一種用于復(fù)合式飛行器的傳動(dòng)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于復(fù)合式飛行器的傳動(dòng)系統(tǒng)，屬于復(fù)合式飛行器傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)領(lǐng)域。所述傳動(dòng)系統(tǒng)包括減速齒輪系、減速器主軸、離合器、并車錐齒輪、并車輸入軸、發(fā)動(dòng)機(jī)換向齒輪、發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸、發(fā)動(dòng)機(jī)、螺旋槳換向減速齒輪A、螺旋槳傳動(dòng)軸和螺旋槳換向減速齒輪B；兩臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生動(dòng)力，分別經(jīng)各自的發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸先傳遞到發(fā)動(dòng)機(jī)換向齒輪處，在換向后分別由各自的并車輸入軸傳遞到并車錐齒輪處進(jìn)行并車，并車之后動(dòng)力傳遞給減速器主軸，減速器主軸向上給旋翼傳遞動(dòng)力，向下給螺旋槳傳遞動(dòng)力。本發(fā)明適用于復(fù)合式飛行器多個(gè)功率消耗點(diǎn)的總體布局，能夠同時(shí)驅(qū)動(dòng)多個(gè)旋轉(zhuǎn)部件，也能控制旋翼的接合和脫開；傳動(dòng)部件上功能容易實(shí)現(xiàn)和可靠。
【專利說(shuō)明】
一種用于復(fù)合式飛行器的傳動(dòng)系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于復(fù)合式飛行器傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)領(lǐng)域，具體涉及復(fù)合式飛行器的傳動(dòng)系統(tǒng)的布局設(shè)計(jì)、傳動(dòng)路線安排及傳動(dòng)部件的選擇。
【背景技術(shù)】
[0002]復(fù)合式飛行器(參見(jiàn)參考文獻(xiàn)[I]:ChristopherEden Mesrobian,et.al ConceptStudy of a High-Speed,Vertical Take-Off and Landing Aircraft[M],Blacksburg,Virginia; June 12，2009;參考文獻(xiàn)[2 ]:胡冬冬，李文杰.波音公司正在研究旋翼/后掠翼組合飛機(jī)--DiscRotor[J].飛航導(dǎo)彈,2009(8):8-9;)的概念綜合了直升機(jī)和固定翼飛機(jī)各自的優(yōu)越性能，直升機(jī)起降方便，固定翼飛機(jī)飛行速度快，綜合二者優(yōu)點(diǎn)的復(fù)合式飛行器有著廣闊的應(yīng)用前景。但是在設(shè)計(jì)方面，復(fù)合式飛行器布局新穎，很多方面都要打破原有的局限。復(fù)合式飛行器的總體布局的求新必然帶來(lái)傳動(dòng)系統(tǒng)的改變，總體設(shè)計(jì)方面對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)提出了新要求。
[0003]復(fù)合式飛行器不僅要滿足直升機(jī)模式起降的實(shí)現(xiàn)，還要考慮固定翼模式飛行器的推進(jìn)。于是從發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的功率要經(jīng)過(guò)傳動(dòng)系統(tǒng)傳輸?shù)饺齻€(gè)功率消耗點(diǎn)上去，所述的三個(gè)功率消耗點(diǎn)分別是機(jī)身頂部旋翼、機(jī)身右側(cè)螺旋槳和機(jī)身左側(cè)螺旋槳。這種總體上的氣動(dòng)布局方案提出了傳動(dòng)系統(tǒng)布局上的要求。傳動(dòng)系統(tǒng)的功能是實(shí)現(xiàn)功率的傳遞，復(fù)合式飛行器模式上的切換必然要求旋翼那一路的傳動(dòng)能夠脫開和接合。發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸的轉(zhuǎn)速很高，而旋翼及螺旋槳的轉(zhuǎn)速不高，又必然涉及減速的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明針對(duì)復(fù)合式飛行器傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，研究傳統(tǒng)直升機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)，在此基礎(chǔ)上改進(jìn)設(shè)計(jì)，提出了用于復(fù)合式飛行器的傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。
[0005]本發(fā)明的設(shè)計(jì)點(diǎn)主要在于傳動(dòng)布局的安排和傳動(dòng)部件的選擇。為了使結(jié)構(gòu)緊湊、功能可靠、重量小、可靠性高，傳動(dòng)部件采用齒輪和軸，在較大的傳動(dòng)比變化時(shí)應(yīng)用行星齒輪，傳動(dòng)方向變化時(shí)采用錐齒輪換向。為了保證復(fù)合式飛行器模式的切換，在向旋翼傳動(dòng)的路徑中布置離合器。這樣的布局和設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了動(dòng)力的傳遞，兩臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)同時(shí)工作輸出功率，從發(fā)動(dòng)機(jī)軸出來(lái)后，先經(jīng)一次換向，而后再并車，之后一分為二:上路經(jīng)離合器后再經(jīng)行星齒輪系減速，最終傳遞到旋翼;下路又一分為二，分別經(jīng)二次換向減速齒輪后驅(qū)動(dòng)左右兩側(cè)的螺旋槳。
[0006]本發(fā)明提供的傳動(dòng)系統(tǒng)包括減速齒輪系、減速器主軸、離合器、并車錐齒輪、并車輸入軸、發(fā)動(dòng)機(jī)換向齒輪、發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸、發(fā)動(dòng)機(jī)、螺旋槳換向減速齒輪A、螺旋槳傳動(dòng)軸和螺旋槳換向減速齒輪B;兩臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生動(dòng)力，分別經(jīng)各自的發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸先傳遞到發(fā)動(dòng)機(jī)換向齒輪處，在換向后分別由各自的并車輸入軸傳遞到并車錐齒輪處，在并車錐齒輪處兩臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行并車，將動(dòng)力合并在一起，并車之后動(dòng)力傳遞給減速器主軸的下半部分，動(dòng)力在此一分為二，減速器主軸向上是向旋翼傳遞部分動(dòng)力，向下是向兩副螺旋槳傳遞部分動(dòng)力；所述的減速器主軸包括上、下兩部分，上下兩部分之間通過(guò)離合器連接;所述的并車錐齒輪、發(fā)動(dòng)機(jī)換向齒輪、螺旋槳換向減速齒輪A和螺旋槳換向減速齒輪B分別包括一個(gè)大齒輪和一個(gè)小齒輪，并且各自的大齒輪和小齒輪相互嚙合連接。
[0007]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0008](I)傳動(dòng)方案適用于復(fù)合式飛行器多個(gè)功率消耗點(diǎn)的總體布局，能夠同時(shí)驅(qū)動(dòng)多個(gè)旋轉(zhuǎn)部件，也能控制旋翼的接合和脫開。
[0009](2)傳動(dòng)部件上考慮功能的容易實(shí)現(xiàn)和可靠，采用行星齒輪進(jìn)行大減速比減速，采用錐齒輪換向。
【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1是復(fù)合式飛行器傳動(dòng)系統(tǒng)總體布局圖；
[0011 ]圖2是發(fā)動(dòng)機(jī)功率輸出后換向齒輪及并車示意圖；
[0012]圖3是行星齒輪系布置圖；
[0013]圖4是螺旋槳第一次換向減速齒輪。
[0014]圖中:
[0015]1.旋翼;2.旋翼主軸;3.減速齒輪系;4.減速器主軸；
[0016]5.離合器;6.并車錐齒輪;7.并車輸入軸;8.發(fā)動(dòng)機(jī)換向齒輪；
[0017]9.發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸；1.發(fā)動(dòng)機(jī);11.螺旋槳換向減速齒輪A; 12.螺旋槳傳動(dòng)軸；
[0018]13.螺旋槳換向減速齒輪B; 14.螺旋槳。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明提出的傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0020]本發(fā)明提供一種用于復(fù)合式飛行器的傳動(dòng)系統(tǒng)，所述的復(fù)合式飛行器是指具有螺旋槳和固定翼的飛機(jī)，螺旋槳可以實(shí)現(xiàn)垂直起降；增加螺旋槳推進(jìn)，可以保證巡航，同時(shí)也能保證克服旋翼的反扭力矩;為了模式轉(zhuǎn)換，本發(fā)明匯總設(shè)置了離合器5，控制旋翼主軸2的脫開與接合;為了保證足夠的動(dòng)力，設(shè)置兩臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)10在并車錐齒輪6上并車;為了保證旋翼I的轉(zhuǎn)速，設(shè)置兩級(jí)行星齒輪的減速齒輪系3減速。
[0021]如圖1所示，本發(fā)明提供的用于復(fù)合式飛行器的傳動(dòng)系統(tǒng)，包括減速齒輪系3、減速器主軸4、離合器5、并車錐齒輪6、并車輸入軸7、發(fā)動(dòng)機(jī)換向齒輪8、發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸9、發(fā)動(dòng)機(jī)
1、螺旋槳換向減速齒輪Al 1、螺旋槳傳動(dòng)軸12、螺旋槳換向減速齒輪BI 3。
[0022]本發(fā)明是針對(duì)新型的復(fù)合式飛行器設(shè)計(jì)的，為實(shí)現(xiàn)功能改進(jìn)了各部件，其中:、旋翼1、螺旋槳14是功率的產(chǎn)生和消耗部件，是根據(jù)復(fù)合式飛行器的總體設(shè)計(jì)確定的，不在本發(fā)明的保護(hù)范疇。減速齒輪系3是兩級(jí)行星齒輪，是根據(jù)傳遞的功率、轉(zhuǎn)速及減速比等約束條件設(shè)計(jì)的；離合器5的設(shè)計(jì)采用多片濕式方案;并車、換向等都采用錐齒輪傳動(dòng)，各自根據(jù)使用條件并考慮傳動(dòng)比做不同的修改。本發(fā)明的創(chuàng)新點(diǎn)在于解決了復(fù)合式飛行器布局的傳動(dòng)需求，為了實(shí)現(xiàn)這種傳動(dòng)，設(shè)計(jì)了減速器主軸4、并車輸入軸7、發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸9、螺旋槳傳動(dòng)軸12的長(zhǎng)度、直徑和空間布置，設(shè)計(jì)了減速齒輪系3，增加了離合器5以實(shí)現(xiàn)主旋翼I的空中停轉(zhuǎn)。
[0023]功率的傳遞總路線是由發(fā)動(dòng)機(jī)10傳遞到旋翼I和螺旋槳14上去。
[0024]如圖2，兩臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)10產(chǎn)生動(dòng)力，分別經(jīng)各自的發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸9先傳遞到發(fā)動(dòng)機(jī)換向齒輪8處，在換向后分別由各自的并車輸入軸7傳遞到并車錐齒輪6處。在并車錐齒輪6處兩臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)10進(jìn)行并車，將動(dòng)力合并在一起。并車之后動(dòng)力傳遞給減速器主軸4的下半部分，動(dòng)力在此一分為二，減速器主軸4向上是向旋翼I傳遞部分動(dòng)力，向下是向兩副螺旋槳14傳遞部分動(dòng)力。所述的減速器主軸4包括上、下兩部分，上下兩部分之間通過(guò)離合器5連接，即下部分的頂端和上半部分的底端分別固定離合器5的兩個(gè)部分，實(shí)現(xiàn)連接。所述的離合器5為常見(jiàn)的濕式多片電磁離合器。
[0025]向上傳遞動(dòng)力的路徑詳見(jiàn)圖3，并車之后，減速器主軸4的下部分的動(dòng)力經(jīng)過(guò)離合器5傳遞到減速器主軸4的上部分，減速器主軸4的上部分的頂端與齒輪減速系3的第一級(jí)齒輪系的太陽(yáng)輪相連，能夠一起轉(zhuǎn)動(dòng)。再經(jīng)兩級(jí)行星減速齒輪系3減速后傳遞給旋翼主軸2，從而驅(qū)動(dòng)旋翼I的轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0026]具體的連接形式為:發(fā)動(dòng)機(jī)10通過(guò)懸吊安裝固定在復(fù)合式飛行器的發(fā)動(dòng)機(jī)平臺(tái)上(參見(jiàn)參考文獻(xiàn)[3]:劉亞軍，劉道慶.淺析現(xiàn)代戰(zhàn)斗機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)安裝連接形式[J].飛機(jī)設(shè)計(jì)，2010,30(5):27-30)，發(fā)動(dòng)機(jī)平臺(tái)是與所述的復(fù)合式飛行器機(jī)身固定的。兩臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)10并列布置(如圖1)在旋翼主軸2的后面，每臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)10的發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸9通過(guò)鍵(或者直接做成一體)分別與相應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)換向齒輪8的小齒輪固接;發(fā)動(dòng)機(jī)換向齒輪8的大齒輪通過(guò)鍵(或者直接一體)與相應(yīng)的并車輸入軸7固接，發(fā)動(dòng)機(jī)換向齒輪8實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸9和并車輸入軸7之間的動(dòng)力換向。并車輸入軸7的另一端固接并車錐齒輪6的小齒輪，并車錐齒輪6的大齒輪通過(guò)鍵(或者直接一體)與減速器主軸4下部分某一位置固接，減速器主軸4的上半部分的頂端固接齒輪減速系3的第一級(jí)齒輪系的太陽(yáng)輪，齒輪減速系3最終的輸出端固接旋翼主軸2，從而給旋翼I提供動(dòng)力控制。
[0027]另外，減速器主軸4和并車輸入軸7是通過(guò)軸承固定到主減速器平臺(tái)上的，這點(diǎn)比較靈活，也比較普通，在此沒(méi)有給出。
[0028]向下傳遞動(dòng)力的路徑詳見(jiàn)圖4，減速器主軸4的下半部分向下去接螺旋槳換向減速齒輪AU，動(dòng)力在此又一分為二，分別向著以機(jī)身對(duì)稱面對(duì)稱的螺旋槳傳遞。經(jīng)過(guò)螺旋槳換向減速齒輪Al I換向后由螺旋槳傳動(dòng)軸12傳遞到螺旋槳處，再經(jīng)螺旋槳換向減速齒輪B13作用，最終減速到合適的轉(zhuǎn)速，驅(qū)動(dòng)螺旋槳14的轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0029]這部分的具體連接形式為:減速器主軸4的下半部分的底端與螺旋槳換向減速齒輪Al I的小齒輪固接，螺旋槳換向減速齒輪Al I的大齒輪與螺旋槳傳動(dòng)軸12—端固接，螺旋槳傳動(dòng)軸12的另一端固接螺旋槳換向減速齒輪B13的小齒輪，螺旋槳換向減速齒輪B13的大齒輪固接在螺旋槳14的旋轉(zhuǎn)軸上。
[0030]上述連接形式中，所述的并車錐齒輪6、發(fā)動(dòng)機(jī)換向齒輪8、螺旋槳換向減速齒輪Al I和螺旋槳換向減速齒輪B13分別包括一個(gè)大齒輪和一個(gè)小齒輪，并且各自的大齒輪和小齒輪相互嚙合連接。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于復(fù)合式飛行器的傳動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于:所述傳動(dòng)系統(tǒng)包括減速齒輪系、減速器主軸、離合器、并車錐齒輪、并車輸入軸、發(fā)動(dòng)機(jī)換向齒輪、發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸、發(fā)動(dòng)機(jī)、螺旋槳換向減速齒輪A、螺旋槳傳動(dòng)軸和螺旋槳換向減速齒輪B; 兩臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生動(dòng)力，分別經(jīng)各自的發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸先傳遞到發(fā)動(dòng)機(jī)換向齒輪處，在換向后分別由各自的并車輸入軸傳遞到并車錐齒輪處，在并車錐齒輪處兩臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行并車，將動(dòng)力合并在一起，并車之后動(dòng)力傳遞給減速器主軸的下半部分，動(dòng)力在此一分為二，減速器主軸向上是向旋翼傳遞部分動(dòng)力，向下是向兩副螺旋槳傳遞部分動(dòng)力;所述的減速器主軸包括上、下兩部分，上下兩部分之間通過(guò)離合器連接； 所述的并車錐齒輪、發(fā)動(dòng)機(jī)換向齒輪、螺旋槳換向減速齒輪A和螺旋槳換向減速齒輪B分別包括一個(gè)大齒輪和一個(gè)小齒輪，并且各自的大齒輪和小齒輪相互嗤合連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于復(fù)合式飛行器的傳動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于:所述的離合器為濕式多片電磁離合器。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于復(fù)合式飛行器的傳動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于:向上傳遞動(dòng)力的路徑為:并車之后，減速器主軸的下部分的動(dòng)力經(jīng)過(guò)離合器傳遞到減速器主軸的上部分，減速器主軸的上部分的頂端與齒輪減速系的第一級(jí)齒輪系的太陽(yáng)輪相連，能夠一起轉(zhuǎn)動(dòng);再經(jīng)兩級(jí)行星減速齒輪系減速后傳遞給旋翼主軸，從而驅(qū)動(dòng)旋翼的轉(zhuǎn)動(dòng)，具體的連接形式為:兩臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)并列布置在旋翼主軸的后面，每臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸分別與相應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)換向齒輪的小齒輪固接;發(fā)動(dòng)機(jī)換向齒輪的大齒輪與相應(yīng)的并車輸入軸固接，發(fā)動(dòng)機(jī)換向齒輪實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸和并車輸入軸之間的動(dòng)力換向；并車輸入軸的另一端固接并車錐齒輪的小齒輪，并車錐齒輪的大齒輪與減速器主軸下部分固接，減速器主軸的上半部分的頂端固接齒輪減速系的第一級(jí)齒輪系的太陽(yáng)輪，齒輪減速系最終的輸出端固接旋翼主軸，從而給旋翼提供動(dòng)力控制。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于復(fù)合式飛行器的傳動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于:向下傳遞動(dòng)力的路徑為:減速器主軸的下半部分向下去接螺旋槳換向減速齒輪A，動(dòng)力在此又一分為二，分別向著以機(jī)身對(duì)稱面對(duì)稱的螺旋槳傳遞，經(jīng)過(guò)螺旋槳換向減速齒輪A換向后由螺旋槳傳動(dòng)軸傳遞到螺旋槳處，再經(jīng)螺旋槳換向減速齒輪B作用，最終減速到合適的轉(zhuǎn)速，驅(qū)動(dòng)螺旋槳的轉(zhuǎn)動(dòng);具體連接形式為:減速器主軸的下半部分的底端與螺旋槳換向減速齒輪A的小齒輪固接，螺旋槳換向減速齒輪A的大齒輪與螺旋槳傳動(dòng)軸一端固接，螺旋槳傳動(dòng)軸的另一端固接螺旋槳換向減速齒輪B的小齒輪，螺旋槳換向減速齒輪B的大齒輪固接在螺旋槳的旋轉(zhuǎn)軸上。
【文檔編號(hào)】B64D35/04GK105966633SQ201610320019
【公開日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2016年5月13日
【發(fā)明人】李道春, 萬(wàn)志強(qiáng), 王乾威, 高璞, 蔣崇文, 王耀坤, 嚴(yán)德, 鮑蕊
【申請(qǐng)人】北京航空航天大學(xué)