一种无人直升机或航模直升机变速箱的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种变速箱，应用于无人直升机或航模直升机领域。本实用新型的一种无人直升机或航模直升机变速箱，上壳为锥形，下壳为圆柱形，主轴从上壳顶部向下穿过并在下壳中通过主齿与输入齿轮轴啮合，输入齿轮轴在下壳侧壁外侧通过单向轴承配合同步轮，且输入齿轮轴的末端通过连轴器连接机尾。本实用新型传向机尾的动力不再通过变速箱，省去了专门的尾传动轴，大大减少了结构部件，使轴易于制造，节约成本，还提高了轴类零件的可靠性，并减小了整体结构的总重量，同时易于安装、维护和测试。
【专利说明】一种无人直升机或航模直升机变速箱
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种变速箱，应用于无人直升机或航模直升机领域。
【背景技术】
[0002]在无人直升机或航模直升机中，尾旋翼接受发动机的动力输入可以通过尾管中或 机尾桁架上的皮带或同步带，也可以通过尾管中或机尾桁架上的轴。动力通过轴传向尾旋 翼的传动方式称轴传动，动力通过皮带传向尾旋翼的传动方式称皮带传动。对应的变速箱 分别称轴传动变速箱和皮带传动变速箱。用于无人直升机或航模直升机(不含共轴双桨直 升机)的变速箱属于轴传动变速箱。现有的轴传动变速箱存在结构强度低、制造成本高、定 位点不明确、固定方式不合理、安装不便，难以牢固地固定在安装架上等缺陷。并且结构复 杂，形状难以开模制造或切削加工。
[0003]另外，对于小型无人直升机或航模直升机而言，因为其尺度普遍小于有人直升机， 因此，控制系统的执行机构-伺服器(舵机)的尺寸则显得相对较大，而伺服器的安装位置 往往最靠近变速箱。为简化设计，甚至将其固定在变速箱之上。现有变速箱只专注于变速 箱本身功能的实现，而对伺服器的安装缺乏通盘考虑，导致伺服器支架难以设计得牢固、准 确、简便、可靠。
实用新型内容
[0004]为了解决上述问题，本实用新型提供一种无人直升机或航模直升机变速箱。
[0005]一种无人直升机或航模直升机变速箱，其特征在于包括上壳、下壳、主轴、主齿、输 入齿轮轴、同步轮、联轴器，所述上壳为锥形，所述下壳为圆柱形，所述主轴从上壳顶部向下 穿过并在下壳中通过主齿与输入齿轮轴啮合，所述输入齿轮轴在下壳侧壁外侧通过单向轴 承配合所述同步轮，且输入齿轮轴的末端通过所述连轴器连接机尾。
[0006]所述主齿位于输入齿轮轴上方，其轮毂为锥形伞状结构，所述主齿及输入齿轮轴 的齿轮为直伞齿或螺旋锥齿轮，两者轴心呈90度相交,相互啮合。
[0007]在下壳内腔中心具有从壳底向上突起的主轴安装座和与之垂直交叉的输入齿轮 轴安装座，所述输入齿轮轴安装座的同心轴向有半圆形沟槽，所述半圆形沟槽在下壳侧壁 处的两个末端分别形成输入齿轮轴轴承孔及油窗安装孔，所述输入齿轮轴轴承孔内嵌有输 入齿轮轴轴承座，两个孔的中心位于下壳侧壁正中位置。
[0008]所述上壳的锥形顶部和下壳中心设置主轴通过的主轴轴承孔，所述主轴分别由位 于上下两个主轴轴承孔的两个主轴约束轴承约束，两个主轴约束轴承之间有负担加载在主 轴上的轴向力的圆锥滚子轴承，所述输入齿轮轴由分别位于输入齿轮轴安装座的输入齿轮 轴内轴承和位于输入齿轮轴轴承座内的约束轴承约束，两个轴承之间有负担输入齿轮轴上 的轴向力的圆锥滚子轴承。
[0009]所述主轴下端向下不超过输入齿轮轴轴心，止于主轴下端约束轴承的下端面；所 述输入齿轮轴位于下壳内部的一端不超过主轴轴心，止于输入齿轮轴内轴承靠近主轴轴心的端面。
[0010]在所述输入齿轮轴的圆锥滚子轴承及位于输入齿轮轴轴承座内的约束轴承之间 套有油封。
[0011]所述上壳的下周和下壳的上、下周设有法兰盘，上壳和下壳通过上壳法兰盘和下 壳上法兰盘上的装配孔装配。
[0012]所述上壳的主轴轴承孔周围、以及上壳和下壳的法兰盘上分布有舵机架安装孔。
[0013]所述上壳的法兰盘上的装配孔两边以及下壳的上下法兰盘之间的装配孔两边设 有加强筋。
[0014]所述下壳底面曲面跟随下壳内腔几何特征，且不超过下壳法兰盘。
[0015]技术效果:
[0016]本实用新型改进了变速箱壳体及传动结构，除了变速箱结构的质轻、紧凑外，还增 加了以下优点。
[0017]一、易于制造，节约成本，可靠性高
[0018]变速箱上下壳的结构设计成利于分模的形状，降低模具的复杂程度，大大节约模 具成本。如果是小批量制造不开模的情况下，也利于切削加工，使制造成品更加便宜，利于 市场化。
[0019]省去了变速箱尾传动轴，也即由发动机输向机尾的动力不再通过轴或皮带或齿轮 进入变速箱，或从变速箱外部传向机尾，而是直接通过与变速箱动力输入轴相连的连轴器 在变速箱外输送到机尾。这样，变速箱的动力输入、输出孔总共只有两个一一个动力输
入，一个动力输出；变速箱的动力输入、输出轴也总共只有两个-输入齿轮轴和主轴。因
此大大减少了结构部件，使变速箱易于制造，节约成本。又因为变速箱不负责机尾动力输 出，并且省去了尾传动轴，因此或减少了零件数量，或缩短了轴的长度，不但使轴易于制造， 节约成本，还提高了轴类零件的可靠性。
[0020]二、强度提高，可靠性好
[0021]变速箱上壳底部法兰盘上面、上下壳体装配孔两侧设计出双加强筋，提高了上壳 的强度，不但增加壳体承受的机身自重，同时对主轴摆动造成的壳体扭曲起抵抗作用。
[0022]下壳侧壁、上下法兰盘之间也设计出加强筋，提高壳体侧壁的强度。同时，加强筋 是中空的，用来穿壳体的固定螺栓。也就是说，中空加强筋不但提高了壳体的整体强度，同 时减轻了重量，同时还兼做壳体与机体的安装孔。
[0023]下壳壳底曲面厚度跟随壳体内部轴及轴承固定座，减轻重量的同时也利于结构强 度的提高。
[0024]三、易于安装固定
[0025]变速箱下壳体周围沿法兰边打出均匀分布的螺栓孔，下壳底部设计出法兰平面， 没有突出此平面的其它元素。使变速箱速体可以方便地固定在机身平台上，而不会出现其 它干涉。
[0026]四、易于维护
[0027]变速箱下壳的两个侧孔，一个用于动力输入，另一个安装油窗。油窗为透明材料， 可以直观地看到变速箱内齿轮油的液面及清浊，无须用其它方法测试液位。同时，油窗上打 孔拧入注油阀(兼做泄油阀)以更换齿轮油。还拧入减压阀，平衡变速箱内外气压。[0028]五、易于安装伺服器
[0029]变速箱上壳动力输出孔(主轴轴承孔)位置的平台留有螺丝孔，一方面用来安装主 轴轴承挡圈，一方面兼做伺服器(舵机)安装架的辅助平台。上壳底面的圆形法兰盘为水平 面，其上的孔位，一方面用来穿上下壳体结合的螺丝，一方面用来穿将变速箱固定在机身上 的螺栓，并兼做伺服器(舵机)安装架固定螺丝的螺孔，使这个水平面同时兼作伺服器安装 架的另一个平台。
[0030]这两个平台之间的距离考虑了常用伺服器(舵机)的尺寸，留有足够的距离使之能 够容得下常用伺服器及附带的安装架。
[0031]六、易于测试及其配合部件的设计
[0032]本变速箱壳体外部形状设计成中心对称，易于确定中心。其下壳底部安装面呈正 圆形，圆心与主轴轴承座同心，沿圆周分布的安装孔也均匀在围绕在此圆心周围。这种考虑 在设计基座时，利于确立安装架的重心，调整及测试时易于确定直升机升力中心及重心位 置以保证其可靠飞行。总之这种设计给机身的设计、装配、测试都带来了便利。
【专利附图】
【附图说明】
[0033]图1为本实用新型变速箱整体结构分解示意图；
[0034]图2为本实用新型变速箱上壳示意图；
[0035]图3为本实用新型变速箱下壳示意图；
[0036]图4为本实用新型变速箱仰视示意图；
[0037]图5为本实用新型变速箱主齿及输入齿轮轴结构布局示意图。
[0038]图中各标号列示如下:
[0039]1-下壳；2-主齿；3_油窗盖；4_主轴；5_主轴卡环；6-油窗；7-平垫；8_约束 轴承；9-圆锥滚子轴承；10_上壳；11_油封垫；12_输入齿轮轴轴承座；13_油窗密封圈； 14-输入齿轮轴内轴承；15_输入齿轮轴；16_油封；17_平垫；18_同步轮；19_单向轴承； 20-平垫；21_轴承；22_套环；23_联轴器；24_单向轴承挡圈；25_主轴顶管；26_密封圈； 27-平垫；28_注油阀和减压阀；29_上壳法兰盘；30_下壳上法兰盘；31_装配孔；32_主轴 安装座；33_输入齿轮轴安装座；34_舵机架安装孔；35_加强筋；36_输入齿轮轴轴承孔； 37-油窗安装孔；38_下壳下法兰盘；39_主轴轴承孔；40_底面。
【具体实施方式】
[0040]为了更好的解释本实用新型，下面结合【具体实施方式】对本实用新型进行进一步的 解释。
[0041]本实施例的变速箱应用于无人直升机，总体结构如图1所示，包括上壳10、下壳1， 所述上壳10为锥形，结构坚固、受力均匀，所述下壳I为圆柱形，主轴4穿过上壳10并在下 壳I中部通过主齿2与输入齿轮轴15哨合,所述输入齿轮轴15在下壳I外侧通过单向轴 承19配合同步轮18,且末端通过连轴器23连接机尾。动力通过同步带带动输入同步轮18, 通过同步轮18内部的单向轴承19带动输入齿轮轴15进行动力输入。输入齿轮轴15通过 其上的直伞齿(也可以为螺旋锥齿轮)咬合主齿2，由主齿2带动主轴4进行动力输出。输 入齿轮轴15在下壳I外面的一侧末端通过连轴器23向机尾进行动力输出。因此，传向机尾的动力不再通过变速箱，也省去了专门的尾传动轴，这样便大大减少了结构部件，节约成 本并减小了整体结构的总重量。
[0042]上下壳的细节结构如图2、3所示，所述上壳10的下周和下壳I的上、下周设有法 兰盘，上壳10和下壳I通过上壳法兰盘29和下壳上法兰盘30上的装配孔31装配，装配孔 31同时兼做壳体与机体的螺丝孔(安装孔);在下壳I内腔中心具有从壳底向上突起的主轴 安装座32和与之垂直交叉的输入齿轮轴安装座33，所述上壳10的锥形顶部和下壳I中部 设置主轴4通过的主轴轴承孔39，所述上壳10的主轴轴承孔39周围、以及上壳10和下壳 I的法兰盘上分布有舵机架安装孔34。所述上壳法兰盘29的装配孔31两边以及下壳在上 下法兰盘之间的装配孔31两边设有加强筋35，不仅可以用来提高壳体侧壁的强度，同时在 下壳法兰盘的加强筋35之间形成的空间也可以用来穿壳体的固定螺栓。所述输入齿轮轴 安装座33的同心轴向有半圆形沟槽，所述半圆形沟槽在下壳I侧壁处的两个末端分别形成 输入齿轮轴轴承孔36及油窗安装孔37，两个孔止于下壳侧壁，位于下壳上下法兰盘之间正 中；所述油窗安装孔37内安装有油窗6，所述油窗6具有油窗盖3、注油阀和减压阀28，以 及油窗密封圈13密封。所述下壳I底面40曲面跟随下壳内腔几何特征，且不超过下壳下 法兰盘38，悬于略靠近中部的平面，如图4所示。
[0043]主齿和输入齿轮轴结构布局如图5和图1所不。主轴4分别由位于上下壳主轴轴 承孔39内两个主轴约束轴承8约束，之间还具有主轴卡环5和主轴顶管25。所述输入齿轮 轴15由输入齿轮轴轴承座12内的约束轴承8、输入齿轮轴安装座33内的输入齿轮轴内轴 承14约束,两个轴承之间有圆锥滚子轴承9用于承受轮输入齿轮轴所受的轴向力。所述主 齿2位于输入齿轮轴15上方，其轮毂为锥形伞状结构。所述主轴4下端向下不超过输入齿 轮轴15轴心，止于其约束轴承8下端面；所述输入齿轮轴15位于变速箱下壳I内部的一端 不超过主轴4轴心，止于输入齿轮轴内轴承14靠近主轴4轴心的端面。所述主齿2及输入 齿轮轴15两者轴心呈90度相交，相互咬合。在输入齿轮轴15的圆锥滚子轴承9及位于输 入齿轮轴轴承座12内的约束轴承8之间套有油封16，油封垫11、油封16、平垫17组成防漏 油组合。输入同步轮18与输入齿轮轴轴承座12之间有套环22。套环22和单向轴承挡圈 24之间为单向轴承19及起保护单向轴承的作用的轴承21。壳体内注有齿轮油，上下壳之 间嵌有防止漏油的密封圈26。各结构在需要的部位添加平垫7、17、20、27。
[0044]以上所述【具体实施方式】可以使本领域的技术人员更全面地理解本实用新型，但不 以任何方式限制本实用新型要求保护的范围，一切不脱离本专利的精神和范围的技术方案 及其改进，例如齿轮形式、螺栓等连接方式的替换、轴承的不同形式等，其均涵盖在本利的 保护范围当中。
【权利要求】
1.一种无人直升机或航模直升机变速箱，其特征在于包括上壳、下壳、主轴、主齿、输入 齿轮轴、同步轮、联轴器，所述上壳为锥形，所述下壳为圆柱形，所述主轴从上壳顶部向下穿 过并在下壳中通过主齿与输入齿轮轴啮合，所述输入齿轮轴在下壳侧壁外侧通过单向轴承 配合所述同步轮，且输入齿轮轴的末端通过所述连轴器连接机尾。
2.根据权利要求1所述的一种无人直升机或航模直升机变速箱，其特征在于所述主齿 位于输入齿轮轴上方，其轮毂为锥形伞状结构，所述主齿及输入齿轮轴的齿轮为直伞齿或 螺旋锥齿轮，两者轴心呈90度相交，相互啮合。
3.根据权利要求1所述的一种无人直升机或航模直升机变速箱，其特征在于在下壳内 腔中心具有从壳底向上突起的主轴安装座和与之垂直交叉的输入齿轮轴安装座，所述输入 齿轮轴安装座的同心轴向有半圆形沟槽，所述半圆形沟槽在下壳侧壁处的两个末端分别形 成输入齿轮轴轴承孔及油窗安装孔，所述输入齿轮轴轴承孔内嵌有输入齿轮轴轴承座，两 个孔的中心位于下壳侧壁正中位置。
4.根据权利要求3所述的一种无人直升机或航模直升机变速箱，其特征在于所述上壳 的锥形顶部和下壳中心设置主轴通过的主轴轴承孔，所述主轴分别由位于上下两个主轴轴 承孔的两个主轴约束轴承约束，两个主轴约束轴承之间有负担加载在主轴上的轴向力的圆 锥滚子轴承，所述输入齿轮轴由分别位于所述输入齿轮轴安装座的输入齿轮轴内轴承和位 于所述输入齿轮轴轴承座内的约束轴承约束，两个轴承之间有负担输入齿轮轴上的轴向力 的圆锥滚子轴承。
5.根据权利要求4所述的一种无人直升机或航模直升机变速箱，其特征在于所述主轴 下端向下不超过输入齿轮轴轴心，止于主轴下端约束轴承的下端面；所述输入齿轮轴位于 下壳内部的一端不超过主轴轴心,止于输入齿轮轴内轴承靠近主轴轴心的端面。
6.根据权利要求4所述的一种无人直升机或航模直升机变速箱，其特征在于在所述输 入齿轮轴的圆锥滚子轴承及位于输入齿轮轴轴承座内的约束轴承之间套有油封。
7.根据权利要求1所述的一种无人直升机或航模直升机变速箱，其特征在于所述上壳 的下周和下壳的上、下周设有法兰盘，上壳和下壳通过上壳法兰盘和下壳上法兰盘上的装 配孔装配。
8.根据权利要求7所述的一种无人直升机或航模直升机变速箱，其特征在于所述上壳 的主轴轴承孔周围、以及上壳和下壳的法兰盘上分布有舵机架安装孔。
9.根据权利要求7所述的一种无人直升机或航模直升机变速箱，其特征在于所述上壳 的法兰盘上的装配孔两边以及下壳的上下法兰盘之间的装配孔两边设有加强筋。
10.根据权利要求7所述的一种无人直升机或航模直升机变速箱，其特征在于所述下 壳底面曲面跟随下壳内腔几何特征，且不超过下壳法兰盘。
【文档编号】F16H57/02GK203421149SQ201320515639
【公开日】2014年2月5日 申请日期:2013年8月22日 优先权日:2013年8月22日
【发明者】张伟 申请人:张伟