尾传动轴及直升机的制作方法

[0001]
本公开涉及直升机技术领域，尤其涉及一种尾传动轴及直升机。


背景技术：

[0002]
在直升机中，尾传动轴属于重要结构部件，其位于主减速器和尾减速器之间，用于将主减速器的一部分功率传递给尾减速器。目前，尾传动轴的可靠性较低，进而降低了直升机的安全性。
[0003]
所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。


技术实现要素：

[0004]
本公开的目的在于提供一种尾传动轴及直升机，该尾传动轴的可靠性较高，进而提升了直升机的安全性。
[0005]
为实现上述发明目的，本公开采用如下技术方案：
[0006]
根据本公开的一个方面，提供一种尾传动轴，所述尾传动轴包括：
[0007]
尾轴管，具有第一光孔，所述第一光孔沿所述尾轴管的中轴线延伸；
[0008]
法兰盘，数量为两个，两个所述法兰盘分别连接于所述尾轴管的两端；所述法兰盘具有第二光孔，所述第二光孔的直径和所述第一光孔的直径相等；所述法兰盘和所述尾轴管的材质相同，且所述法兰盘和所述尾轴管一体成型。
[0009]
在本公开的一种示例性实施例中，所述尾轴管包括主体部和过渡部；所述过渡部的一端连接于所述主体部、另一端连接于所述法兰盘；所述主体部具有第三光孔，所述过渡部具有第四光孔，所述第三光孔和所述第四光孔组成所述第一光孔；
[0010]
其中，所述过渡部的厚度大于所述主体部的厚度，且所述过渡部的厚度小于或等于所述法兰盘的厚度。
[0011]
在本公开的一种示例性实施例中，所述过渡部和所述主体部之间的夹角的取值范围为160
°
～170
°
。
[0012]
在本公开的一种示例性实施例中，所述过渡部的厚度和所述法兰盘的厚度的比值范围为0.75～1。
[0013]
在本公开的一种示例性实施例中，所述法兰盘的端面上设有多个安装孔和多个工艺孔；
[0014]
其中，各个所述安装孔的中轴线到所述第一光孔的中轴线的距离等于各个所述工艺孔的中轴线到所述第一光孔的中轴线的距离，且多个所述安装孔和多个所述工艺孔均匀分布。
[0015]
在本公开的一种示例性实施例中，所述安装孔和所述工艺孔的数量相等，且各个所述安装孔和各个所述工艺孔间隔设置。
[0016]
在本公开的一种示例性实施例中，所述工艺孔和所述安装孔的直径比的取值范围
为2～2.1。
[0017]
在本公开的一种示例性实施例中，所述安装孔的侧壁上涂有耐磨层。
[0018]
在本公开的一种示例性实施例中，所述尾传动轴还包括：
[0019]
衬套，设于所述法兰盘的一侧，并安装于所述安装孔中；
[0020]
挡圈，设于所述法兰盘的另一侧，并安装于所述衬套，用于对所述衬套进行固定。
[0021]
根据本公开的另一个方面，提供一种直升机，所述直升机包括上述任意一项所述的尾传动轴。
[0022]
本公开实施方式的尾传动轴及直升机，尾传动轴的法兰盘和尾轴管的材质相同，且二者一体成型，由此，相较于相关技术中法兰盘用金属制成、尾轴管用复合材料制成、且二者之间要进行机械连接的技术方案，一方面，本公开实施方式的尾传动轴避免了法兰盘和尾轴管之间的连接问题，进而提高了尾传动轴的可靠性，相应地，也提高了安装有该尾传动轴的直升机的安全性；另一方面，采用一体化成型结构也能够减少零件数量，使得尾传动轴的重量更轻、寿命更长。
附图说明
[0023]
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0024]
图1是相关技术中法兰盘的结构示意图。
[0025]
图2是相关技术中法兰盘和尾轴管的连接示意图。
[0026]
图3是本公开实施方式尾传动轴的结构示意图。
[0027]
图4是图3中a部的放大示意图。
[0028]
图5是本公开实施方式法兰盘的结构示意图。
[0029]
图6是图3中b部的放大示意图。
[0030]
图1～图2中：1a、尾轴管；2a、法兰盘；20a、凹槽；3a、粘接剂；4a、铆钉。
[0031]
图3～图6中：1、尾轴管；10、第一光孔；11、主体部；110、第三光孔；12、过渡部；120、第四光孔；2、法兰盘；20、第二光孔；21、安装孔；22、工艺孔；3、衬套；4、挡圈。
具体实施方式
[0032]
现在将参考附图更全面地描述示例实施例。然而，示例实施例能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施例使得本公开将更加全面和完整，并将示例实施例的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施例的充分理解。
[0033]
所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而没有所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、材料等。在其它情况下，不详细示出或描述公知结构、材料或
者操作以避免模糊本公开的主要技术创意。
[0034]
虽然本说明书中使用相对性的用语，例如“上”“下”来描述图标的一个组件对于另一组件的相对关系，但是这些术语用于本说明书中仅出于方便，例如根据附图中所述的示例的方向。能理解的是，如果将图标的装置翻转使其上下颠倒，则所述在“上”的组件将会成为在“下”的组件。其他相对性的用语，例如“高”“低”“顶”“底”“左”“右”等也作具有类似含义。
[0035]
当某结构在其它结构“上”时，有可能是指某结构一体形成于其它结构上，或指某结构“直接”设置在其它结构上，或指某结构通过另一结构“间接”设置在其它结构上。用语“一个”、“一”、“所述”用以表示存在一个或多个要素/组成部分/等；用语“包括”和“具有”用以表示开放式的包括在内的意思并且是指除了列出的要素/组成部分/等之外还可存在另外的要素/组成部分/等。用语“第一”和“第二”等仅作为标记使用，不是对其对象的数量限制。
[0036]
相关技术中，尾轴管1a采用钛合金等复合材料制成，法兰盘2a采用钢等金属材料制成，并采用螺纹连接、铆接、胶结等机械连接方式对尾轴管1a和法兰盘2a进行连接。
[0037]
如图1所示，法兰盘2a的圆柱端的外部设有凹槽20a，凹槽20a用来盛放粘胶剂3a，由此，在凹槽20a盛放有粘胶剂3a、且尾轴管1a套设于法兰盘2a的圆柱端时，法兰盘2a和尾轴管1a能够通过粘胶剂3a实现二者的连接。
[0038]
如图2所示，法兰盘2a和尾轴管1a通过粘胶剂3a粘结之后，再通过铆钉4a对法兰盘2a和尾轴管1a进行铆接，进而实现了尾轴管1a和法兰盘2a的机械连接。此时，法兰盘2a和尾轴管1a上均开设有用来安装铆钉4a的铆钉孔，此处不再详细描述。
[0039]
因此，相关技术中尾轴管1a和法兰盘2a通过铆接和粘接的方式进行连接，然而，上述连接方式存在以下几个问题：
[0040]
①
由于钛合金等复合材料具有各向异性的特点，再加上层间剪切强度和拉脱强度低、以及开孔使纤维被切断等弱点，导致尾轴管1a的铆钉孔附近的应力较为集中，从而降低了尾轴管1a的强度；
②
粘胶剂3a存在着老化问题，且时间越长，其粘结效果越差；
③
尾传动轴的传载能力受铆钉4a的尺寸、材料强度等因素的限制；
④
连接部件较多，如果一个出现了部件故障，会导致整个尾传动轴不可用，即：相关技术中尾传动轴的可靠性较差。
[0041]
为了解决上述问题，本公开实施方式中提供一种尾传动轴，如图3所示，该尾传动轴可包括尾轴管1和法兰盘2，其中：
[0042]
尾轴管1可具有第一光孔10，该第一光孔10可沿尾轴管1的中轴线延伸；法兰盘2数量为两个，两个法兰盘2可分别连接于尾轴管1的两端；法兰盘2可具有第二光孔20，第二光孔20的直径和第一光孔10的直径相等，从而使得法兰盘2和尾轴管1的内壁能够形成一光滑的光孔，进而减轻尾传动轴的重量；法兰盘2和尾轴管1的材质相同，且法兰盘2和尾轴管1一体成型。
[0043]
由此，相较于相关技术中铆接和粘接相结合的方案，一方面，本公开实施方式的尾传动轴的法兰盘2和尾轴管1一体成型，避免了法兰盘2和尾轴管1之间的连接问题，进而提高了尾传动轴的可靠性和传载能力，相应地，也提高了安装有该尾传动轴的直升机的安全性；另一方面，采用一体化成型结构也能够减少零件数量，使得尾传动轴的重量更轻、寿命更长；再一方面，也无需操作人员进行铆接装配，从而提高了尾传动轴的加工效率。
[0044]
下面结合附图对本公开实施方式提供的尾传动轴进行详细说明：
[0045]
如图3所示，尾轴管1可具有第一光孔10，该第一光孔10沿尾轴管1的中轴线延伸，且该第一光孔10的内径可略小于尾轴管1的外径，即：尾轴管1可以为薄壁管，从而减轻了尾轴管1的重量；法兰盘2的数量为两个，两个法兰盘2可分别连接于尾轴管1的两端，用来连接尾轴管1和直升机传动系统的其他部件；由此，尾轴管1和两个法兰盘2可组成尾传动轴。
[0046]
需要注意的是，法兰盘2和尾轴管1的材质相同，举例而言，法兰盘2和尾轴管1的材质可为钛合金等复合材料或是其他耐高温材料，此处不作特殊限定；同时，法兰盘2和尾轴管1可一体成型，由此，本公开实施方式的尾传动轴避免了法兰盘2和尾轴管1之间的连接问题，保证了复合材料纤维的完整性，不但提高了尾传动轴的可靠性，也提高了尾传动轴的传载能力。
[0047]
具体而言，尾轴管1可包括主体部11和过渡部12，其中：过渡部12的数量为两个，两个过渡部12可连接于主体部11的两侧；相应地，过渡部12的一端可连接于主体部11、另一端可连接于法兰盘2；当然，主体部11和过渡部12可一体成型，此处不再详细描述。
[0048]
主体部11可具有第三光孔110，而过渡部12可具有第四光孔120，且第三光孔110和第四光孔120的内径相同，由此，第三光孔110和第四光孔120可组成第一光孔10，此处不再详细描述。
[0049]
过渡部12的长度太长会增加尾轴管1的重量，而长度太短会使得主体部11和过渡部12之间的过渡不充分，因此，需要综合选择过渡部12的长度。
[0050]
举例而言，如图4所示，过渡部12的长度l的取值范围可以为60mm～70mm，此处不再一一列举。
[0051]
过渡部12的厚度t2可大于主体部11的厚度t1，从而使得过渡部12能够承受更大的扭矩，进而增大了尾轴管1的传递功率。如前所述，主体部11上的第三光孔110和过渡部12上的第四光孔120的内径相同，相应地，在过渡部12的厚度大于主体部11的厚度时，如图3所示，过渡部12的外壁凸出主体部11的外壁。
[0052]
因此，过渡部12和主体部11之间可通过斜面过渡，即：尾轴管1可设计成变截面，从而避免法兰盘2与尾轴管1的连接段出现分层、脱胶、孔隙等缺陷。
[0053]
然而，过渡部12的斜角太大会减小过渡部12的长度，过渡部12的斜角太小又不利于尾轴管1的壁厚平稳过渡，由此，如图4所示，该斜面和水平面的夹角α可以为160
°
～170
°
，即：过渡部12和主体部11之间的夹角的取值范围为160
°
～170
°
。
[0054]
由此，变截面的设计能够避免因尾轴管1壁厚的突变导致法兰盘2出现分层、孔隙大等缺陷，且能够保证整个尾传动轴的强度。当然，过渡部12和主体部11之间也可通过圆弧面过渡，从而减小过渡处的应力集中，此处不作特殊限定。
[0055]
另外，过渡部12的厚度太厚容易出现分层、孔隙、脱胶，而过渡部12的厚度太薄，则不利于法兰盘2翻边成型，进而影响到过渡部12的强度。因此，如图4所示，过渡部12的厚度t2可小于或等于法兰盘2的厚度t3，进而保证了法兰盘2能够承受过渡部12传递的扭矩而不发生变形或破坏。
[0056]
举例而言，过渡部12的厚度和法兰盘2的厚度的比值范围可以为0.75～1，当然，过渡部12的厚度和法兰盘2的厚度的比值也可以为0.70、0.60等，此处不作特殊限定。
[0057]
法兰盘2可具有第二光孔20，且第二光孔20的直径和第一光孔10的直径相等，由
此，第二光孔20和第一光孔10组成一贯通尾传动轴的光孔，从而减轻了尾传动轴的重量。当然，本公开实施方式中具有光孔的尾传动轴的强度经过了校核，能够满足现场的实际使用要求，此处不再详细描述。
[0058]
如图5所示，法兰盘2的端面上设有安装孔21和工艺孔22，其中：安装孔21用来穿过连接螺栓，该连接螺栓能够连接尾传动轴和直升机的减速器等其他部件；工艺孔22和安装孔21间隔设置，用来方便连接螺栓的安装，具体而言，拧连接螺栓的工具能穿过工艺孔22，从而便于安装连接螺栓。
[0059]
因此，工艺孔22的直径可大于安装孔21的直径，举例而言，工艺孔22和安装孔21的直径比的取值范围为2～2.1，即：工艺孔22的直径是安装孔21的直径的2倍～2.1倍，此处不再详细描述。
[0060]
各个安装孔21的中轴线到第一光孔10的中轴线的距离等于各个工艺孔22的中轴线到第一光孔10的中轴线的距离，即：多个安装孔21和多个工艺孔22的圆心位于法兰盘2的端面上的同一圆圈。
[0061]
另外，安装孔21和工艺孔22的数量均可多个，且多个安装孔21和多个工艺孔22均匀分布，举例而言，安装孔21和工艺孔22的数量均可为三个，相应地，如图5所示，法兰盘2的端面上设有3个安装孔21和3个工艺孔22，且相邻安装孔21和工艺孔22之间的夹角为60
°
。
[0062]
当然，安装孔21和工艺孔22的数量均可为四个、五个或六个等，此处不作特殊限定。
[0063]
如前所述，各个安装孔21和各个工艺孔22间隔设置，从而使得起连接作用的螺栓能够均匀分布在法兰盘2上，进而避免尾传动轴产生偏距。
[0064]
需要注意的是，安装孔21的侧壁上可涂有耐磨层，用来减小连接螺栓和法兰盘2之间的摩擦，进而延长法兰盘2的使用寿命。当然，本公开实施方式的尾传动轴还可包括衬套3和挡圈4，其中：
[0065]
如图6所示，衬套3可设于法兰盘2的一侧，并安装于安装孔21中；挡圈4可设于法兰盘2的另一侧，并安装于衬套3，用于对衬套3进行固定；由此，连接螺栓可穿过衬套3和挡圈4设置，并避免安装孔21和法兰盘2的端面被刮坏。
[0066]
举例而言，衬套3和挡圈4的材质可以为钢或其他金属，此处不作特殊限定。
[0067]
应当理解的是，本公开不将其应用限制到本说明书提出的部件的详细结构和布置方式。本公开能够具有其他实施方式，并且能够以多种方式实现并且执行。前述变形形式和修改形式落在本公开的范围内。应可理解的是，本说明书公开和限定的本公开延伸到文中和/或附图中提到或明显的两个或两个以上单独特征的所有可替代组合。所有这些不同的组合构成本公开的多个可替代方面。本说明书所述的实施方式说明了已知用于实现本公开的最佳方式，并且将使本领域技术人员能够利用本公开。