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CN109681582A - 两次功率分流的共轴式双旋翼传动装置 - Google Patents

两次功率分流的共轴式双旋翼传动装置 Download PDF

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CN109681582A
CN109681582A CN201910015859.2A CN201910015859A CN109681582A CN 109681582 A CN109681582 A CN 109681582A CN 201910015859 A CN201910015859 A CN 201910015859A CN 109681582 A CN109681582 A CN 109681582A
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transmission
power
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CN201910015859.2A
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靳广虎
杜状状
陆凤霞
鲍和云
冯正玖
丁景伟
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Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
Original Assignee
Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H1/00—Toothed gearings for conveying rotary motion
    • F16H1/02—Toothed gearings for conveying rotary motion without gears having orbital motion
    • F16H1/20—Toothed gearings for conveying rotary motion without gears having orbital motion involving more than two intermeshing members
    • F16H1/203—Toothed gearings for conveying rotary motion without gears having orbital motion involving more than two intermeshing members with non-parallel axes

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Abstract

本发明公开一种两次功率分流的共轴式双旋翼传动装置，包括基础装置和至少一个子装置，通过同轴面齿轮功率分流传动，同时实现换向和功率分流；其次是通过圆柱齿轮功率分流传动，实现功率的再次分流，降低轮齿承受的载荷和线速度，减小了齿轮的体积和重量，提高了传动系统的功重比、传动效率和可靠性。此种装置都采用定轴轮系传动，技术较成熟，可靠性好；同时，最后一级的传动比较大，有利于降低传动系统的重量，这对大功率高速传动系统有非常重要的意义。

Description

两次功率分流的共轴式双旋翼传动装置
技术领域
本发明属于机械传动技术领域，涉及直升机传动构型的研究领域，特别涉及一种具有面齿轮-圆柱齿轮两次功率分流的共轴式双旋翼输出、转速相等且转向相反的动力传动装置。
背景技术
共轴式双旋翼直升机主减速器传动系统的典型构型是“锥齿轮换向-并车-行星传动输出”。从发动机输入到主旋翼输出，一般由3～5级齿轮传动组成，大多数情况下由行星传动作为最后一级，也有采用两级行星传动或复合行星传动。对含有行星齿轮传动的多级传动系统来说，行星齿轮传动的传动比许用范围受结构和强度两方面的制约；同时，过大的传动比使行星减速器的传动效率下降，且不利于减轻整个传动系统的重量。
因此，为满足直升机传动系统的功重比、传动效率和可靠性要求，尽可能减轻传动系统的重量和体积，现役直升机传动系统中的行星齿轮传动的传动比较小，一般在3～5左右。对于共轴式双旋翼传动系统而言，为实现绕同一轴线的一正一反旋转的上下两副旋翼的要求，其采用了星型齿轮传动和差动轮系相结合的传动方式。尽管其也采用了功率分流的形式，但由于行星齿轮传动的结构强度、效率等问题，其传动比较小；同时，行星轮既有公转又有自转，因此结构复杂，且其支撑轴承的使役工况复杂，轴承容易损坏。
发明内容
本发明的目的，在于提供一种两次功率分流的共轴式双旋翼传动装置，都采用定轴轮系传动，技术较成熟，可靠性好；同时，最后一级的传动比较大，有利于降低传动系统的重量，这对大功率高速传动系统有非常重要的意义。
为了达成上述目的，本发明的解决方案是：
一种两次功率分流的共轴式双旋翼传动装置，包括基础装置和至少一个子装置，基础装置包括第一输出轴、第二输出轴、第八一圆柱齿轮和第八二圆柱齿轮，第八一圆柱齿轮固定于第一输出轴上，第八二圆柱齿轮固定于第二输出轴上；子装置包括第一一圆柱齿轮、第二一面齿轮、第三一面齿轮、第二二圆柱齿轮、第四一圆柱齿轮、第六一圆柱齿轮、第四二圆柱齿轮、第六二圆柱齿轮、第三二圆柱齿轮、第五一圆柱齿轮、第七一圆柱齿轮、第五二圆柱齿轮和第七二圆柱齿轮；
第二一面齿轮与第三一面齿轮的轴线相同，且上下面对面布置；第二一面齿轮与第二二圆柱齿轮均固定于第二传动轴；第四一圆柱齿轮与第四二圆柱齿轮均固定于第四传动轴；第六一圆柱齿轮与第六二圆柱齿轮均固定于第六传动轴；第三一面齿轮与第三二圆柱齿轮均固定于第三传动轴；第五一圆柱齿轮与第五二圆柱齿轮均固定于第五传动轴；第七一圆柱齿轮与第七二圆柱齿轮均固定于第七传动轴；
第一一圆柱齿轮同时与第二一、第三一面齿轮相啮合，第二二圆柱齿轮同时与第四一圆柱齿轮、第六一圆柱齿轮相啮合，第四二圆柱齿轮和第六二圆柱齿轮同时与第八一圆柱齿轮相啮合；第三二圆柱齿轮同时与第五一圆柱齿轮、第七一圆柱齿轮相啮合，第五二圆柱齿轮和第七二圆柱齿轮同时与第八二圆柱齿轮相啮合。
上述子装置的数目为最多3个。
上述面齿轮采用直齿面齿轮、斜齿面齿轮、偏置面齿轮或螺旋面齿轮。
采用上述方案后，本发明具有以下改进：
(1)本发明提出的同轴面齿轮-圆柱齿轮两次功率分流传动构型，与普通共轴式双旋翼直升机传动构型相比，轮系都为定轴轮系传动，面齿轮传动对误差不敏感，可以简化支撑结构，提高传动系统的可靠性；经过面齿轮功率分流以后，通过圆柱齿轮传动再一次进行功率分流，降低传动分支的载荷，进而再次减小齿轮的体积和重量；同时，最后一级传动为定轴传动，因此传动比可以较大，能够有效降低整个传动系统的体积和重量；
(2)本发明与现有传动构型相比，经过同轴式面齿轮功率分流传动，可以同时实现传动方向的改变和功率的分流，使得分支传动系统的载荷减小，因此受承载能力限制的齿轮结构减小，降低了重量；
(3)整个传动系统为纵向布置，因此整个齿轮箱成圆桶状，有利于模块化结构设计，减小系统的重量；
(4)从整个传动系统来看，由于采用了两次功率分流传动，且传动系统全部采用简单定轴轮系传动，技术上容易实现。
本发明提供的传动构型，可以在中、重型直升机传动系统、舰船传动系统等领域得到广泛的应用，可作为两次功率分流的共轴式双旋翼直升机新型主减速器传动构型。
附图说明
图1是单发动力输入的面齿轮-圆柱齿轮两次功率分流的共轴式双旋翼传动装置结构示意图；
图2是双发动力输入的面齿轮-圆柱齿轮两次功率分流的共轴式双旋翼传动装置结构示意图；
图3是三发动力输入的面齿轮-圆柱齿轮两次功率分流的共轴式双旋翼传动装置结构示意图；
其中，(a)是正等侧图，(b)是俯视图。
具体实施方式
本发明提供一种两次功率分流的共轴式双旋翼传动装置，包括基础装置和至少一个子装置，当设有一个子装置时，为图1所示的单发动力输入结构；当设有两个子装置时，为图2所示的双发动力输入结构；当设有三个子装置时，为图3所示的三发动力输入结构；理论上，本发明可以包含更多个子装置，但受到空间限制，通常最多设置3个子装置。
以下将以图1所示的实施结构为例，对本发明的技术方案及有益效果进行详细说明。
图1所示的单发输入结构中，基础装置包括输出轴1、输出轴2、圆柱齿轮Z8和圆柱齿轮Z8′，其中，圆柱齿轮Z8固定于输出轴1上，圆柱齿轮Z8′固定于输出轴2上；子装置包括圆柱齿轮Z1、面齿轮Z2、面齿轮Z3、圆柱齿轮Z2′、圆柱齿轮Z4、圆柱齿轮Z6、圆柱齿轮Z4′、圆柱齿轮Z6′、圆柱齿轮Z3′、圆柱齿轮Z5、圆柱齿轮Z7、圆柱齿轮Z5′和圆柱齿轮Z7′；二者相配合的传动过程为：输入圆柱齿轮Z1同时和面齿轮Z2、面齿轮Z3相啮合，实现传动方向的改变和功率的分流；其中，面齿轮Z2和面齿轮Z3的轴线相同，上下面对面布置。面齿轮Z2与圆柱齿轮Z2′固定于同一个传动轴上；圆柱齿轮Z2′同时与圆柱齿轮Z4与圆柱齿轮Z6相啮合，实现功率的再次分流；圆柱齿轮Z4与圆柱齿轮Z4′固定于同一个传动轴上；圆柱齿轮Z6与圆柱齿轮Z6′固定于同一个传动轴上；圆柱齿轮Z4′和圆柱齿轮Z6′同时与圆柱齿轮Z8相啮合，实现功率的汇流，将动力与转速传递给输出轴1。面齿轮Z3与圆柱齿轮Z3′固定于同一个传动轴上；圆柱齿轮Z3′同时与圆柱齿轮Z5与圆柱齿轮Z7相啮合，实现功率的再次分流；圆柱齿轮Z5与圆柱齿轮Z5′固定于同一个传动轴上；圆柱齿轮Z7与圆柱齿轮Z7′固定于同一个传动轴上；圆柱齿轮Z5′和圆柱齿轮Z7′同时与圆柱齿轮Z8′相啮合，实现功率的汇流，将动力与转速传递给输出轴2。通过以上的功率传递，最终实现输出轴的共轴旋转，且转向相反。
综合上述，本发明一种两次功率分流的共轴式双旋翼传动装置，通过同轴面齿轮功率分流传动，同时实现换向和功率分流；其次是通过圆柱齿轮功率分流传动，实现功率的再次分流，降低轮齿承受的载荷和线速度，减小了齿轮的体积和重量，提高了传动系统的功重比、传动效率和可靠性。
在面齿轮功率分流中，圆柱齿轮同时和两个轴线相同的面齿轮啮合，实现两路传动，其中的面齿轮可以是直齿面齿轮、斜齿面齿轮、偏置面齿轮和螺旋面齿轮，需要说明的是，在一个实施结构中，面齿轮Z2、面齿轮Z3的种类可以不同，本领域技术人员可以依据公知常识确定其配合结构；圆柱齿轮功率分流传动中，其中圆柱齿轮同时和两个圆柱齿轮啮合。通过圆柱齿轮功率分流之后，再分别通过两个小圆柱齿轮与大圆柱齿轮啮合实现功率汇流，实现动力输出。其中，两个输出轴的转向相反。
以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。

Claims (7)

1.一种两次功率分流的共轴式双旋翼传动装置，其特征在于：包括基础装置和至少一个子装置，基础装置包括第一输出轴、第二输出轴、第八一圆柱齿轮和第八二圆柱齿轮，第八一圆柱齿轮固定于第一输出轴上，第八二圆柱齿轮固定于第二输出轴上；子装置包括第一一圆柱齿轮、第二一面齿轮、第三一面齿轮、第二二圆柱齿轮、第四一圆柱齿轮、第六一圆柱齿轮、第四二圆柱齿轮、第六二圆柱齿轮、第三二圆柱齿轮、第五一圆柱齿轮、第七一圆柱齿轮、第五二圆柱齿轮和第七二圆柱齿轮；
第二一面齿轮与第三一面齿轮的轴线相同，且上下面对面布置；第二一面齿轮与第二二圆柱齿轮均固定于第二传动轴；第四一圆柱齿轮与第四二圆柱齿轮均固定于第四传动轴；第六一圆柱齿轮与第六二圆柱齿轮均固定于第六传动轴；第三一面齿轮与第三二圆柱齿轮均固定于第三传动轴；第五一圆柱齿轮与第五二圆柱齿轮均固定于第五传动轴；第七一圆柱齿轮与第七二圆柱齿轮均固定于第七传动轴；
第一一圆柱齿轮同时与第二一、第三一面齿轮相啮合，第二二圆柱齿轮同时与第四一圆柱齿轮、第六一圆柱齿轮相啮合，第四二圆柱齿轮和第六二圆柱齿轮同时与第八一圆柱齿轮相啮合；第三二圆柱齿轮同时与第五一圆柱齿轮、第七一圆柱齿轮相啮合，第五二圆柱齿轮和第七二圆柱齿轮同时与第八二圆柱齿轮相啮合。
2.如权利要求1所述的两次功率分流的共轴式双旋翼传动装置，其特征在于：所述子装置的数目为最多3个。
3.如权利要求1所述的两次功率分流的共轴式双旋翼传动装置，其特征在于：所述第二一、第三一面齿轮采用相同或不同类型的面齿轮。
4.如权利要求3所述的两次功率分流的共轴式双旋翼传动装置，其特征在于：所述面齿轮为直齿面齿轮。
5.如权利要求3所述的两次功率分流的共轴式双旋翼传动装置，其特征在于：所述面齿轮为斜齿面齿轮。
6.如权利要求3所述的两次功率分流的共轴式双旋翼传动装置，其特征在于：所述面齿轮采用偏置面齿轮。
7.如权利要求3所述的两次功率分流的共轴式双旋翼传动装置，其特征在于：所述面齿轮采用螺旋面齿轮。
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