一种交叉双旋翼直升机及其机械传动系统的制作方法

本发明涉及直升机领域，尤其涉及一种交叉双旋翼直升机的机械传动系统。本发明还涉及包括上述机械传动系统的交叉双旋翼直升机。

背景技术

交叉双旋翼直升机是上世纪中旬出现的一种直升机布局，它具有两个并排布置，但旋转方向相反的旋翼，因而稳定性好，适合执行起重、吊挂作业。

在交叉双旋翼直升机中，驱动这两个旋翼转动的旋转轴并不平行，而是向外侧倾斜，且横向轴距小，因而在机体上方呈现交叉状。由于驱动两个旋翼的旋转轴有一定夹角，因此两个旋翼需要始终保持旋转相位差才能够避免碰撞。为此，在交叉双旋翼直升机中，驱动两个旋转轴同步转动能够有利于实现上述目的。但是目前实现两个旋转轴同步转动的机械传动系统结构复杂，且复杂的机械传动系统的机构进一步增大了调节其夹角的难度，导致直升机的性能不高。

综上所述，如何简化实现上述机械传动系统，进而提高直升机的性能，成为本领域技术人员亟待解决的问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种交叉双旋翼直升机的机械传动系统，其结构简单、稳定，有利于提高直升机的性能。本发明的另一目的是提供一种包括上述机械传动系统的交叉双旋翼直升机。

为实现上述目的，本发明提供一种交叉双旋翼直升机的机械传动系统，包括：

与动力源连接的第一齿轮；

位于所述第一齿轮的左右两侧、用以分别与所述第一齿轮啮合以实现相同转速旋转的两个第二齿轮；

分别带动两个旋翼旋转的两个输出轴；

两组减速装置；任一所述减速装置设于位于同侧的所述第二齿轮与所述输出轴之间。

优选地，所述第一齿轮的基圆半径小于两个所述第二齿轮的基圆半径。

优选地，任一所述减速装置具体为锥齿轮组，包括：

与所述第二齿轮共轴的主动锥齿轮；

与所述输出轴同轴设置、且与所述主动锥齿轮相啮合的从动锥齿轮；其中，所述主动锥齿轮的基圆半径小于所述从动锥齿轮的基圆半径。

优选地，两组所述锥齿轮组分别为第一锥齿轮组和第二锥齿轮组，所述第一锥齿轮组的从动锥齿轮位于所述第一锥齿轮组的主动锥齿轮的上方；所述第二锥齿轮组的从动锥齿轮位于所述第二锥齿轮组的主动锥齿轮的下方。

优选地，两组所述锥齿轮组分别安装在两个机座内，任一所述机座的凸缘上设有通孔，以便将全部所述锥齿轮组固定于前安装板和后安装板。

优选地，还包括设置在动力源与所述第一齿轮之间的同步带轮机构，所述同步带轮机构包括：

与动力源连接的主动带轮；

与所述第一齿轮同轴连接、用以驱动所述第一齿轮同步转动的从动带轮；其中，所述主动带轮的半径小于所述从动带轮的半径；

与所述主动带轮和所述从动带轮均内啮合、用以传递转动的带齿。

优选地，所述从动带轮的孔径内设有与其同步转动的联轴器，安装有所述第一齿轮的第一输入轴上设有键槽，所述联轴器通过键与所述第一齿轮同轴转动。

优选地，所述键槽为矩形键槽。

本发明还提供一种交叉双旋翼直升机，包括上述机械传动系统。

优选地，还包括固定所述机械传动系统的前安装板，所述第一齿轮通过第一轴座安装于所述前安装板；两个所述第二齿轮分别通过两个第二轴座安装于所述前安装板。

相对于上述背景技术，本发明所提供的交叉双旋翼直升机的机械传动系统，包括带动两个旋翼旋转的两个输出轴，与动力源相连接的第一齿轮，在第一齿轮的左右两侧设有两个用以分别与第一齿轮啮合的第二齿轮，两个第二齿轮的转速相同，还包括分别设于同侧的第二齿轮与输出轴之间的两组减速装置。

该交叉式双旋翼直升机的机械传动系统，通过第一齿轮将来自动力源的旋转运动分解成两个转速相同的旋转运动、分别经由两个第二齿轮传递至两个旋翼，从而实现了一个动力源同步驱动两个旋翼的目的。与此同时，通过减速装置将动力源较高的转速转化为适合旋翼的转速。上述机械传动系统所使用的零部件较少，且布局对称，结构简单、紧凑，在实现同步驱动两旋翼的同时，有利于提高直升机的性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例所提供的交叉双旋翼直升机的机械传动系统的结构示意图；

图2为图1所示的机械传动系统的局部示意图；

图3为图1所示的机械传动系统的机座的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1-图3，图1为本发明实施例所提供的交叉双旋翼直升机的机械传动系统的结构示意图；图2为图1所示的机械传动系统的局部示意图；图3为图1所示的机械传动系统的机座的结构示意图。

请参考图1、图3，图1为本发明实施例所提供的交叉双旋翼直升机的机械传动系统的结构示意图；图3为图1所示的机械传动系统的机座的结构示意图。

本发明所提供的交叉双旋翼直升机的机械传动系统，包括带动两个旋翼旋转的两个输出轴8，与动力源连接的第一齿轮1，同时在第一齿轮1的左右两侧还设有两个均与第一齿轮1啮合的第二齿轮2，第一齿轮1将来自动力源的旋转运动分解为两个转速相同的旋转运动，第二齿轮2将第一齿轮1分解后的两个旋转运动分别传递位于其后的两个减速装置，经减速后传递至两个输出轴8，从而带动两个旋翼同步旋转。

需要说明的是，动力源一般指发动机，但不排除混合动力或者其他能够向旋翼提供旋转所需动能的机构。

两个第二齿轮2具体为两个完全相同的齿轮，这里所说的完全相同，是指两个齿轮的所有运动参数相同，不拘泥于因为制造而存在几何上存在细微的差距。具体来说，两个齿轮的齿数、模数、基圆半径、齿高等参数相同，使得两个第二齿轮2左右对称设置于第一齿轮1两侧时，能够分别与第一齿轮1啮合后恰好形成两个转速相同的旋转运动。

本发明所提供的机械传动系统，由第一齿轮1将来自动力源的旋转运动分解成两个转速的旋转运动，并经由两个第二齿轮2分别向后传递，从而实现两个旋翼同步转动。同时，减速装置将旋转运动的速度降低至适合旋翼工作的范围内。上述机械传动系统左右结构对称、结构简单紧凑，在实现同步驱动两旋翼的同时，有利于提高直升机的性能。

在一种具体实施例中，第一齿轮1的基圆半径小于两个第二齿轮2的基圆半径，即第一齿轮1与两个第二齿轮2既可以作为分解运动的机构，也可以进一步作为减速机构，实现由动力源到旋翼的减速。但由于到达第一齿轮1的转速较高，为了避免第一齿轮1磨损严重，第一齿轮1与第二齿轮2的尺寸差距不宜过大。

由于第一齿轮1同时与左右两侧的两个第二齿轮2啮合，且第一齿轮1与两个第二齿轮2的啮合基本只受径向力，为了降低齿轮制作难度和安装难度，第一齿轮1和两个第二齿轮2均为圆柱直齿齿轮。而且采用圆柱直齿齿轮能够获得较大的传动比范围，且效率要高于其他齿轮。

进一步地，任一减速装置具体为设置在第二齿轮2之后的锥齿轮组，包括与第二齿轮2同轴转动的主动锥齿轮；与主动锥齿轮相啮合的从动锥齿轮3，从动锥齿轮3安装在输出轴8上。上述主动锥齿轮的基圆半径小于从动锥齿轮3的基圆半径，从而再一次实现减速。

第二齿轮2与主动锥齿轮共轴，进而通过主动锥齿轮与从动锥齿轮3的配合，将旋转运动传递至从动锥齿轮3所在的输出轴8上，用以控制两旋翼同步转动。

第一锥齿轮组包括第一从动锥齿轮和第一主动锥齿轮，第二锥齿轮组包括第二从动锥齿轮和第二主动锥齿轮；第一锥齿轮组和第二锥齿轮组的具体布局为，第一锥齿轮组的第一从动锥齿轮设于第一主动锥齿轮的上方；第二锥齿轮组的第二从动锥齿轮设于第二主动锥齿轮的下方。这里的上方和下方具体是指，由于主动锥齿轮的孔径的轴线相交甚至垂直于从动锥齿轮3的孔径的轴线，因而从动锥齿轮3可以安装在主动锥齿轮任一直径的两端点处，当第一锥齿轮组的第一从动锥齿轮安装在一条直径的一个端点处，第二锥齿轮组的第二从动锥齿轮则安装在对称直径的另一端点处，上述直径与其对称直径以两个第二齿轮2沿轴向方向的对称面为对称中心。

锥齿轮组一方面将来自动力源的旋转运动进一步减速，更重要的是改变了运动的方向。由于第二齿轮2所传递的旋转运动的转轴与控制两个旋翼旋转的输出轴8的转轴相交甚至垂直，而锥齿轮组能够在两个相交轴之间传递动力。且两个锥齿轮组一上一下的布局，能够直接将来自两个主动锥齿轮同向的转动变成两个反向的转动，不需要额外增加其他部件以实现两旋翼相反的转向。

将两组锥齿轮组分别通过多个轴座安装在两个机座9内，机座9的外周的顶点处设有用于安装的凸缘，凸缘上开设通孔，以便通过螺栓将机座9固定在机身内，从而实现两个锥齿轮组的位置的相对固定，便于调节控制两旋翼的两个输出轴8之间的相对位置。上述连接方式不限于螺栓，通过销将机座9固定在机身内的前后安装板亦可。

进一步地，在动力源与第一齿轮1之间的同步带轮机构4，同步带轮机构4具体包括主动带轮41、与第一齿轮1同轴连接的从动带轮42、以及与主动带轮41和从动带轮42均内啮合的带齿43。必须说明的是，主动带轮41与动力源同轴连接，且主动带轮41的半径小于从动带轮42的半径，从而实现由动力源到第一齿轮1之间的减速。

由于带齿43的内壁设置了能够与主动带轮41和从动带轮42均啮合的齿槽，因而当主动带轮41在动力源的驱使下旋转时，带齿43相应的转动起来，并进一步带动从动带轮42的旋转。

当然，同步带轮机构4也可以换成其他减速机构，比如一对相啮合的齿轮，只要能实现有动力源到第一齿轮1之间的减速，都可以作为本申请所说的减速机构。

请参考图2，图2为图1所示的机械传动系统的局部示意图。

考虑到第一齿轮1分别与其左右两侧的两个第二齿轮2啮合，则第一齿轮1的转动应具有较高的平稳性，即当动力源出现异常波动时，传递至第一齿轮1的旋转运动应当不致使第一齿轮1严重损坏。通过联轴器6使从动带轮与第一输入轴5同轴连接，联轴器6位于从动带轮的孔径内，补偿轴孔之间由于制造安装不精确、工作时的变形或热膨胀等原因所发生的偏移，同时还能够缓和冲击，达到吸振目的。

上述联轴器6通过键与第一输入轴5连接，为了增强两者之间的连接强度，获得较高的使用性能，在第一输入轴5上开设的键槽为矩形键槽。联轴器6通过键连接于第一输入轴5，能够获得较大的承载力，同时对中性和导向性也均高于一般的连接。

本发明还提供一种包括上述机械传动系统的交叉双旋翼直升机，包括用于固定上述机械传动系统的前安装板。交叉双旋翼直升机的其他部分请参考现有技术，在此不再展开叙述。

具体地，第一齿轮1通过轴座7和第一输入轴5固定在前安装板上，即轴座7将第一输入轴5固定在前安装板上，使第一输入轴5在轴座7所在的轴座孔内只能径向转动，从而使得位于第一输入轴5上的第一齿轮1只能绕轴座7的轴座孔旋转，从而实现定轴转动。同理，两个第二齿轮2均通过轴座固定在前安装板上，最终实现第一齿轮1和两个第二齿2轮的定轴转动，也就是第一齿轮1所在的第一输入轴5与第二齿轮2所在轴的轴线均相对于机架固定。

上述交叉双旋翼直升机通过其内部的机械传动系统驱动两个旋翼的同步旋转，且其机械传动系统的结构简单、布局对称，可集中固定在较小的空间内，便于调节两旋翼之间的夹角，获得更好的调节能力。

需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另外几个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上对本发明所提供的交叉双旋翼直升机及其机械传动系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。