一种用于高速多旋翼直升机的传动装置的制作方法

本发明属于飞机制造技术领域，具体涉及一种用于高速多旋翼直升机的传动装置。

背景技术：

目前市场上的垂直起降飞行器主要有电动多旋翼、油动直驱多旋翼、单旋翼直升机及共轴双桨直升机等。其中单旋翼直升机需要尾旋翼抵消主旋翼产生的反扭力，且飞机前进主桨升力会偏离飞机轴心，较难控制。共轴双桨直升机解决了单旋翼直升机的缺点但是由于两个旋翼重叠会损失气动效率且航向控制较迟缓；另外由于旋翼旋转直径较大，旋翼翼根速度与旋翼翼尖速度相对于空气运动速度差别较大，为避免翼尖超声速通常会采用低转速设计，发动机驱动螺旋桨需要较大的减速齿轮，增加飞机整体结构重量，且由于音速及材料限制不利于制造超重型直升机。

目前市场上的垂直起降飞行器主要有电动多旋翼、油动直驱多旋翼、单旋翼直升机及共轴双桨直升机等。其中单旋翼直升机需要尾旋翼抵消主旋翼产生的反扭力，且飞机前进主桨升力会偏离飞机轴心，较难控制。共轴双桨直升机解决了单旋翼直升机的缺点但是由于两个旋翼重叠会损失气动效率且航向控制较迟缓；另外由于旋翼旋转直径较大，旋翼翼根速度与旋翼翼尖速度相对于空气运动速度差别较大，为避免翼尖超声速通常会采用低转速设计，发动机驱动螺旋桨需要较大的减速比，传统直升机减速器约占直升机总重量的1/7～1/9，且由于传统直升机整机重量集中在主轴上，造成旋翼主轴粗大且笨重。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题在于，需要提供一种用于高速多旋翼直升机的传动装置，解决现有技术的问题。

为解决上述问题，本发明提供了一种用于高速多旋翼直升机的传动装置，包括通过直升机的传动系统设置在直升机机体上的升力螺旋桨和推进螺旋桨，所述升力螺旋桨分别设置在直升机机体的两侧相对称位置，所述推进螺旋桨设置在直升机机体后端。

优选的技术方案，所述传动系统包括设置在主动轴上的减速主动齿轮，所述减速主动齿轮两侧设有第二离合器和第一离合器，所述减速主动齿轮与设置在第一从动轴上的减速从动齿啮合，所述第一从动轴在减速从动齿一侧设有相邻设置的无极变速主动轮组和电子驱动器，所述无极变速主动轮组通过皮带与第二从动轴上的无极变速从动轮组进行动力传递，所述无极变速从动轮组一侧套装有弹簧，另一侧设有升力桨主动伞齿，所述升力桨主动伞齿分别与第一升力桨驱动轴上的第一升力桨从动伞齿和第二升力桨驱动轴上的第二升力桨从动伞齿啮合，所述第一升力桨驱动轴与第二升力桨驱动轴轴线相同。

优选的技术方案，所述传动系统包括设置在主动轴上的减速主动齿轮，所述减速主动齿轮设有第一离合器，所述主动轴端部设有推动桨主动伞齿，所述推动桨主动伞齿与设置在推动桨驱动轴端部的推动桨从动伞齿啮合，所述推动桨驱动轴上设有第二离合器，所述推动桨主动伞齿与推动桨从动伞齿轴线垂直设置；

所述减速主动齿轮与设置在第一从动轴上的减速从动齿啮合，所述第一从动轴在减速从动齿一侧设有相邻设置的无极变速主动轮组和电子驱动器，所述无极变速主动轮组通过皮带与第二从动轴上的无极变速从动轮组进行动力传递，所述无极变速从动轮组一侧套装有弹簧，另一侧设有升力桨主动伞齿，所述升力桨主动伞齿分别与第一升力桨驱动轴上的第一升力桨从动伞齿和第二升力桨驱动轴上的第二升力桨从动伞齿啮合，所述第一升力桨驱动轴与第二升力桨驱动轴轴线相同且与第二从动轴的轴线垂直。

优选的技术方案，所述第一离合器为离心甩块离合器，所述第二离合器为摩擦片式离合器。

优选的技术方案，所述无极变速从动轮组和所述无极变速主动轮组上的无极变速器为斜面式无级变速器。

优选的技术方案，所述减速从动齿和减速主动齿轮为斜齿齿轮，所述减速从动齿和减速主动齿轮的传动比为6～1。

优选的技术方案，根据设计直升机大小及采用发动机类型而定，所述传动比为55～5之间。

优选的技术方案，所述减速主动齿轮和减速从动齿之间设有第三从动轴，所述第三从动轴上的大斜齿和小斜齿分别与减速主动齿轮和减速从动齿啮合。

优选的技术方案，所述第一升力桨从动伞齿、第二升力桨从动伞齿由升力桨主动伞齿驱动，可根据设计需要调整上下方向传动角度。

优选的技术方案，所述第一升力桨从动伞齿、升力桨主动伞齿、第二升力桨从动伞齿、推动桨从动伞齿、推动桨主动伞齿采用伞齿轮设计，通过改变伞齿轮锥度可改变传动角度，可根据设计需要调整第一升力桨驱动轴、第二升力桨驱动轴、推动桨驱动轴前后方向传动角度。

发明提供的用于高速多旋翼直升机的传动装置与现有技术相比具有如下有益效果：

1、本发明由于采用了无极变速结构，动力传送稳定，直升机机体的升力提升迅速；

2、本发明结构设计合理，起飞阶段第一离合器由于发动机驱动力自动合拢实现传动；无级变速主动轮组与第一从动轴采用类齿轮结构垂直连接，无级变速主动轮组在第一从动轴上进行前后滑动，能够实现直升机的推力和升力稳定提升。

附图说明

图1是本发明所述用于高速多旋翼直升机的传动装置的整体结构图；

图2是本发明所述用于高速多旋翼直升机的传动装置的剖视图；

图3是本发明所述用于高速多旋翼直升机的传动装置实施例1的结构图；

图4是本发明所述用于高速多旋翼直升机的传动装置实施例2的结构图；

图5是本发明所述用于高速多旋翼直升机的传动装置实施例3的结构图。

附图标记

图中：a1—升力螺旋桨，a2—推进螺旋桨，a3—直升机机体，a4—传动系统；1—主动轴，2—第一从动轴，3—电子驱动器，4—无极变速主动轮组，5—皮带，6—第二从动轴，7—弹簧，8—无极变速从动轮组，9—第一升力桨驱动轴，10—第一升力桨从动伞齿，11—升力桨主动伞齿，12—第二升力桨从动伞齿，13—减速从动齿，14—推动桨驱动轴，15—第二升力桨驱动轴，16—第二离合器，17—减速主动齿轮，18—第一离合器，19—推动桨从动伞齿，20—推动桨从动伞齿，21—第三从动轴，21a—小斜齿，21b—大斜齿。

具体实施方式

下文参照附图对本发明的具体实施例进行详细说明。

实施例1

如图1、2和3所示，本发明提供的一种用于高速多旋翼直升机的传动装置，包括通过直升机的传动系统a4设置在直升机机体a3上的升力螺旋桨a1和推进螺旋桨a2，所述升力螺旋桨a1分别设置在直升机机体a3的两侧相对称位置，所述推进螺旋桨a2设置在直升机机体a3后端。其中，所述传动系统a4包括设置在主动轴1上的减速主动齿轮17，所述减速主动齿轮17两侧设有第二离合器16和第一离合器18，所述减速主动齿轮17与设置在第一从动轴2上的减速从动齿13啮合，所述第一从动轴2在减速从动齿13一侧设有相邻设置的无极变速主动轮组4和电子驱动器3，所述无极变速主动轮组4通过皮带5与第二从动轴6上的无极变速从动轮组8进行动力传递，所述无极变速从动轮组8一侧套装有弹簧7，另一侧设有升力桨主动伞齿11，所述升力桨主动伞齿11分别与第一升力桨驱动轴9上的第一升力桨从动伞齿10和第二升力桨驱动轴15上的第二升力桨从动伞齿12啮合，所述第一升力桨驱动轴9与第二升力桨驱动轴15轴线相同。其中优选具有结构为，所述传动系统a4包括设置在主动轴1上的减速主动齿轮17，所述减速主动齿轮17设有第一离合器18，所述主动轴1端部设有推动桨主动伞齿20，所述推动桨主动伞齿20与设置在推动桨驱动轴14端部的推动桨从动伞齿19啮合，所述推动桨驱动轴14上设有第二离合器16，所述推动桨主动伞齿20与推动桨从动伞齿19轴线垂直设置；所述减速主动齿轮17与设置在第一从动轴2上的减速从动齿13啮合，所述第一从动轴2在减速从动齿13一侧设有相邻设置的无极变速主动轮组4和电子驱动器3，所述无极变速主动轮组4通过皮带5与第二从动轴6上的无极变速从动轮组8进行动力传递，所述无极变速从动轮组8一侧套装有弹簧7，另一侧设有升力桨主动伞齿11，所述升力桨主动伞齿11分别与第一升力桨驱动轴9上的第一升力桨从动伞齿10和第二升力桨驱动轴15上的第二升力桨从动伞齿12啮合，所述第一升力桨驱动轴9与第二升力桨驱动轴15轴线相同且与第二从动轴6的轴线垂直。本实施例中，所述第一离合器18为离心甩块离合器，所述第二离合器16为摩擦片式离合器，所述无极变速从动轮组8和所述无极变速主动轮组4上的无极变速器为斜面式无级变速器。本实施例中，所述减速从动齿13和减速主动齿轮17为斜齿齿轮，所述减速从动齿13和减速主动齿轮17的传动比为1～6。本实施例中，根据设计直升机大小及采用发动机类型而定，所述传动比为5～75之间。

实施例2

如图1、图2和图4所示，本实施例在实施例1的基础上进行了进一步改进，区别在于：本发明提供的一种用于高速多旋翼直升机的传动装置，另一结构为：所述传动系统a4包括设置在主动轴1上的减速主动齿轮17，所述减速主动齿轮17设有第一离合器18，所述主动轴1端部设有推动桨主动伞齿20，所述推动桨主动伞齿20与设置在推动桨驱动轴14端部的推动桨从动伞齿19啮合，所述推动桨驱动轴14上设有第二离合器16，所述推动桨主动伞齿20与推动桨从动伞齿19轴线垂直设置；所述减速主动齿轮17与设置在第一从动轴2上的减速从动齿13啮合，所述第一从动轴2在减速从动齿13一侧设有相邻设置的无极变速主动轮组4和电子驱动器3，所述无极变速主动轮组4通过皮带5与第二从动轴6上的无极变速从动轮组8进行动力传递，所述无极变速从动轮组8一侧套装有弹簧7，另一侧设有升力桨主动伞齿11，所述升力桨主动伞齿11分别与第一升力桨驱动轴9上的第一升力桨从动伞齿10和第二升力桨驱动轴15上的第二升力桨从动伞齿12啮合，所述第一升力桨驱动轴9与第二升力桨驱动轴15轴线相同且与第二从动轴6的轴线垂直。所述第一离合器18为离心甩块离合器，所述第二离合器16为摩擦片式离合器。

本发明的工作原理如下：当高速多旋翼直升机起飞时，通过发动机驱动主动轴1驱动第一离合器18、减速主动齿轮17及第二离合器16到主动端旋转，通过减速从动齿轮13驱动第一从动轴2及无级变速主动轮组4旋转，通过皮带5驱动无级变速从动轮组8、第二从动轴6、升力桨主动伞齿11旋转，再通过升力桨主动伞齿11驱动第一升力桨从动伞齿11、第二升力桨从动伞齿12及第一升力桨驱动轴9、第二升力桨驱动轴15旋转，第一升力桨驱动轴9、第二升力桨驱动轴15分别驱动一组旋翼产生对地气流从而起飞；第一离合器18采用甩块离合器结构设计，起飞阶段第一离合器18由于发动机驱动力自动合拢实现传动，第二离合器16采用摩擦片式离合器结构设计，第二离合器6进行控制分离及合拢；无级变速主动轮组4与第一从动轴2采用类齿轮结构垂直连接，无级变速主动轮组4在第一从动轴4上进行前后滑动，无级变速主动轮组4与第一从动轴2固定连接，无级变速从动轮组8与第二从动轴6采用无级变速主动轮组1与第一从动轴2相同结构在垂直起飞阶段，通过电子驱动器3调整无级变速主动轮组4滑动位置向后移，减小无级变速主动轮组4与无级变速从动轮组8之间传动比，提供升力螺旋桨转速利于起飞，当巡航阶段由于飞机有前进速度，可提高螺旋桨升力效率，通过电于驱动器3调整无级变速主动轮组4滑动位置向前移，增加无级变速主动轮组4与无级变速从动轮组8之间传动比，降低升力螺旋桨转速减缓螺旋桨相对于空气来流速度，巡航起始时，合拢第二离合器16驱动推进螺旋桨做功产生推进力推动直升机机体a3飞机前进；第二离合器16根据需要选用，当取消第二离合器16时，推进螺旋桨采用变距设计，起飞阶段通过控制器减小推进螺旋桨的桨距实现垂直起降，当巡航阶段增加推进螺旋桨的桨距产生推进力推动飞机前进；当同时采用第二离合器16且变距推进螺旋桨时，在起飞阶段第二离合器16分离与合拢状态，根据需要调整；电于驱动器3用于调整第一无级变速主动轮与第二无级变速主动轮之间的距离用以调整无级变速主动轮组4与无级变速从动轮组8之间的传动比；本发明采用的此结构，亦可采用类同于直升机变距螺旋桨变距结构设计；减速主动齿轮17与减速从动齿轮13可根据设计需要取取消，升力螺旋桨a1的变距设计采用现有直升机螺旋桨变距设计方案，主动轴1与推进桨驱动轴之间根据需要增加减速传动设计。

实施例3

如图5所示，本实施例在实施例1和实施2的基础上，做出了进一步的改进，区别在于：本发明中的无级变速器的设计，是为降低直升飞机高速飞行时螺旋桨转速，由于直升机螺旋桨为圆周运动，当直升机高速飞行时，螺旋桨旋转至迎风方向时螺旋桨桨尖有超音速风险，且空气来流会增加相对于螺旋桨的风速可增加螺旋桨效率，所以需要降低螺旋桨转速，螺旋桨也不需要悬停时的转速，当采用高转速发动机时，减速主动齿轮17和减速从动齿13可增加为多级减速，其中的，所述减速主动齿轮17和减速从动齿13之间设有第三从动轴21，所述第三从动轴21上的大斜齿21a和小斜齿21b分别与减速主动齿轮17和减速从动齿13啮合。减速比方面，由于采用不同动力系统，动力系统转速差距较大，减速比写的区间为：小型如15k级涡轴发动机转速高达12.5万转每分钟，相同功率的活塞发动机转速最高不足1万转。本实施例中，优选的，减速齿轮中的减速从动齿13、减速主动齿轮17、大斜齿21a和小斜齿21b为主减速齿轮组，主要作用是为降低发动机输出给螺旋桨的转速及提升发动机输出扭矩从而驱动螺旋桨旋转产生升力，减速齿轮组可选用市面上现有减速齿轮组设计，总传动比约为相同或等同起飞重量的单旋翼直升机总传动比的0.6倍-0.8倍之间，减速级数根据设计需要设定。无极变速器设置在主减速齿轮组与升力螺旋桨之间。本实施例中，所述第一升力桨从动伞齿10、第二升力桨从动伞齿12由升力桨主动伞齿11驱动，可根据设计需要调整上下方向传动角度。

优选的技术方案，所述第一升力桨从动伞齿10、升力桨主动伞齿11、第二升力桨从动伞齿12、推动桨从动伞齿19、推动桨主动伞齿20采用伞齿轮设计，通过改变伞齿轮锥度可改变传动角度，可根据设计需要调整第一升力桨驱动轴9、第二升力桨驱动轴15、推动桨驱动轴14前后方向传动角度。

上面结合附图对本发明优选的具体实施方式和实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式和实施例，在本领域技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明构思的前提下做出各种变化。