CN109236970A - 一种基于分扭传动机构的直升机主减速器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于分扭传动机构的直升机主减速器,涉及直升机传动***领域,动力通过两根行星架轴输入,经过差动轮系I和增扭轮系进行分扭,将动力传递至锥齿轮主动轮;锥齿轮主动轮与锥齿轮从动轮啮合,锥齿轮从动轮与输入太阳轮轴相连,将动力输入差动轮系II;差动轮系II将动力分流至直齿轮下主动轮和直齿轮上主动轮;直齿轮主动轮与直齿轮从动轮啮合,直齿轮从动轮与上下两个半人字齿轮主动轮通过弹性轴相连;左右两输入的人字齿主动轮将动力汇流至人字齿从动轮,通过输出轴将动力输出。减速器承载能力强,传动比大,均载效果理想,提高了整个传动***的性能和零部件的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及直升机传动***领域,具体地说,涉及一种基于分扭传动机构的直升机主减速器。
背景技术
直升机作为一种灵活、多用途、高机动性的载具,自问世以来就广泛应用于军事、运输、救援、商业等众多领域,并且一直在不断发展。传统直升机减速器多为单路传动,使用定轴轮系与行星轮系组合的方式逐级减速,这种构型只适用于轻型和小型直升机,对于大型和重型直升机而言,由于发动机功率大,传动***载荷大,使得减速器尺寸和重量增加,振动噪声问题也更加突出。因此,为了满足直升机发展的需求,迫切需要一种承载能力强、传动比大的新型减速器。
现有的减速器由于部件的弹性变形、制造精度以及装配误差等原因,容易失效,从而大大降低了减速器的使用寿命。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于分扭传动机构的直升机主减速器,其特征在于:
包括两套分支输入***、四套分扭传动***、八套分扭输入***、输出***。
每一套所述的分支输入***包括输入轴、差动轮系I、轴I、轴套I、锥齿轮I、锥齿轮II和锥齿轮III
所述输入轴一端连接动力、另一端连接差动轮系I。所述差动轮系I包括行星架I、行星轮、内齿圈和太阳轮。所述输入轴是行星架I的转轴。所述太阳轮的转轴是轴I。所述内齿圈的转轴是轴套I。所述输入轴位于差动轮系I的一侧、所述轴I和轴套I位于差动轮系I的另一侧。所述轴I穿过轴套I后,连接并带动锥齿轮II旋转。所述锥齿轮I安装在轴套I上,并随轴套I旋转而旋转。所述锥齿轮III与锥齿轮I同轴旋转。所述锥齿轮I和锥齿轮III规格、转速相同。
所述分扭传动***包括锥齿轮、轴、差动轮系II、轴II、轴套II、下齿轮、上齿轮。
所述差动轮系II包括下行星轮、下太阳轮、行星架II、上行星轮、上太阳轮。
所述锥齿轮与下太阳轮共轴。所述行星架II上、下均安装有行星轮,即上行星轮和下行星轮。
所述下太阳轮与下行星轮啮合。所述上行星轮与上太阳轮啮合。
所述轴II连接并随行星架II旋转。所述轴II穿过轴套II后,连接上齿轮。所述上齿轮随行星架II旋转而旋转。
所述轴套II上安装上太阳轮和下齿轮。所述轴套II和下齿轮随上太阳轮旋转而旋转。
所述分扭输入***包括从下到上依次同轴安装的下斜齿轮II、齿轮和上斜齿轮II。三者的安装轴为弹性轴。所述下斜齿轮II、齿轮和上斜齿轮II均与弹性轴通过花键连接。
下斜齿轮II、上斜齿轮II和弹性轴随齿轮旋转而旋转。安装后,下斜齿轮II和上斜齿轮II的旋向相反。
所述输出***包括同轴安装的的下斜齿轮I和上斜齿轮I。二者的安装轴为输出轴。输出轴随下斜齿轮I和上斜齿轮I旋转而旋转。下斜齿轮I和上斜齿轮I的旋向相反。
两套分支输入***分别位于输出***的两侧。
每一个分支输入***配置两套分扭传动***。这两套分扭传动***处于分支输入***的上方。其中一套分扭传动***的锥齿轮与分支输入***的锥齿轮I啮合,另外一套分扭传动***的锥齿轮与分支输入***的锥齿轮III啮合。
每一套分扭传动***配置两套分扭输入***。其中一套分扭输入***的齿轮与下齿轮啮合,另外一套分扭输入***的齿轮与上齿轮啮合。
所述输出***周围具有八套分扭输入***。每一套分扭输入***的下斜齿轮II与输出***的下斜齿轮I啮合。每一套分扭输入***的上斜齿轮II与输出***的上斜齿轮I啮合。
进一步,所述分支输入***还包括一个增扭轮系。
所述增扭轮系包括增扭级行星轮I、行星轮销轴、增扭级行星轮II、增扭级行星架轴、增扭级行星架、固定锥齿轮和外壳。所述增扭级行星轮I和增扭级行星轮II的大小、规格相同,且分别安装在行星轮销轴的两端。所述固定锥齿轮固定于外壳上,并与锥齿轮II同心且大小、规格相同。所述增扭级行星轮I和增扭级行星轮II均与锥齿轮II啮合。所述增扭级行星轮I和增扭级行星轮II均与固定锥齿轮啮合。所述行星轮销轴连接在增扭级行星架轴一端的增扭级行星架上。所述锥齿轮II可以带动增扭级行星架轴旋转。
所述外壳具有一个中央通孔。所述行星架轴在穿过这个中央通孔后,连接锥齿轮III。所述锥齿轮III随行星架轴旋转而旋转。
所述外壳的底部固定在机架上。
进一步,所述输出***的下斜齿轮I和上斜齿轮I是一个人字齿轮的上、下两半。
所述下齿轮和上齿轮规格、转速相同。
进一步,两套动力输出装置所输出的动力经过离合器后,分别传递给两套所述的分支输入***。
本发明提出的一种基于分扭传动机构的直升机主减速器传动比大,承载能力强;动力经过多支路分流,每条支路上的功率和扭矩降低,有效降低了齿轮等相关零部件的载荷,从而减小了零部件的尺寸,提高了减速器性能;通过利用封闭式差动轮系的运动分解功能,经过合理设计,将单一的输入扭矩分解为两个输出扭矩,并使输出的两个扭矩相等,从而使各支路之间的载荷相等,提高了零部件的使用寿命。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是相对于图1,通过另外一个视角展示的本发明的结构示意图。
图3是分支输入***的结构示意图。
图4是分扭传动***的结构示意图。
图5是分扭输入***的结构示意图。
图6是输出***的结构示意图。
图7是本发明的轮系传动简图。
图中:
一、分支输入***1:
输入轴101、差动轮系I102、行星架I1021、行星轮1022、内齿圈1023、太阳轮1024、轴I103、轴套I104、锥齿轮I105、锥齿轮II106、增扭轮系107、增扭级行星轮I1071、行星轮销轴1072、增扭级行星轮II1073、增扭级行星架轴1074、增扭级行星架10741、外壳1075、固定锥齿轮1076、锥齿轮III108
二、分扭传动***2:
锥齿轮201、轴202、差动轮系II203、下行星轮2031、下太阳轮2032、行星架II2033、上行星轮2034、上太阳轮2035、轴II204、轴套II205、下齿轮206、上齿轮207
三、分扭输入***3:
下斜齿轮II301、弹性轴302、齿轮303、上斜齿轮II304
四、输出***4:
下斜齿轮I401、上斜齿轮I402、输出轴403。
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:
参照图1、图2和图7,一种基于分扭传动机构的直升机主减速器,其特征在于:
包括两套分支输入***1、四套分扭传动***2、八套分扭输入***3、输出***4。
参见图3,每一套所述的分支输入***1包括输入轴101、差动轮系I102、轴I103、轴套I104、锥齿轮I105、锥齿轮II106和锥齿轮III108。
所述输入轴101一端连接动力、另一端连接差动轮系I102。所述差动轮系I102包括行星架I1021、行星轮1022、内齿圈1023和太阳轮1024。所述输入轴101是行星架I1021的转轴。所述太阳轮1024的转轴是轴I103。所述内齿圈1023的转轴是轴套I104。所述输入轴101位于差动轮系I102的一侧,所述轴I103和轴套I104位于差动轮系I102的另一侧。所述轴I103穿过轴套I104后,连接并带动锥齿轮II106旋转。所述锥齿轮I105安装在轴套I104上,并随轴套I104旋转而旋转。所述锥齿轮III108与锥齿轮I105同轴旋转。所述锥齿轮I105和锥齿轮III108规格、转速相同。
参见图4,所述分扭传动***2包括锥齿轮201、轴202、差动轮系II203、轴II204、轴套II205、下齿轮206、上齿轮207。
所述差动轮系II203包括下行星轮2031、下太阳轮2032、行星架II2033、上行星轮2034、上太阳轮2035。
所述锥齿轮201与下太阳轮2032共轴202。所述行星架II2033上、下均安装有行星轮,即上行星轮2034和下行星轮2031。
所述下太阳轮2032与下行星轮2031啮合。所述上行星轮2034与上太阳轮2035啮合。
所述轴II204连接并随行星架II2033旋转。所述轴II204穿过轴套II205后,连接上齿轮207。所述上齿轮207随行星架II2033旋转而旋转。
所述轴套II205上安装上太阳轮2035和下齿轮206。所述轴套II205和下齿轮206随上太阳轮2035旋转而旋转。轴套II205通过轴承安装在机架上。
参见图5,所述分扭输入***3包括从下到上依次同轴安装的下斜齿轮II301、齿轮303和上斜齿轮II304。三者的安装轴为弹性轴302(周向具有弹性,即由于弹性轴是薄壁结构,抗扭截面模量比较小,许用扭转角比较大,所以允许上下两端的齿轮在绕轴线的扭转方向有较大的角度差。)。所述下斜齿轮II301、齿轮303和上斜齿轮II304均与弹性轴302通过花键连接。下斜齿轮II301、齿轮303和上斜齿轮II304通过轴承安装在机架上,由轴承承受径向力和轴向力。弹性轴302为薄壁结构,只承受扭矩,扭转刚度较小,可以允许下斜齿轮II与上斜齿轮II之间较大的相对转角,以实现两个齿轮之间的均载。
下斜齿轮II301、上斜齿轮II304和弹性轴302随齿轮303旋转而旋转。安装后,下斜齿轮II301和上斜齿轮II304的旋向相反。
参见图6,所述输出***4包括同轴安装的的下斜齿轮I401和上斜齿轮I402。二者的安装轴为输出轴403。输出轴403随下斜齿轮I401和上斜齿轮I402旋转而旋转。下斜齿轮I401和上斜齿轮I402的旋向相反。输出轴403通过轴承安装在机架上。
两套分支输入***1分别位于输出***4的两侧。
每一套分支输入***1配置两套分扭传动***2。这两套分扭传动***2处于分支输入***1的上方。其中一套分扭传动***2的锥齿轮201与分支输入***1的锥齿轮I105啮合,另外一套分扭传动***2的锥齿轮201与分支输入***1的锥齿轮III108啮合。
每一套分扭传动***2配置两套分扭输入***3。其中一套分扭输入***3的齿轮303与下齿轮206啮合、另外一套分扭输入***3的齿轮303与上齿轮207啮合。
所述输出***4周围具有八套分扭输入***3。每一套分扭输入***3的下斜齿轮II301与输出***4的下斜齿轮I401啮合。每一套分扭输入***3的上斜齿轮II304与输出***4的上斜齿轮I402啮合。
本实施例所涉及的差动轮系I的各齿轮齿数举例说明:
行星轮1022齿数为20,太阳轮1024齿数为40,内齿圈1023齿数为80。在这种齿数条件下可以使锥齿轮I105和锥齿轮III108输出的转速和扭矩相等。
本实施例所涉及的差动轮系II的各齿轮齿数举例说明:
下太阳轮2032齿数为40,下行星轮2031齿数为20,上太阳轮2035齿数为30,上行星轮2034齿数为30。在这种齿数条件下可以使下齿轮206和上齿轮207输出的转速和扭矩相等。
实施例2
本实施例的主要结构同实施例1,进一步,为了实现增扭减速,即要使锥齿轮I105和锥齿轮III108的转速和传递扭矩相等,所述分支输入***1还包括一个增扭轮系107。
所述增扭轮系107包括增扭级行星轮I1071、行星轮销轴1072、增扭级行星轮II1073、增扭级行星架轴1074、增扭级行星架10741、固定锥齿轮1076和外壳1075。所述增扭级行星轮I1071和增扭级行星轮II1073大小、规格相同,且分别安装在行星轮销轴1072的两端。所述固定锥齿轮1076固定于外壳1075上,并与锥齿轮II106同心且大小、规格相同。所述增扭级行星轮I1071和增扭级行星轮II1073均与锥齿轮II106啮合。所述增扭级行星轮I1071和增扭级行星轮II1073均与固定锥齿轮1076啮合。所述行星轮销轴1072连接在增扭级行星架轴1074一端的增扭级行星架10741上。所述锥齿轮II106可以带动增扭级行星架轴1074旋转。
所述外壳1075具有一个中央通孔。所述行星架轴1074在穿过这个中央通孔后,连接锥齿轮III108。所述锥齿轮III108随行星架轴1074旋转而旋转。
所述外壳1075的底部固定在机架上。
实施例3:
本实施例的主要结构同实施例2,进一步,为了实现更为平稳的传递动力,所述输出***4的下斜齿轮I401和上斜齿轮I402是一个人字齿轮的上、下两半。
所述下齿轮206和上齿轮207规格、转速相同。
实施例4:
基于实施例3的结构,降低了各支路的载荷,减小了零部件尺寸,各支路的扭矩均衡。因此在本实施例中,实现了两套直升机动力输出装置所输出的动力经过离合器后,分别传递给两套所述的分支输入***1,最终传递给输出轴403,减速器承载能力强,传动比大,均载效果理想,提高了整个传动***的性能和零部件的使用寿命。
Claims (4)
1.一种基于分扭传动机构的直升机主减速器,其特征在于:
包括两套所述分支输入***(1)、四套分扭传动***(2)、八套分扭输入***(3)、输出***(4)。
每一套所述的分支输入***(1)包括输入轴(101)、差动轮系I(102)、轴I(103)、轴套I(104)、锥齿轮I(105)、锥齿轮II(106)和锥齿轮III(109);
所述输入轴(101)一端连接动力、另一端连接差动轮系I(102);所述差动轮系I(102)包括行星架I(1021)、行星轮(1022)、内齿圈(1023)和太阳轮(1024);所述输入轴(101)是行星架I(1021)的转轴;所述太阳轮(1024)的转轴是轴I(103);所述内齿圈(1023)的转轴是轴套I(104);所述输入轴(101)位于差动轮系I(102)的一侧,所述轴I(103)和轴套I(104)位于差动轮系I(102)的另一侧;所述轴I(103)穿过轴套I(104)后,连接并带动锥齿轮II(106)旋转;所述锥齿轮I(105)安装在轴套I(104)上,并随轴套I(104)旋转而旋转;所述锥齿轮III(108)与锥齿轮I(105)同轴旋转;所述锥齿轮I(105)和锥齿轮III(108)规格、转速相同;
所述分扭传动***(2)包括锥齿轮(201)、轴(202)、差动轮系II(203)、轴II(204)、轴套II(205)、下齿轮(206)、上齿轮(207);
所述差动轮系II(203)包括下行星轮(2031)、下太阳轮(2032)、行星架II(2033)、上行星轮(2034)、上太阳轮(2035);
所述锥齿轮(201)与下太阳轮(2032)共轴(202);所述行星架II(2033)上、下均安装有行星轮,即上行星轮(2034)和下行星轮(2031);
所述下太阳轮(2032)与下行星轮(2031)啮合;所述上行星轮(2034)与上太阳轮(2035)啮合;
所述轴II(204)连接并随行星架II(2033)旋转;所述轴II(204)穿过轴套II(205)后,连接上齿轮(207);所述上齿轮(207)随行星架II(2033)旋转而旋转;
所述轴套II(205)上安装上太阳轮(2035)和下齿轮(206);所述轴套II(205)和下齿轮(206)随上太阳轮(2035)旋转而旋转;
所述分扭输入***(3)包括从下到上依次同轴安装的下斜齿轮II(301)、齿轮(303)和上斜齿轮II(304);三者的安装轴为弹性轴(302);所述下斜齿轮II(301)、齿轮(303)和上斜齿轮II(304)均与弹性轴(302)通过花键连接;
下斜齿轮II(301)、上斜齿轮II(304)和弹性轴(302)随齿轮(303)旋转而旋转;安装后,下斜齿轮II(301)和上斜齿轮II(304)的旋向相反;
所述输出***(4)包括同轴安装的的下斜齿轮I(401)和上斜齿轮I(402);二者的安装轴为输出轴(403);输出轴(403)随下斜齿轮I(401)和上斜齿轮I(402)旋转而旋转;下斜齿轮I(401)和上斜齿轮I(402)的旋向相反;
两套分支输入***(1)分别位于输出***(4)的两侧;
每一套分支输入***(1)配置两套分扭传动***(2);这两套分扭传动***(2)处于分支输入***(1)的上方;其中一套分扭传动***(2)的锥齿轮(201)与分支输入***(1)的锥齿轮I(105)啮合,另外一套分扭传动***(2)的锥齿轮(201)与分支输入***(1)的锥齿轮III(108)啮合;
每一套分扭传动***(2)配置两套分扭输入***(3);其中一套分扭输入***(3)的齿轮(303)与下齿轮(206)啮合,另外一套分扭输入***(3)的齿轮(303)与上齿轮(207)啮合;
所述输出***(4)周围具有八套分扭输入***(3);每一套分扭输入***(3)的下斜齿轮II(301)与输出***(4)的下斜齿轮I(401)啮合;每一套分扭输入***(3)的上斜齿轮II(304)与输出***(4)的上斜齿轮I(402)啮合。
2.根据权利要求1所述的一种基于分扭传动机构的直升机主减速器,其特征在于:
所述分支输入***(1)还包括一个增扭轮系(107);
所述增扭轮系(107)包括增扭级行星轮I(1071)、行星轮销轴(1072)、增扭级行星轮II(1073)、增扭级行星架轴(1074)、增扭级行星架(10741)、固定锥齿轮(1076)和外壳(1075);所述增扭级行星轮I(1071)和增扭级行星轮II(1073)的大小、规格相同,且分别安装在行星轮销轴(1072)的两端;所述固定锥齿轮(1076)固定于外壳(1075)上,并与锥齿轮II(106)同心且大小、规格相同;所述增扭级行星轮I(1071)和增扭级行星轮II(1073)均与锥齿轮II(106)啮合;所述增扭级行星轮I(1071)和增扭级行星轮II(1073)均与固定锥齿轮(1076)啮合;所述行星轮销轴(1072)连接在增扭级行星架轴(1074)一端的增扭级行星架(10741)上;所述锥齿轮II(106)可以带动增扭级行星架轴(1074)旋转;
所述外壳(1075)具有一个中央通孔;所述行星架轴(1074)在穿过这个中央通孔后,连接锥齿轮III(108);所述锥齿轮III(108)随行星架轴(1074)旋转而旋转;
所述外壳(1075)的底部固定在机架上。
3.根据权利要求1所述的一种基于分扭传动机构的直升机主减速器,其特征在于:所述输出***(4)的下斜齿轮I(401)和上斜齿轮I(402)是一个人字齿轮的上、下两半;
所述下齿轮(206)和上齿轮(207)规格、转速相同。
4.根据权利要求1或4所述的一种基于分扭传动机构的直升机主减速器,其特征在于:两套动力输出装置所输出的动力经过离合器后,分别传递给两套所述的分支输入***(1)。
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