行星轮ⅠA3通过若干个深沟球轴承ⅠA26与行星架ⅠA4相连。所述行星架ⅠA4作为第一级行星轮系的输出构件。

所述第二级行星轮系由太阳轮ⅡA4、行星架ⅡA8、内齿圈A6、若干个行星轮ⅡA24和若干个深沟球轴承ⅡA25组成。

所述第一级行星轮系的行星架ⅠA4的上端驱动第二级行星轮系的太阳轮ⅡA4。若干个行星轮ⅡA24分别与太阳轮ⅡA4和内齿圈ⅡA6啮合。若干个所述行星轮ⅡA24分别通过若干个深沟球轴承ⅡA25与行星架ⅡA8相连。所述行星架ⅡA8作为第二级行星轮系的输出构件。

所述行星架ⅡA8通过花键与滚珠丝杠A14的螺杆连接。所述滚珠丝杠A1的螺杆通过深沟球轴承支撑在箱体上。所述滚珠丝杠A14的螺母A15伸入伸缩套筒A16中，并通过螺栓与伸缩套筒A16连接。所述滚珠丝杠螺母A15被驱动作直线运动时，所述伸缩套筒A15在插销座A17里作直线运动。所述伸缩套筒A16的端部连接锁销A27。所述锁销作为丝杠传动副的输出构件，用于锁紧尾斜梁的销孔。其中滚珠丝杠A14通过滚珠将滑动摩擦转化为滚动摩擦，从而大大减小了摩擦，滚珠丝杠副最终转化为了锁销的直线运动，并输出较大直线推力，通过驱动电机A1的正反转实现了锁销的上锁和开锁。

所述传感器座A21通过螺栓固定在箱体A10上。所述被测齿轮A20安装在滚珠丝杠A14的螺杆上。锁销A27被驱动时，通过齿轮A20带动传感器齿轮A19转动，并带动角位移传感器A21的测量轴转动。从而测量出滚珠丝杠A14螺杆的旋转角度，并最终反映为锁销A27的伸缩位移，用于实时监控锁销的工作状态。所述箱体10通过螺栓Ⅰ7固定在机身安装平面上，插销座A17通过螺栓ⅡA18固定在机身安装平面上。

实施例2：

参见图2，一种分体式直升机尾斜梁锁销机构电动传动装置，其特征在于:包括安装于机身J的上、下两套锁销***B。两套锁销***B的锁销B14可伸缩，用于锁紧可折叠的直升机尾斜梁L。

一套锁销***B主要包括星型轮系和箱体

所述箱体由上箱体B21和下箱体B24组成。所述星型轮系安装在所述箱体内部。

所述星型轮系的外啮合传动由太阳轮Ⅰ、若干个行星轮ⅠB2组成。所述星型轮系的内啮合由内齿圈ⅡB6、若干个行星轮ⅡB5组成。每一个所述行星轮ⅠB2均与一行星轮ⅡB5同轴。同轴的连接行星轮ⅠB2和行星轮ⅡB5随轴转动，其转轴通过角接触球轴承ⅠB4支撑在下箱体B24内部。

所述下箱体B24的下方通过螺栓与驱动电机B1的外壳固定连接。所述驱动电机B1的输出轴B3伸入箱体内，所述输出轴B3上端连接齿轮，作为星型轮系的驱动太阳轮Ⅰ。若干个行星轮ⅠB2分别与太阳轮Ⅰ啮合。所述行星轮ⅠB2作为星型轮系外啮合的输出构件。

若干个行星轮ⅠB2转动时，若干个行星轮ⅡB5随轴转动。若干个行星轮ⅡB5分别与内齿圈ⅡB6啮合，内齿圈ⅡB6上端的转轴通过深沟球轴承ⅡB20支撑在上箱体B21内。所述内齿圈ⅡB6作为星型轮系的输出构件。

所述内齿圈ⅡB6上端的转轴通过花键与滚珠丝杠B10的螺杆连接。所述滚珠丝杠B10的螺杆通过深沟球轴承ⅠB18支撑在上箱体B21内。所述滚珠丝杠B10上的螺母B11位于伸缩套筒B12内，并通过螺栓与伸缩套筒B12连接。当滚珠丝杠B10的螺杆被内齿圈ⅡB6驱动旋转时，所述伸缩套筒B12在插销座B13里作直线运动。

伸缩套筒B12的端部连接锁销B14。所述锁销B14作为丝杠传动副的输出构件，用于锁紧尾斜梁的销孔。其中滚珠丝杠B10通过滚珠将滑动摩擦转化为滚动摩擦，从而大大减小了摩擦，滚珠丝杠副最终转化为了锁销的直线运动，并输出较大直线推力，通过驱动电机B1的正反转实现了锁销的上锁和开锁。

所述传感器座B7通过螺栓固定在上箱体B21上。所述被测齿轮B9固定安装在滚珠丝杠B10的螺杆上。锁销B14被驱动时，测齿轮B9带动传感器齿轮B8转动，并带动角位移传感器B7的测量轴转动。从而测量出滚珠丝杠B10螺杆的旋转角度，并最终反映为锁销的伸缩位移,用于实时监控锁销的工作状态。所述箱体ⅡB22通过螺栓ⅡB22固定在机身安装平面上，插销座B13通过螺栓ⅠB21固定在机身安装平面上。

值得说明的是，两个实施例不同齿轮传动副的直升机尾斜梁锁销机构电动传动装置，其锁销安装方式为上、下两套锁销分体安装，每个电机驱动一个锁销，上、下两套装置采用同样的传动机构和安装方式，安装示意图如图3所示，安装位置放大图如图4所示。其方案设计和结构简单，体积小、重量轻、安装灵活，由于各个锁销单独工作，也降低了任务完成风险。

针对现有直升机尾斜梁液压折叠传动机构体积过于庞大、重量大，占用尾斜梁内部极大空间，同时内部布置加强件来扩散载荷。这种结构存在效率低下，接头处不易检查、维护，空间浪费严重等问题，本直升机尾斜梁锁销装置采用电作动技术，结合多级行星齿轮减速机构进行传动，输出大插拔力等几项技术尚属首例。

经过分析，合理分配行星齿轮减速比，可以很好地满足设计中的各项要求。经过强度仿真结果分析，每一对相啮合的齿轮也均能保证该装置满足设计要求。

因此，本直升机尾斜梁锁销装置的特点是结构简单，功能完整，各锁销可单独作用，能降低任务完成的风险，并且可以将电动机输入的高转速低扭矩有效、方便地转化为锁销的大插拔力，从而保障了直升机尾斜梁工作时的安全可靠。

Claims (2)

1.一种分体式直升机尾斜梁锁销机构电动传动装置，其特征在于:包括安装于机身（J）的上、下两套锁销***（A）；两套锁销***（A）的锁销（A27）可伸缩，用于锁紧可折叠的直升机尾斜梁（L）；

一套锁销***（A）主要包括驱动电机（A1）、齿轮传动减速副和滚珠丝杠传动副；

所述齿轮传动减速副包括两级行星轮系：

第一级行星轮系由太阳轮Ⅰ（A2）、内齿圈Ⅰ（A6）、若干个行星轮Ⅰ（A3）、若干个深沟球轴承Ⅰ（A26）和行星架Ⅰ（A4）组成；

所述内齿圈Ⅰ（A6）的下端通过螺栓与驱动电机（A1）的外壳固定连接；所述驱动电机（A1）的电机输出轴伸入内齿圈Ⅰ（A6）中，所述输出轴上端连接齿轮，作为第一级行星轮系的驱动太阳轮Ⅰ（A2）；若干个行星轮Ⅰ（A3）分别与太阳轮Ⅰ（A2）和内齿圈Ⅰ（A6）啮合；若干个所述行星轮Ⅰ（A3）通过若干个深沟球轴承Ⅰ（A26）与行星架Ⅰ（A4）相连；所述行星架Ⅰ（A4）作为第一级行星轮系的输出构件；

第二级行星轮系由太阳轮Ⅱ（A4）、行星架Ⅱ（A8）、内齿圈Ⅰ（A6）、若干个行星轮Ⅱ（A24）和若干个深沟球轴承Ⅱ（A25）组成；

所述第一级行星轮系的行星架Ⅰ（A4）的上端驱动第二级行星轮系的太阳轮Ⅱ（A4）；若干个行星轮Ⅱ（A24）分别与太阳轮Ⅱ（A4）和内齿圈Ⅰ（A6）啮合；若干个所述行星轮Ⅱ（A24）分别通过若干个深沟球轴承Ⅱ（A25）与行星架Ⅱ（A8）相连；所述行星架Ⅱ（A8）作为第二级行星轮系的输出构件；

所述行星架Ⅱ（A8）通过花键与滚珠丝杠（A14）的螺杆连接；所述滚珠丝杠（A14）的螺杆通过深沟球轴承支撑在箱体上；所述滚珠丝杠（A14）的螺母（A15）伸入伸缩套筒（A16）中，并通过螺栓与伸缩套筒（A16）连接；所述螺母（A15）被驱动作直线运动时，所述伸缩套筒（A16）在插销座（A17）里作直线运动；所述伸缩套筒（A16）的端部连接锁销（A27）；所述锁销作为丝杠传动副的输出构件，用于锁紧直升机尾斜梁；

传感器座（A21）通过螺栓固定在箱体（A10）上；被测齿轮（A20）安装在滚珠丝杠（A14）的螺杆上；锁销（A27）被驱动时，通过被测齿轮（A20）带动传感器齿轮（A19）转动，并带动角位移传感器（A21）的测量轴转动；从而测量出滚珠丝杠（A14）螺杆的旋转角度，并最终反映为锁销（A27）的伸缩位移，用于实时监控锁销的工作状态。

2.一种分体式直升机尾斜梁锁销机构电动传动装置，其特征在于:包括安装于机身（J）的上、下两套锁销***（B）；两套锁销***（B）的锁销（B14）可伸缩，用于锁紧可折叠的直升机尾斜梁（L）；

一套锁销***（B）主要包括星型轮系和箱体；

所述箱体由上箱体（B21）和下箱体（B24）组成；所述星型轮系安装在所述箱体内部；

所述星型轮系的外啮合传动由太阳轮Ⅰ、若干个行星轮Ⅰ（B2）组成；所述星型轮系的内啮合由内齿圈Ⅱ（B6）、若干个行星轮Ⅱ（B5）组成；每一个所述行星轮Ⅰ（B2）均与一行星轮Ⅱ（B5）同轴；同轴的连接行星轮Ⅰ（B2）和行星轮Ⅱ（B5）随轴转动，其转轴通过角接触球轴承Ⅰ（B4）支撑在下箱体（B24）内部；

所述下箱体（B24）的下方通过螺栓与驱动电机的外壳固定连接；所述驱动电机的输出轴（B3）伸入箱体内，所述输出轴（B3）上端连接齿轮，作为星型轮系的驱动太阳轮Ⅰ；若干个行星轮Ⅰ（B2）分别与太阳轮Ⅰ啮合；所述行星轮Ⅰ（B2）作为星型轮系外啮合的输出构件；

若干个行星轮Ⅰ（B2）转动时，若干个行星轮Ⅱ（B5）随轴转动；若干个行星轮Ⅱ（B5）分别与内齿圈Ⅱ（B6）啮合，内齿圈Ⅱ（B6）上端的转轴通过深沟球轴承Ⅱ（B20）支撑在上箱体（B21）内；所述内齿圈Ⅱ（B6）作为星型轮系的输出构件；

所述内齿圈Ⅱ（B6）上端的转轴通过花键与滚珠丝杠（B10）的螺杆连接；所述滚珠丝杠（B10）的螺杆通过深沟球轴承Ⅰ（B18）支撑在上箱体（B21）内；所述滚珠丝杠（B10）上的螺母（B11）位于伸缩套筒（B12）内，并通过螺栓与伸缩套筒（B12）连接；当滚珠丝杠（B10）的螺杆被内齿圈Ⅱ（B6）驱动旋转时，所述伸缩套筒（B12）在插销座（B13）里作直线运动；

伸缩套筒（B12）的端部连接锁销（B14）；所述锁销（B14）作为丝杠传动副的输出构件，用于锁紧直升机尾斜梁；

传感器座（B7）通过螺栓固定在上箱体（B21）上；被测齿轮（B9）固定安装在滚珠丝杠（B10）的螺杆上；锁销（B14）被驱动时，被测齿轮（B9）带动传感器齿轮（B8）转动，并带动角位移传感器（B7）的测量轴转动；从而测量出滚珠丝杠（B10）螺杆的旋转角度，并最终反映为锁销的伸缩位移，用于实时测量锁销的行程。

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