CN109236970B - 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

一种基于分扭传动机构的直升机主减速器
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 (3)

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(108)；
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；
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)。
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。
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