一种功率分汇流的锥齿轮共轴双旋翼传动结构的制作方法

本实用新型涉及一种直升机的动力传动系统，具体涉及一种功率分汇流的锥齿轮共轴双旋翼传动结构。

背景技术：

作为20世纪航空技术极具特色的创造之一，直升机可在野外垂直起降、悬停作业，具有良好的低空机动性能，在军民领域具有其他飞行器不可替代的重要作用。传动系统是直升机的三大关键动部件(发动机、传动系统、旋翼系统)之一，其主减速器的构型方式直接决定了其性能的好坏，进而影响直升机的整体飞行性能。直升机中较为典型的是共轴对转双旋翼高速直升机。

与单旋翼直升机相比，共轴对转双旋翼直升机旋翼长度及旋转面积减少，旋翼半径约为单旋翼直升机的70％，机身较单旋翼直升机短，纵向尺寸也仅仅为单旋翼直升机的60％左右。同时共轴对转双旋翼直升机结构质量以及载荷均集中在直升机重心位置，因此直升机的俯仰、偏航转动惯量较单旋翼直升机减少。俄罗斯莫夫设计局发展了一系列共轴双旋翼直升机，在型号研制、理论实验研究方面均走在世界前列，其90年代研制成功的直升机卡-50被西方誉为现代世界最先进的武装攻击直升机。美国研制的sb-1defiant直升机在设计上能够具备两倍于传统直升机的速度，并且拥有两倍于传统直升机的航程，是美国陆军“未来垂直起降飞行器”(fvl)项目的候选机型。

目前，欧洲一些发达国家已把共轴式双旋翼直升机作为重点项目研究，对其投入了大量的人力和物力。

中国专利cn103112585a“一种中小型直升机用主减速器”，其为一种行星传动机构的直升机主减速器，但该传动机构受体积和重量的限制，不能够实现大传动比，不适用新型的直升机传动系统。

中国专利cn103968003a“一种直升机主减速器用分扭传动机构”，其使用直齿轮输入，输入轴上有两个直齿轮来分别与相应的面齿轮啮合，与面齿轮同轴的直齿轮来实现分扭，最后采用人字齿圆柱齿轮并车汇流输出。但由于在输入轴上使用的两个直齿轮很难精确地实现功率对半分流，会导致靠近发动机端直齿轮承受绝大部分扭矩，会大大降低使用寿命。

中国专利cn109707798a“锥齿轮-圆柱齿轮两次功率分流的共轴式双旋翼传动装置”其使用了锥齿轮功率分流传动和圆柱齿轮功率再分流传动和圆柱齿轮功率汇流传动。该装置在并车级使用直齿轮啮合，会减小齿轮重合度，降低并车级齿轮的承载能力，且纵向尺寸较大，不利于结构优化设计。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型提供一种功率分汇流的锥齿轮共轴双旋翼传动结构，可以同时实现换向与两次功率分流，且包含三级减速及一次功率汇流，最后一级的传动比较大。

为解决现有技术存在的问题，本实用新型的技术方案是：一种功率分汇流的锥齿轮共轴双旋翼传动结构，其特征在于：包括动力输入轴，所述动力输入轴与第一直齿圆柱齿轮连接，第一直齿圆柱齿轮同时与2个非正交面齿轮啮合，实现一级减速、第一次功率分流和两路分流传动；

每个非正交面齿轮通过双联齿轮轴连接一个直齿圆柱齿轮，每个直齿圆柱齿轮分别与2个圆柱齿轮啮合实现二级减速、第二次功率分流和四路分流传动，4个直齿圆柱齿轮分别通过双联齿轮轴与螺旋锥齿轮连接，四个螺旋锥齿轮均采用径向浮动支撑，上端的两个螺旋锥齿轮与第一上锥齿轮连接，下端的两个螺旋锥齿轮与第二下锥齿轮连接，实现三级减速，一次功率并车汇流；第一上锥齿轮的中心与第一输出轴连接，第二下锥齿轮的中心与第二输出轴连接，所述第一输出轴为空心轴，第二输出轴从所述第一输出轴中心穿过，两个输出轴共轴旋转、转速相等且转向相反。

进一步，第一上锥齿轮还与第一尾翼传动齿轮连接，第二下锥齿轮还与第二尾翼传动齿轮连接。

进一步，第一上锥齿轮和第二下锥齿轮之间设置有推力轴承。

进一步，动力输入轴设置至少设置有1个，采用多个输入轴时，各个输入轴依输出轴均匀设置。

进一步，第二输出轴的顶端高于所述第一输出轴的顶端。

进一步，直齿圆柱齿轮可替换为直齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮或人字齿圆柱齿轮。

进一步，螺旋锥齿轮可替换为直齿锥齿轮、斜齿锥齿轮或曲线齿锥齿轮。

与现有技术相比，本实用新型的优点如下：

1、本实用新型采用圆柱齿轮-非正交面齿轮来分流传动实现一级减速，各分支中齿轮传递的扭矩降低，有利于降低各分支承受的载荷；

2、本实用新型通过圆柱齿轮啮合再次功率分流实现二级减速，降低传动分支载荷，整个装置结构减小，质量减轻，功重比增加；

3、本实用新型在两个共轴锥齿轮上实现汇流传动实现三级减速，且两锥齿轮之间使用了推力轴承，减小了主减速器的外廓尺寸和质量，整个齿轮箱的高度降低，结构将更加紧凑，有利于模块化结构设计；

4、本实用新型两个锥齿轮与尾翼传动齿轮啮合，来进一步增加稳定性，同时该传动装置可多路输入，能增加直升机承载能力及航程；

5、本实用新型从整个传动系统看，由于采用了两次功率分流，三级减速，一次并车汇流，且传动系统采用了简单的定轴轮系，结构紧凑，传动效率高、具有良好的机动性；各分支轮齿承受的载荷小，易于加工，技术上易实现，应用广泛。

附图说明：

图1为本实用新型单发动机输入的具有两次功率分流的锥齿轮共轴对转双旋翼传动装置基本构型的结构示意图；

图2为本实用新型双发动机输入的具有两次功率分流的锥齿轮共轴对转双旋翼传动装置基本构型的结构示意图；

图3为本实用新型双发动机输入的具有两次功率分流的锥齿轮共轴对转双旋翼传动装置基本构型结构的上下二等角轴测图；

附图标记：1、第一动力输入轴，2、第一直齿圆柱齿轮，3a、第一非正交面齿轮，3b、第二非正交面齿轮，4a、第二直齿圆柱齿轮，4b、第三直齿圆柱齿轮，5a、第四直齿圆柱齿轮，5b、第五直齿圆柱齿轮，5c、第六直齿圆柱齿轮，5d、第七直齿圆柱齿轮，6a、第一螺旋锥齿轮，6b、第二螺旋锥齿轮，6c、第三螺旋锥齿轮，6d、第四螺旋锥齿轮，7a、第一上锥齿轮，7b、第二下锥齿轮，8a、第一输出轴，8b、第二输出轴，9a、第一尾翼传动齿轮，9b、第二尾翼传动齿轮，10、推力轴承，11、第二动力输入轴。

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：

一种单发动机输入的具有两次功率分流的锥齿轮共轴对转双旋翼传动装置，如图1所示，发动机通过第一动力输入轴1连接第一直齿圆柱齿轮2，第一直齿圆柱齿轮2同时和第一非正交面齿轮3a、第二非正交面齿轮3b相啮合，实现一级减速、第一次功率分流和两路分流传动。

上述第一非正交面齿轮3a通过双联齿轮轴与第二直齿圆柱齿轮4a固联，上述第二直齿圆柱齿轮4a同时和第四直齿圆柱齿轮5a和第五直齿圆柱齿轮5b啮合，上述第二非正交面齿轮3b通过双联齿轮轴与第三直齿圆柱齿轮4b固联，上述第三直齿圆柱齿轮4b同时和第六直齿圆柱齿轮5c和第七直齿圆柱齿轮5d啮合，实现二级减速、第二次功率分流和四路分流传动。

上述第四直齿圆柱齿轮5a通过双联齿轮轴与第一螺旋锥齿轮6a固联，上述第五直齿圆柱齿轮5b通过双联齿轮轴与第二螺旋锥齿轮6b固联，上述第六直齿圆柱齿轮5c通过双联齿轮轴与第三螺旋锥齿轮6c固联，上述第七直齿圆柱齿轮5d通过双联齿轮轴与第四螺旋锥齿轮6d固联，上述第一螺旋锥齿轮6a、上述第二螺旋锥齿轮6b、上述第三螺旋锥齿轮6c和上述第四螺旋锥齿轮6d均采取径向浮动支撑，来提高功率的均匀分配，上述第一螺旋锥齿轮6a和第三螺旋锥齿轮6c同时和第一上锥齿轮7a啮合，上述第二螺旋锥齿轮6b和第四螺旋锥齿轮6d同时和第二下锥齿轮7b啮合，实现三级减速，一次功率并车汇流。

上述第一上锥齿轮7a和第一输出轴8a连接，上述第二下锥齿轮7b和第二输出轴8b连接，第一输出轴为空心轴，第二输出轴从所述第一输出轴穿过，所述第二输出轴的顶端高于所述第一输出轴的顶端；同时上述第一上锥齿轮7a和第一尾翼传动齿轮9a相啮合，上述第二下锥齿轮7b和第二尾翼传动齿轮9b相啮合，来进一步增加稳定性。

上述第一上锥齿轮7a和第二下锥齿轮7b之间设置有推力轴承10，减小了主减速器的外廓尺寸和质量，整个齿轮箱的高度降低。

上述第一上锥齿轮7a和第二下锥齿轮7b之间设置有推力轴承10，使其在高度方向的结构更紧凑，主减速器的高度降低。

输出轴共轴旋转、转速相等且转向相反。

实施例二：

一种双发动机输入的具有两次功率分流的锥齿轮共轴对转双旋翼传动装置，如图2或图3所示，实施例结构的基础上，在第一动力输入轴1的相对位置上设置第二动力输入轴，第二动力输入轴上的齿轮连接关系与第一动力输入轴1上的齿轮连接关系相同，第二动力输入轴上连接发动机，实现双发动机输入。

本实用新型直齿圆柱齿轮还可为斜齿圆柱齿轮或人字齿圆柱齿轮；螺旋锥齿轮还可为直齿锥齿轮、斜齿锥齿轮或曲线齿锥齿轮。

第一非正交面齿轮和第二非正交面齿轮直径相同，第二直齿圆柱齿轮和第三直齿圆柱齿轮直径相同，第四直齿圆柱齿轮、第五直齿圆柱齿轮、第六直齿圆柱齿轮和第七直齿圆柱齿轮直径相同，第一螺旋锥齿轮、第二螺旋锥齿轮、第三螺旋锥齿轮和第四螺旋锥齿轮直径相同，第一尾翼传动齿轮和第二尾翼传动齿轮直径相同。

本实用新型还可采用多路动力输入单元，当动力输入单元为多路时，所述多路动力输入单元按输出轴对称布置，通过功率传递，最终实现输出轴的共轴旋转，转速相等，转向相反。

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。