阅读说明：本技术 一种共轴双旋翼带尾推进器传动系统及直升机 (Coaxial double-rotor-wing propeller transmission system with tail and helicopter ) 是由 吴志广 于 2020-07-22 设计创作，主要内容包括：本发明属于直升机领域,公开了一种共轴双旋翼带尾推进器传动系统及直升机,传动系统包括第一锥齿轮、第一换向锥齿轮、第二锥齿轮、第二换向锥齿轮、第三换向锥齿轮、第一行星齿轮系、第二行星齿轮系、第三锥齿轮和尾推输出轴,第一换向锥齿轮与第一锥齿轮啮合；第二锥齿轮与第一换向锥齿轮传动连接,第二锥齿轮与第二换向锥齿轮和第三换向锥齿轮啮合；第一行星齿轮系与第二换向锥齿轮传动连接,第二行星齿轮系与第三换向锥齿轮传动连接；第三锥齿轮与第二换向锥齿轮和第三换向锥齿轮啮合,尾推输出轴与第三锥齿轮传动连接。本发明通过将尾推传动设置为两级传动输出,共轴双旋翼设置为三级传动输出,可同时满足尾推和共轴双旋翼的传动需求。(The invention belongs to the field of helicopters, and discloses a coaxial double-rotor-wing propeller transmission system with a tail and a helicopter, wherein the transmission system comprises a first bevel gear, a first reversing bevel gear, a second reversing bevel gear, a third reversing bevel gear, a first planetary gear train, a second planetary gear train, a third bevel gear and a tail push output shaft, and the first reversing bevel gear is meshed with the first bevel gear; the second bevel gear is in transmission connection with the first reversing bevel gear and meshed with the second reversing bevel gear and the third reversing bevel gear; the first planetary gear train is in transmission connection with a second reversing bevel gear, and the second planetary gear train is in transmission connection with a third reversing bevel gear; the third bevel gear is meshed with the second reversing bevel gear and the third reversing bevel gear, and the tail pushing output shaft is in transmission connection with the third bevel gear. According to the invention, the tail push transmission is set as two-stage transmission output, and the coaxial dual rotors are set as three-stage transmission output, so that the transmission requirements of the tail push and the coaxial dual rotors can be met simultaneously.)

一种共轴双旋翼带尾推进器传动系统及直升机

技术领域

本发明涉及直升机领域，尤指一种共轴双旋翼带尾推进器传动系统及直升机。

背景技术

目前绝大多数直升机为单个主旋翼带尾推进器构型，主旋翼为直升机提供升力以及控制飞行姿态，尾推进器主要用于平衡主旋翼产生的反扭矩。由于主旋翼始终一侧的桨叶处于前行，另外一侧的桨叶处于后行，这种气动布局无法实现高速飞行，且尾桨功能仅仅平衡旋翼反扭矩的作用，造成一定的功率浪费。为了解决直升机的高速飞行问题，直升机开始使用共轴双旋翼带尾推进器构型，但是，目前的单个主旋翼带尾推进器的传动系统无法直接应用于共轴双旋翼带尾推进器，因此，有必要研发一种共轴双旋翼带尾推进器的传动系统。

发明内容

本发明的目的是提供一种共轴双旋翼带尾推进器传动系统及直升机，可同时满足尾推进器和共轴双旋翼的功率输出需求。

本发明提供的技术方案如下：

一方面，提供一种共轴双旋翼带尾推进器传动系统，包括：

一级换向传动机构，包括第一锥齿轮和第一换向锥齿轮，所述第一锥齿轮用于与动力输入轴连接，所述第一换向锥齿轮与所述第一锥齿轮啮合；

二级换向传动机构，包括第二锥齿轮、第二换向锥齿轮和第三换向锥齿轮，所述第二锥齿轮与所述第一换向锥齿轮固定在同一传动轴上，所述第二锥齿轮同时与所述第二换向锥齿轮和所述第三换向锥齿轮啮合；

共轴双旋翼输出机构，包括用于与共轴双旋翼的外旋翼轴传动连接的第一行星齿轮系以及用于与共轴双旋翼的内旋翼轴传动连接的第二行星齿轮系，所述第一行星齿轮系与所述第二换向锥齿轮传动连接，所述第二行星齿轮系与所述第三换向锥齿轮传动连接；

尾推输出机构，包括第三锥齿轮和尾推输出轴，所述第三锥齿轮同时与所述第二换向锥齿轮和所述第三换向锥齿轮啮合，所述尾推输出轴与所述第三锥齿轮传动连接。

本方案中，通过“一拖二”的锥齿轮结构实现了共轴双旋翼的对转功能，替代了传统尾桨平衡主旋翼反扭转的功能，提高了飞行效率；双层主旋翼使直升机左右两侧均有前进桨，并为尾部推进器提供功率输出功能，能够实现直升机高速飞行的要求；此外，该传动系统可同时满足尾推进器和共轴双旋翼的功率输出需求。

进一步优选地，所述一级换向传动机构的数量为多个，每个所述一级换向传动机构连接一个动力输入轴；

所述第二锥齿轮的数量为多个，每个所述第二锥齿轮与一个所述第一换向锥齿轮传动连接，多个所述第二锥齿轮均同时与所述第二换向锥齿轮和所述第三换向锥齿轮啮合。

本方案中，设置多发输入，并通过第二换向锥齿轮和第三换向锥齿轮并车输出，可满足尾推进桨的大功率传动需求。

进一步优选地，所述第一行星齿轮系包括第一太阳齿轮、第一行星齿轮、第一内齿环和第一行星架，所述第一太阳齿轮与所述第二换向锥齿轮固定在同一传动轴上，所述第一行星齿轮与所述第一太阳齿轮外啮合，所述第一行星齿轮与所述第一内齿环内啮合，所述第一行星齿轮与所述第一行星架连接，所述第一行星架用于与所述外旋翼轴传动连接。

进一步优选地，所述第二行星齿轮系包括第二太阳齿轮、第二行星齿轮、第二内齿环和第二行星架，所述第二太阳齿轮与所述第三换向锥齿轮固定在同一传动轴上，所述第二行星齿轮与所述第二太阳齿轮外啮合，所述第二行星齿轮与所述第二内齿环内啮合，所述第二行星齿轮与所述第二行星架连接，所述第二行星架用于与所述内旋翼轴传动连接。

进一步优选地，所述尾推输出机构还包括第一圆柱齿轮、第二圆柱齿轮和第三圆柱齿轮，所述第一圆柱齿轮与所述第三锥齿轮固定在同一传动轴上，所述第二圆柱齿轮与所述第一圆柱齿轮啮合，所述第三圆柱齿轮与所述第二圆柱齿轮啮合，所述尾推输出轴与所述第三圆柱齿轮固定连接。

进一步优选地，所述第二圆柱齿轮的数量为两个，两个所述第二圆柱齿轮同时与所述第一圆柱齿轮和所述第三圆柱齿轮啮合。

进一步优选地，所述第一圆柱齿轮、所述第二圆柱齿轮和所述第三圆柱齿轮均为斜齿轮。

进一步优选地，还包括壳体和支撑杆，所述一级换向传动机构、所述二级换向传动机构、所述共轴双旋翼输出机构和所述尾推输出机构均设置在所述壳体内，所述支撑杆的一端与所述壳体连接，所述支撑杆的另一端用于与直升机连接，以将所述壳体安装在直升机上。

进一步优选地，所述支撑杆为V型，且所述支撑杆的数量为四个，所述壳体通过四个所述支撑杆安装在直升机上。

另一方面，还提供一种直升机，包括上述的共轴双旋翼带尾推进器传动系统。

本发明的技术效果在于：本发明的传动系统包含三级减速，第一级减速位于输入级，采用锥齿轮减速换向，第二级采用一拖二的锥齿轮结构减速换向并实现共轴对转，第三级为两套行星齿轮系实现减速输出以驱动共轴双旋翼，并在第二级传动中输出功率驱动尾推进器，以实现同时驱动尾推进器和共轴双旋翼；此外，本发明中驱动共轴双旋翼的行星齿轮系放置于后端，可抑制震动，起到对中效果，使共轴双旋翼不会产生径向偏斜。

附图说明

下面结合附图和

具体实施方式

对本发明作进一步详细说明：

图1是本发明的一种共轴双旋翼带尾推进器传动系统的传动原理图；

图2是本发明的一种共轴双旋翼带尾推进器传动系统的一个视角下的结构示意图；

图3是本发明的一种共轴双旋翼带尾推进器传动系统的另一个视角下的结构示意图；

图4是本发明的一种共轴双旋翼带尾推进器传动系统的剖面图；

图5是本发明的一种共轴双旋翼带尾推进器传动系统的外部结构示意图。

附图标号说明：

1、动力输入轴；2、外旋翼轴；3、内旋翼轴；4、壳体；5、支撑杆；11、第一锥齿轮；12、第一换向锥齿轮；21、第二锥齿轮；22、第二换向锥齿轮；23、第三换向锥齿轮；30、第一行星齿轮系；31、第一太阳齿轮；32、第一行星齿轮；33、第一内齿环；34、第一行星架；40、第二行星齿轮系；41、第二太阳齿轮；42、第二行星齿轮；43、第二内齿环；44、第二行星架；51、第三锥齿轮；52、尾推输出轴；53、第一圆柱齿轮；54、第二圆柱齿轮；55、第三圆柱齿轮。

具体实施方式

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。

为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。

还应当进一步理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

在本文中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

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，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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，并获得其他的实施方式。

本发明提供一种共轴双旋翼带尾推进器传动系统的实施例，如图1至图4所示，包括一级换向传动机构、二级换向传动机构、共轴双旋翼输出机构和尾推输出机构，一级换向传动机构包括第一锥齿轮11和第一换向锥齿轮12，第一锥齿轮11用于与动力输入轴1连接，第一换向锥齿轮12与第一锥齿轮11啮合；

二级换向传动机构包括第二锥齿轮21、第二换向锥齿轮22和第三换向锥齿轮23，第二锥齿轮21与第一换向锥齿轮12固定在同一传动轴上，第二锥齿轮21同时与第二换向锥齿轮22和第三换向锥齿轮23啮合；

共轴双旋翼输出机构包括用于与共轴双旋翼的外旋翼轴2传动连接的第一行星齿轮系30以及用于与共轴双旋翼的内旋翼轴3传动连接的第二行星齿轮系40，第一行星齿轮系30与第二换向锥齿轮22传动连接，第二行星齿轮系40与第三换向锥齿轮23传动连接；

尾推输出机构包括第三锥齿轮51和尾推输出轴52，第三锥齿轮51同时与第二换向锥齿轮22和第三换向锥齿轮23啮合，尾推输出轴52与第三锥齿轮51传动连接。

具体地，一级换向传动机构包括第一锥齿轮11和第一换向锥齿轮12，第一锥齿轮11与动力输入轴1连接，动力输入轴1为发动机的输出轴，动力输入轴1转动时带动第一锥齿轮11转动，第一换向锥齿轮12与第一锥齿轮11啮合，第一锥齿轮11转动时带动第一换向锥齿轮12转动，实现动力输入换向。

二级换向传动机构包括第二锥齿轮21、第二换向锥齿轮22和第三换向锥齿轮23，第二锥齿轮21与第一换向锥齿轮12固定在同一传动轴上，第一换向锥齿轮12转动时带动第二锥齿轮21转动，第二锥齿轮21设置于第二换向锥齿轮22与第三换向锥齿轮23之间，且第二锥齿轮21同时与第二换向锥齿轮22和第三换向锥齿轮23啮合。第二锥齿轮21转动时带动第二换向锥齿轮22和第三换向锥齿轮23转动，且第二换向锥齿轮22与第三换向锥齿轮23的转动方向相反。

共轴双旋翼输出机构包括第一行星齿轮系30和第二行星齿轮系40，第一行星齿轮系30分别与第二换向锥齿轮22和外旋翼轴2连接，第二行星齿轮系40分别与第三换向锥齿轮23和内旋翼轴3连接，第二换向锥齿轮22与第三换向锥齿轮23的转动方向相反，进而实现共轴双旋翼的外旋翼轴2与内旋翼轴3的同轴旋转，且外旋翼轴2与内旋翼轴3的转动方向相反。

尾推输出机构包括第三锥齿轮51和尾推输出轴52，第三锥齿轮51同时与第二换向锥齿轮22和第三换向锥齿轮23啮合，第二换向锥齿轮22和第三换向锥齿轮23转动时，带动第三锥齿轮51转动，尾推输出轴52与第三锥齿轮51传动连接，第三锥齿轮51转动时带动尾推输出轴52转动，尾推输出轴52与尾推进器连接，实现尾推进器的功率输出。

本实施例中，第一级采用一级换向传动机构减速换向，第二级采用“一拖二”的锥齿轮结构减速换向并实现共轴对转，第三级为两套行星齿轮系通过行星架实现减速输出，以驱动共轴双旋翼；且在第二级传动中通过锥齿轮输出功率驱动尾推进器，以实现同时驱动尾推进器和共轴双旋翼。

此外，由于后端是低转速状态，传递扭矩大，使得后端载荷比较苛刻，本实施例通过将行星齿轮系放置在后端可抑制震动，起到对中效果，使共轴双旋翼不会产生径向偏斜。

优选地，如图3所示，一级换向传动机构的数量为多个，每个一级换向传动机构连接一个动力输入轴1；第二锥齿轮21的数量为多个，每个所述第二锥齿轮21与一个第一换向锥齿轮12传动连接，多个第二锥齿轮21均同时与第二换向锥齿轮22和第三换向锥齿轮23啮合。本实施例中采用多发动力输入，并分别通过第二换向锥齿轮22和第三换向锥齿轮23并车输出，实现功率的汇流，以将动力和转速传递给尾推进器和共轴双旋翼。

如图1至图3所示，第一行星齿轮系30包括第一太阳齿轮31、第一行星齿轮32、第一内齿环33和第一行星架34，第一太阳齿轮31与第二换向锥齿轮22固定在同一传动轴上，第一行星齿轮32与第一太阳齿轮31外啮合，第一行星齿轮32与第一内齿环33内啮合，第一行星齿轮32与第一行星架34连接，第一行星架34用于与外旋翼轴2传动连接。

第二换向锥齿轮22转动时带动第一太阳齿轮31转动，多个第一行星齿轮32与第一太阳齿轮31啮合，第一太阳齿轮31转动时带动多个第一行星齿轮32沿第一内齿环33转动，实现功率的分流，多个第一行星齿轮32与第一行星架34连接，多个第一行星齿轮32转动时带动第一行星架34转动，实现功率的汇流，第一行星架34转动时带动外旋翼轴2转动。

如图1至图4所示，第二行星齿轮系40包括第二太阳齿轮41、第二行星齿轮42、第二内齿环43和第二行星架44，第二太阳齿轮41与第三换向锥齿轮23固定在同一传动轴上，第二行星齿轮42与第二太阳齿轮41外啮合，第二行星齿轮42与第二内齿环43内啮合，第二行星齿轮42与第二行星架44连接，第二行星架44用于与内旋翼轴3传动连接。

第三换向锥齿轮23转动时带动第二太阳齿轮41转动，多个第二行星齿轮42与第二太阳齿轮41啮合，第二太阳齿轮41转动时带动多个第二行星齿轮42沿第二内齿环43转动，实现功率的分流，多个第二行星齿轮42与第二行星架44连接，多个第二行星齿轮42转动时带动第二行星架44转动，实现功率的汇流，第二行星架44转动时带动内旋翼轴3转动。多个行星齿轮与太阳齿轮啮合，每个行星齿轮传递功率较小，且每路齿轮的体积较小。

如图3所示，尾推输出机构还包括第一圆柱齿轮53、第二圆柱齿轮54和第三圆柱齿轮55，第一圆柱齿轮53与第三锥齿轮51固定在同一传动轴上，第二圆柱齿轮54与第一圆柱齿轮53啮合，第三圆柱齿轮55与第二圆柱齿轮54啮合，尾推输出轴52与第三圆柱齿轮55固定连接。

第二换向锥齿轮22和第三换向锥齿轮23转动时带动第三锥齿轮51转动，第三锥齿轮51转动时带动第一圆柱齿轮53转动，第一圆柱齿轮53转动时带动第二圆柱齿轮54转动，第二圆柱齿轮54转动时带动第三圆柱齿轮55转动，第三圆柱齿轮55转动时带动尾推输出轴52转动，尾推输出轴52与尾推进器连接，实现尾推进器的功率输出。

优选地，如图3所示，第二圆柱齿轮54的数量为两个，两个第二圆柱齿轮54同时与第一圆柱齿轮53和第三圆柱齿轮55啮合。两个第二圆柱齿轮54与第一圆柱齿轮53啮合，实现功率的分流，两个第二圆柱齿轮54与第三圆柱齿轮55啮合，实现功率的汇流。第一圆柱齿轮53、第二圆柱齿轮54和第三圆柱齿轮55均为斜齿轮。

如图5所示，共轴双旋翼带尾推进器传动系统还包括壳体4和支撑杆5，一级换向传动机构、二级换向传动机构、共轴双旋翼输出机构和尾推输出机构均设置在壳体4内，支撑杆5的一端与壳体4连接，支撑杆5的另一端与直升机连接，以将传动系统安装在直升机上。支撑杆5为V型，且支撑杆5的数量为四个，通过四个V型的支撑杆5将传动系统安装在直升机上。

本实施例的共轴双旋翼带尾推进器传动系统的传动过程为：

动力输入轴1转动时带动第一锥齿轮11转动，第一锥齿轮11转动时带动第一换向锥齿轮12转动，实现动力的减速换向，第一换向锥齿轮12转动带动第二锥齿轮21转动，第二锥齿轮21转动带动第二换向锥齿轮22和第三换向锥齿轮23同时转动，且第二换向锥齿轮22和第三换向锥齿轮23的转动方向相反，第二换向锥齿轮22转动时带动第一太阳齿轮31转动，第一太阳齿轮31转动带动第一行星齿轮32转动，第一行星齿轮32转动带动第一行星架34转动，第一行星架34转动带动外旋翼轴2转动。第三换向锥齿轮23转动时带动第二太阳齿轮41转动，第二太阳齿轮41转动带动第二行星齿轮42转动，第二行星齿轮42转动带动第二行星架44转动，第二行星架44转动带动内旋翼轴3转动，实现外旋翼轴2与内旋翼轴3的共轴对转。

第二换向锥齿轮22和第三换向锥齿轮23转动时带动第三锥齿轮51转动，第三锥齿轮51转动带动第一圆柱齿轮53转动，第一圆柱齿轮53转动带动多个第二圆柱齿轮54转动，多个第二圆柱齿轮54转动带动第三圆柱齿轮55转动，第三圆柱齿轮55转动带动尾推输出轴52转动，实现尾推进器的功率输出。

本发明还提供一种直升机的具体实施例，如图1至图5所示，包括动力输入机构、尾推进器、共轴双旋翼机构和上述实施例中的共轴双旋翼带尾推进器传动系统。动力输入机构包括动力输入轴1，动力输入轴1与第一锥齿轮11传动连接，并带动第一锥齿轮11转动。动力输入机构可为多个，以形成多发输入。

共轴双旋翼的外旋翼轴2与第一行星齿轮系30的第一行星架34连接，内旋翼轴3与第二行星齿轮系40的第二行星架44连接，实现外旋翼轴2与内旋翼轴3的共轴对转。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，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，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。