一种锥齿轮共轴对转复合式双旋翼直升机传动机构的制作方法

本实用新型涉及一种直升机的动力传动系统，具体涉及一种锥齿轮共轴对转复合式双旋翼直升机传动机构。

背景技术：

共轴对转双旋翼直升机作为复合式高速直升机的一种典型结构，与单旋翼直升机的主要区别在于，它在相互同心的轴上安装两副转速相等且转向相反的旋翼。由于旋翼转速相等、转向相反，两副旋翼产生的反作用力矩可以相互平衡，不需要用尾桨来平衡旋翼产生的反作用力矩。

共轴对转双旋翼直升机都采用带尾桨的结构，主要是将尾桨作为直升机的前飞推进系统，来提升直升机的飞行速度。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，但没有功率分流，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，本实用新型为解决现有技术存在的复合式高速直升机承载力小，可靠性低等问题题，提供一种锥齿轮共轴对转复合式双旋翼直升机传动机构。

为解决现有技术存在的问题，本实用新型的技术方案是：一种锥齿轮共轴对转复合式双旋翼直升机传动机构，其特征在于：包括三级分扭单元和共轴输出单元；所述三级分扭单元包括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级圆柱齿轮和八个iii级锥齿轮，每个iii级圆柱齿轮与一个ii级大圆柱齿轮共轴，并且同时与两个iii级锥齿轮啮合，实现三级传递；

所述共轴输出部分包括背靠背的上下锥齿轮；所述上锥齿轮与四个iii级圆柱齿轮啮合，并于上输出轴固连；所述下锥齿轮与剩余四个iii级圆柱齿轮啮合，并于下输出轴固连，完成动力输出。

进一步，上锥齿轮还与上尾翼圆柱齿轮啮合，下锥齿轮还与下尾翼圆柱齿轮啮合。

进一步，上下锥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，转向相反且等速。

进一步，三级分扭单元至少设置有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，本实用新型的优点如下：

1)本实用新型三级分扭单元为三级定轴轮系，采用轴-轴承-齿轮一体化设计，有效的降低了齿轮传递载荷及系统质量，使得系统结构紧凑且可靠性高；

2)本实用新型采用了背靠背锥齿轮共轴构型，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)本实用新型通过由推力轴承之支撑的背靠背锥齿轮同时实现动力的减速与换向功能，相对于传统换向机构，其结构简单、安装方便且稳定性好；

4)本实用新型最后一级使用尺寸较大的背靠背锥齿轮，因此上下输出轴的直径可以设计的比较大，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)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，本实用新型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)本实用新型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为本实用新型单发动机输入的锥齿轮共轴对转双旋翼传动机构的结构示意图；

图2为本实用新型双发动机输入的锥齿轮共轴对转双旋翼传动机构的结构的侧视图；

图3为本实用新型双发动机输入的锥齿轮共轴对转双旋翼传动机构的结构的俯视图；

图4为本实用新型双发动机输入的锥齿轮共轴对转双旋翼传动机构的结构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级圆柱齿轮，12、第二iii级圆柱齿轮，13、第三iii级圆柱齿轮，14、第四iii级圆柱齿轮，15、第一iii级锥齿轮，16、第二iii级锥齿轮，17、第三iii级锥齿轮，18、第四iii级锥齿轮，19、第五iii级锥齿轮，20、第六iii级锥齿轮，21、第七iii级锥齿轮，22、第八iii级锥齿轮,23、上锥齿轮，24、下锥齿轮，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

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型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实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例一：本实施例为一种单发动机输入的锥齿轮共轴对转双旋翼传动机构的结构，如图1所示：包括三级分扭单元和共轴输出部分；

上述三级分扭单元为三级定轴轮系，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与动力输入齿轮2固连，完成动力的一级传递；所述动力输入齿轮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级圆柱齿轮11、第二iii级圆柱齿轮12、第三iii级圆柱齿轮13和第四iii级圆柱齿轮14，第一iii级圆柱齿轮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级圆柱齿轮11与第一iii级锥齿轮15和第二iii级锥齿轮16同时啮合；第二iii级圆柱齿轮12与第三iii级锥齿轮17和第四iii级锥齿轮18同时啮合；所述第三iii级圆柱齿轮13与第五iii级锥齿轮19和第六iii级锥齿轮20同时啮合；所述第四iii级圆柱齿轮14与第七iii级锥齿轮21和第八iii级锥齿轮22同时啮合，完成功率的三次分流；

上述第一iii级锥齿轮15、第二iii级锥齿轮16、第五iii级锥齿轮19和第六iii级锥齿轮20同时与分流输出部分的上锥齿轮23啮合；所述第三iii级锥齿轮17、第四iii级锥齿轮18、第七iii级锥齿轮21和第八iii级锥齿轮21同时与功率分流输出部分的下锥齿轮24啮合，完成功率汇流传递；

上述上锥齿轮23和下锥齿轮24背靠背通过推力轴承25支撑，实现同轴对转功能，上锥齿轮23与上输出轴26固连，下锥齿轮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，上锥齿轮23与上尾翼圆柱齿轮28啮合，下锥齿轮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。

上述所述上输出轴26和下输出轴27为空心轴，上输出轴26孔径大于下输出轴27轴径；所述下输出轴27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锥齿轮共轴对转双旋翼传动机构的结构，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，即拥有两路三级分扭单元且两路分扭单元构型相同，并沿圆周呈对称或近似对称分布。

本实用新型在实施例二双发动机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。

本实用新型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iii级锥齿轮与上下锥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，包括上锥齿轮传递给上输出轴的动力输出和下面齿传递给下输出轴的动力输出，以及上下锥齿轮传递给尾翼齿轮的动力输出，从而形成直升机的升力系统和推力系统。

本实用新型三级分扭单元整体呈水平布置，且构件采用轴-轴承-齿轮一体化设计。

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