面齿轮共轴对转双旋翼传动机构的制作方法

本发明涉及一种直升机的动力传动系统，具体涉及一种面齿轮共轴对转双旋翼传动机构。

背景技术：

复合式高速直升机是目前高速直升机的一大发展趋势，其典型构型为共轴等速对转双旋翼带尾桨的结构，其中双旋翼作为直升机的升力系统，尾桨作为直升机的前飞推进系统。共轴对转双旋翼复合式高速直升机主旋翼系统通过两副共轴反转的刚性桨叶构成，以此实现系统动力的双向输出。

目前共轴反转双输出的传动系统构型主要有圆柱齿轮内外啮合传动、锥齿轮传动和复合行星传动三种。

西科斯基公司于2005年公布的x2新型复合推力验证机传动系统采用圆柱齿轮内外啮合传动，其特点是所有齿轮均为定轴传动，受结构限制，承载能力有限。锥齿轮共轴输出构型，此种方案结构简单，没有功率分流，承载能力有限。

复合行星共轴传动应用于俄罗斯卡莫夫设计局设计的卡-50等直升机传动系统，通过封闭差动实现旋翼轴共轴反转输出，但存在零件数量多，体积大，设计、加工及装配困难等问题。

西科斯基专利us8870538b2的直升机用主减速器传动结构的最后一级通过面齿轮实现共轴反转双输出，具有较大的传动比，但存在传递效率低，系统强度不足等问题。

尽管复合式构型的高速升直升机已被广泛采用，但其依然存在不足，因此需要从传动系统这一核心部件着手对其进行改善。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明为解决现有技术存在的共轴等速对转双旋翼构型直升机承载力小，可靠性低等问题，提供一种面齿轮共轴对转双旋翼传动机构。

为解决现有技术存在的问题，本发明的技术方案是：面齿轮共轴对转双旋翼传动机构，其特征在于：包括分级输入部分和输出部分；所述分级输入部分包括i级齿轮传动、ii级齿轮传动和iii级齿轮传动组成三级定轴轮系；

所述i级齿轮传动包括动力输入齿轮和两个i级面齿轮，动力输入齿轮与两个i级面齿轮相互啮合，实现一级传动；

所述ii级齿轮传动包括两个ii级小圆柱齿轮和四个ii级大圆柱齿轮；每个ii级小圆柱齿轮与一个i级面齿轮共轴，并且同时与两个ii级大圆柱齿轮啮合，实现二级传递；

所述iii级齿轮传动包括四个iii级小圆柱齿轮和八个iii级大圆柱齿轮，每个iii级小圆柱齿轮与一个ii级大圆柱齿轮共轴，并且同时与两个iii级大圆柱齿轮啮合，实现三级传递；

所述输出部分包括背靠背的上下面齿轮；所述上面齿轮与四个iii级大圆柱齿轮啮合，并于上输出轴固连；所述下面齿轮与剩余四个iii级大圆柱齿轮啮合，并于下输出轴固连，完成动力输出。

进一步，上面齿轮还与上尾翼圆柱齿轮啮合，下面齿轮还与下尾翼圆柱齿轮啮合。

进一步，上下面齿轮之间设置有推力轴承。

进一步，上下输出轴为空心轴，下输出轴从上输出轴中心穿过，且高于上输出轴，二者转向相反且等速。

进一步，分级输入部分至少设置有1个，采用多路输入时，每路构型相同且并沿圆周均匀布置。

与现有技术相比，本发明的优点如下：

1)本发明将分扭传动和面齿轮传动两种构型相结合，在降低齿轮传递扭矩，提升系统承载力的同时使得系统结构紧凑，减少了系统质量；

2)本发明采用了面齿轮共轴构型，与封闭差动行星轮系构型相比，其易于实现上下旋翼的转速完全相等，而封闭差动行星轮系构型由于配齿困难则很难实现上下旋翼的转速完全相等；

3)本发明通过由推力轴承支撑的共轴面齿轮同时实现动力的减速与换向功能，相对于采用锥齿轮换向机构的传统构型，其结构简单、安装方便且稳定性好；

4)本发明最后一级使用尺寸较大的共轴面齿轮，使其上下输出轴的直径可以设计得比较大，更容易在下输出轴内布置相关装置，如内操纵装置、防除冰装置和测试设备等，而封闭差动行星轮系因受太阳齿轮的尺寸限制，内轴直径尺寸不可能设计得很大；

5)本发明从外廓尺寸上看，封闭差动行星轮系构型的传动机构外廓比较细长，本发明的传动机构外廓则比较扁平，因此可通过提高其安装平台的高度位置，增大直升机的舱内空间。

6)本发明上下输出轴动力输出作为直升机上升动力，上下尾翼齿轮动力输出作为直升机的推进动力，可更好的满足直升机的飞行动力需求，提升飞行速度。

附图说明：

图1为本发明单发动机输入的具有四次功率分流的面齿轮共轴等速对转双旋翼传动机构的结构示意图；

图2为本发明双发动机输入的具有四次功率分流的面齿轮共轴等速对转双旋翼传动机构的侧视图；

图3为本发明双发动机输入的具有四次功率分流的面齿轮共轴等速对转双旋翼传动机构的俯视图；

图4为本发明双发动机输入的具有四次功率分流的面齿轮共轴等速对转传动装置与双旋翼组合的结构示意图；

附图标记：1、动力输入轴，2、动力输入圆柱齿轮，3、第一i级面齿轮，4、第二i级面齿轮，5、第一ii级小圆柱齿轮，6、第二ii级小圆柱齿轮，7、第一ii级大圆柱齿轮，8、第二ii级大圆柱齿轮，9、第三ii级大圆柱齿轮，10、第四ii级大圆柱齿轮，11、第一iii级小圆柱齿轮，12、第二iii级小圆柱齿轮，13、第三iii级小圆柱齿轮，14、第四iii级小圆柱齿轮，15、第一iii级大圆柱齿轮，16、第二iii级大圆柱齿轮，17、第三iii级大圆柱齿轮，18、第四iii级大圆柱齿轮，19、第五iii级大圆柱齿轮，20、第六iii级大圆柱齿轮，21、第七iii级大圆柱齿轮，22、第八iii级大圆柱齿轮,23、上面齿轮，24、下面齿轮，25、推力轴承，26、上输出轴，27、下输出轴，28、上尾翼圆柱齿轮，29、下尾翼圆柱齿轮，30、上旋翼，31、下旋翼。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例一：本实施例为一种单发动机输入的面齿轮共轴对转双旋翼传动机构，如图1所示：包括分级传入部分和分流输出部分；

上述分级传入为三级定轴轮系，包括i级齿轮传动、ii级齿轮传动和iii级齿轮传动；

上述i级齿轮传动包括动力输入轴1，动力输入轴1与动力输入圆柱齿轮2固连，完成动力的一级传递；所述动力输入圆柱齿轮2与第一i级面齿轮3和第二i级面齿轮4同时啮合，并采用径向浮动支撑，完成功率的一次分流；

上述ii级齿轮传动包括第一ii级小圆柱齿轮5和第二ii级小圆柱齿轮6；所述第一ii级小圆柱齿轮5通过一根分扭轴与第一i级面齿轮3固连，第二ii级小圆柱齿轮6通过一根分扭轴与第二i级面齿轮4固连，完成动力的二级传递；第一ii级小圆柱齿轮5与第一ii级大圆柱齿轮7和第二ii级大圆柱齿轮8同时啮合；第二ii级小圆柱齿轮6与第三ii级大圆柱齿轮9和第四ii级大圆柱齿轮10同时啮合，完成功率的二次分流；

上述iii级齿轮传动包括第一iii级小圆柱齿轮11、第二iii级小圆柱齿轮12、第三iii级小圆柱齿轮13和第四iii级小圆柱齿轮14，第一iii级小圆柱齿轮11通过一根双联轴与第一ii级大圆柱齿轮7固连，第二iii级小圆柱齿轮12通过一根双联轴与第二ii级大圆柱齿轮8固连，第三iii级小圆柱齿轮13通过一根双联轴与第三ii级大圆柱齿轮9，第四iii级小圆柱齿轮14通过一根双联轴与第四ii级大圆柱齿轮10固连，完成动力的三级传递；所述第一iii级小圆柱齿轮11与第一iii级大圆柱齿轮15和第二iii级大圆柱齿轮16同时啮合；第二iii级小圆柱齿轮12与第三iii级大圆柱齿轮17和第四iii级大圆柱齿轮18同时啮合；所述第三iii级小圆柱齿轮13与第五iii级大圆柱齿轮19和第六iii级大圆柱齿轮20同时啮合；所述第四iii级小圆柱齿轮14与第七iii级大圆柱齿轮21和第八iii级大圆柱齿轮22同时啮合，完成功率的三次分流；

上述第一iii级大圆柱齿轮15、第二iii级大圆柱齿轮16、第五iii级大圆柱齿轮19和第六iii级大圆柱齿轮20同时与分流输出部分的上面齿轮23啮合；所述第三iii级大圆柱齿轮17、第四iii级大圆柱齿轮18、第七iii级大圆柱齿轮21和第八iii级大圆柱齿轮21同时与分流输出部分的下面齿轮24啮合，完成功率汇流传递；

上述上面齿轮23和下面齿轮24通过推力轴承25支撑，实现同轴对转功能，上面齿轮23与上输出轴26固连，下面齿轮24与下输出轴27固连，实现功率的反向双输出，为系统的提供上升动力，上面齿轮23与上尾翼圆柱齿轮28啮合，下面齿轮24与下尾翼圆柱齿轮29啮合，完成动力的尾部传递，形成系统的推进动力。

上述上输出轴26为空心轴，其孔径大于下输出轴27轴径；下输出轴27为空心轴，从上输出轴26中心穿过，且高于上输出轴26。所述上输出轴26与下旋翼固连，所述下输出轴27与上旋翼固连，完成双旋翼的共轴对转。

实施例二：

本实施例为一种双发动机输入的面齿轮共轴对转双旋翼传动机构，如图2-图3所示：其结构与实施例结构相同，不同点为采用双发动力输入，即拥有两路功率分流传入部分，两路功率分流传入部分构型相同，且沿圆周呈对称或近似对称分布。

本发明在实施例二双发输入的基础上增加双旋翼的组合机构，增加了与上输出轴26连接的下旋翼31和与下输出轴27连接的上旋翼30，其余结构与实施例二相同，如图4所示。

本发明具有四次功率分汇流，主要包括三级定轴轮系的三次功率分流传动，以及由三级分扭大齿轮与上下面齿轮啮合完成的一次功率汇流。该机构同时形成三路动力输出，包括上面齿轮传递给上旋翼的动力输出和下面齿传递给上旋翼的动力输出，以及尾翼齿轮传递给尾桨的动力输出，从而形成直升机的升力系统和推力系统。

以上所述仅是本发明的优选实施例，并非用于限定本发明的保护范围，应当指出，对本技术领域的普通技术人员在不脱离本发明原理的前提下，对其进行若干改进与润饰，均应视为本发明的保护范围。