阅读说明：本技术 一种共轴双旋翼带尾推直升机传动系统及直升机 (Coaxial double-rotor tail-equipped straight-pushing helicopter transmission system and helicopter ) 是由 石前列 丁文强 胡强 孙玉飞 吴志广 梁鸿章 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直升机传动系统及直升机,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、尾推输出轴、第三锥齿轮、第三换向锥齿轮和星形齿轮系,第一锥齿轮与动力输入轴连接,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,第二换向锥齿轮与第二锥齿轮啮合,第二换向锥齿轮与尾推输出轴连接,尾推输出轴与尾推进桨传动连接；第三锥齿轮与第二换向锥齿轮传动连接,第三换向锥齿轮与第三锥齿轮啮合；第三换向锥齿轮与星形齿轮系传动连接。本发明尾推进桨传动设置为两级传动输出,共轴双旋翼设置为四级传动输出,可同时满足尾推进桨和共轴双旋翼的功率输出需求。(The invention belongs to the field of helicopters, and discloses a coaxial double-rotor tail-belt-propelling helicopter transmission system and a helicopter, wherein the transmission system comprises a first bevel gear, a first reversing bevel gear, a second reversing bevel gear, a tail-propelling output shaft, a third bevel gear, a third reversing bevel gear and a star-shaped gear train, the first bevel gear is connected with a power input 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, the second reversing bevel gear is meshed with the second bevel gear, the second reversing bevel gear is connected with the tail pushing output shaft, and the tail pushing output shaft is in transmission connection with the tail pushing paddle; the third bevel gear is in transmission connection with the second reversing bevel gear, and the third reversing bevel gear is meshed with the third bevel gear; and the third reversing bevel gear is in transmission connection with the star gear train. The tail propulsion propeller transmission is set to be two-stage transmission output, and the coaxial double rotors are set to be four-stage transmission output, so that the power output requirements of the tail propulsion propeller and the coaxial double rotors can be met simultaneously.)

一种共轴双旋翼带尾推直升机传动系统及直升机

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直升机传动系统及直升机。

背景技术

共轴刚性旋翼高速直升机采用共轴刚性旋翼带尾推桨构型，与之配套的直升机传动系统需将发动机的功率传递给共轴的双旋翼和尾推进桨。由于高速直升机飞行速度大，与传统单旋翼带尾推桨结构直升机相比，共轴双旋翼直升机传动系统的尾推进桨功率显著提升，基本与共轴双旋翼输出功率相当。而现有的传动系统无法满足大功率共轴双旋翼带尾推进桨的动力传输。

发明内容

本发明的目的是提供一种共轴双旋翼带尾推直升机传动系统及直升机，可同时满足尾推进桨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直升机传动系统，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；

二级尾推输出机构，包括第二锥齿轮、第二换向锥齿轮和尾推输出轴，所述第二锥齿轮与所述第一换向锥齿轮传动连接，所述第二换向锥齿轮与所述第二锥齿轮啮合，所述第二换向锥齿轮与所述尾推输出轴连接，所述尾推输出轴用于与尾推进桨传动连接；

三级换向传动机构，包括第三锥齿轮和第三换向锥齿轮，所述第三锥齿轮与所述第二换向锥齿轮传动连接，所述第三换向锥齿轮与所述第三锥齿轮啮合；

四级双旋翼输出机构，包括用于与共轴双旋翼传动连接的星形齿轮系，所述第三换向锥齿轮与所述星形齿轮系传动连接。

本方案中，由于尾推进桨大功率状态占比较大，共轴双旋翼大功率输出状态占比较少；因此，将尾推进桨传动采用两级传动输出，共轴双旋翼输出采用四级传动，可同时满足尾推进桨和共轴双旋翼的功率输出需求；尾推进桨采用两级传动，使得动力传递链路长度变短，传递效率高，降低了功率损失，以满足尾推进桨的大功率传动要求；此外，该传动系统的齿轮数量较少，且整个传动链功率没有在齿轮间重复传递，降低了齿轮评估总功率之和，显著降低传动系统重量，减小了齿轮和机匣的结构尺寸，提高了传动系统的可制造性。

进一步优选地，所述一级换向传动机构的数量为两个，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两个，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，两个所述第二锥齿轮均与所述第二换向锥齿轮啮合。

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，所述星形齿轮系包括齿圈、太阳轮、行星轮、第一圆柱齿轮和第二圆柱齿轮，所述太阳轮与所述第三换向锥齿轮传动连接，所述行星轮与所述太阳轮啮合，所述齿圈与所述行星轮啮合，且所述齿圈用于与外旋翼轴传动连接，所述第一圆柱齿轮与所述行星轮同轴设置，所述第二圆柱齿轮与所述第一圆柱齿轮啮合，所述第二圆柱齿轮用于与内旋翼轴传动连接。

进一步优选地，所述行星轮和所述第一圆柱齿轮均为多个，多个所述行星轮与所述太阳轮外啮合，多个所述第一圆柱齿轮与所述第二圆柱齿轮外啮合。

进一步优选地，多个所述行星轮与所述齿圈内啮合。

本方案中，第三换向锥齿轮带动太阳轮转动，太阳轮转动时带动行星轮转动，行星轮转动时带动齿圈转动，齿圈转动时带动外旋翼轴转动，实现外旋翼轴的转动；行星轮转动时还带动第一圆柱齿轮转动，第一圆柱齿轮转动时带动第二圆柱齿轮转动，第二圆柱齿轮转动时带动内旋翼轴转动，实现内旋翼轴的转动；行星轮与齿圈内啮合，第一圆柱齿轮与第二圆柱齿轮外啮合，实现外旋翼轴与内旋翼轴的转动方向相反。

进一步优选地，所述第一圆柱齿轮和所述第二圆柱齿轮均为斜齿轮。

进一步优选地，还包括附件输出机构；

所述附件输出机构包括第四换向锥齿轮和附件输出轴，所述第四换向锥齿轮与所述第三换向锥齿轮啮合，所述附件输出轴与所述第四换向锥齿轮传动连接。

本方案中，通过设置附件输出机构，可将动力传递给直升机上的液压泵等附件，使得一个传动系统即可解决尾推进桨、共轴双旋翼以及附件的动力传输，避免在直升机上设置多个传动系统。

进一步优选地，所述附件输出机构还包括第三圆柱齿轮和多个第四圆柱齿轮，所述第三圆柱齿轮与所述第四换向锥齿轮传动连接，多个所述第四圆柱齿轮与所述第三圆柱齿轮啮合；

所述附件输出轴为多个，多个所述附件输出轴与多个所述第四圆柱齿轮一一对应传动连接。

本方案中，当附件有多个时，通过多个第四圆柱齿轮与第三圆柱齿轮的啮合，实现功率分流，将动力传递给多个附件，以驱动附件工作。

进一步优选地，所述第三锥齿轮与所述第二换向锥齿轮集成在同一个轴上。

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直升机传动系统。

本发明的技术效果在于：通过将尾推进桨传动设置为两级传动输出，共轴双旋翼设置为四级传动输出，可同时满足尾推进桨和共轴双旋翼的功率输出需求；尾推进桨传动采用两级输出，使得尾推进桨传递链路长度变短，传递效率高，降低了功率损失，以满足尾推进桨的大功率传动要求，此外，本发明的传动系统齿轮数量较少，且整个传动链功率没有在齿轮间重复传递，降低了齿轮评估总功率之和，显著降低传动系统重量，减小了齿轮和机匣的结构尺寸，提高了传动系统的可制造性。

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直升机传动系统的结构原理图；

图2是本发明的一种共轴双旋翼带尾推直升机传动系统的俯视图；

图3是本发明的一种共轴双旋翼带尾推直升机传动系统的主视图。

附图标号说明：

1、动力输入轴；2、外旋翼轴；3、内旋翼轴；10、一级换向传动机构；11、第一锥齿轮；12、第一换向锥齿轮；20、二级尾推输出机构；21、第二锥齿轮；22、第二换向锥齿轮；23、尾推输出轴；30、三级换向传动机构；31、第三锥齿轮；32、第三换向锥齿轮；40、四级双旋翼输出机构；41、齿圈；42、太阳轮；43、行星轮；44、第一圆柱齿轮；45、第二圆柱齿轮；50、附件输出机构；51、第四换向锥齿轮；52、附件输出轴；53、第三圆柱齿轮；54、第四圆柱齿轮。

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直升机传动系统的具体实施例，如图1至图3所示，包括一级换向传动机构10、二级尾推输出机构20、三级换向传动机构30和四级双旋翼输出机构40；一级换向传动机构10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；

二级尾推输出机构20包括第二锥齿轮21、第二换向锥齿轮22和尾推输出轴23，第二锥齿轮21与第一换向锥齿轮12传动连接，第二换向锥齿轮22与第二锥齿轮21啮合，第二换向锥齿轮22与尾推输出轴23连接，尾推输出轴23用于与尾推进桨传动连接；

三级换向传动机构30包括第三锥齿轮31和第三换向锥齿轮32，第三锥齿轮31与第二换向锥齿轮22传动连接，第三换向锥齿轮32与第三锥齿轮31啮合；

四级双旋翼输出机构40包括用于与共轴双旋翼传动连接的星形齿轮系，第三换向锥齿轮32与星形齿轮系传动连接。

具体地，如图1至图3所示，一级换向传动机构10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，实现动力输入换向。

二级尾推输出机构20包括第二锥齿轮21、第二换向锥齿轮22和尾推输出轴23，第二锥齿轮21通过传动轴与第一换向锥齿轮12传动连接，第一换向锥齿轮12转动时带动第二锥齿轮21转动，第二换向锥齿轮22与第二锥齿轮21啮合，实现输出换向，第二换向锥齿轮22与尾推输出轴23固定连接，尾推输出轴23与尾推进桨连接，实现尾推进桨的功率输出。

三级换向传动机构30包括第三锥齿轮31和第三换向锥齿轮32，第三锥齿轮31通过传动轴与第二换向锥齿轮22传动连接，第二换向锥齿轮22转动时带动第三锥齿轮31转动，第三换向锥齿轮32与第三锥齿轮31啮合，第三锥齿轮31转动时带动第三换向锥齿轮32转动，实现动力换向。

四级双旋翼输出机构40包括星形齿轮系，第三换向锥齿轮32驱动星形齿轮系共轴输出，使星形齿轮系可驱动共轴双旋翼，实现共轴双旋翼的外旋翼轴2与内旋翼轴3的一正一反旋转。

在研发过程中，发明人发现直升机在飞行时，尾推进桨大功率状态占比较大，共轴双旋翼大功率输出状态占比较少；所以本实施例中，将尾推进桨传动采用两级传动输出，共轴双旋翼输出采用四级传动，可同时满足尾推进桨和共轴双旋翼的功率输出需求。

尾推进桨传动的第一级采用螺旋锥齿轮输入换向，第二级采用螺旋锥齿轮输出，使得尾推进桨传递链路长度变短，传递效率高，降低了功率损失，以满足尾推进桨的大功率传动要求，此外，该传动系统减小了齿轮数量，且整个传动链功率没有在齿轮间重复传递，降低了齿轮评估总功率之和，显著降低传动系统重量，减小了齿轮和机匣的结构尺寸，提高了传动系统的可制造性。

优选地，如图1至图3所示，一级换向传动机构10的数量为两个，每个一级换向传动机构10连接一个动力输入轴1；第二锥齿轮21的数量为两个，第二锥齿轮21与一级换向机构10的数量对应，每个第二锥齿轮21与一个第一换向锥齿轮12传动连接，两个第二锥齿轮21均与第二换向锥齿轮22啮合。本实施例中采用双发动力输入，并通过第二换向锥齿轮22并车输出，实现功率的汇流，将动力与转速传递给尾推输出轴23，以满足尾推进桨的大功率传动需求。第三锥齿轮31与第二换向锥齿轮22集成在尾推输出轴23上，第二换向锥齿轮22可将汇流的动力传递给第三锥齿轮31，再由第三换向锥齿轮32实现换向后驱动星形齿轮系共轴输出，将动力传递给共轴双旋翼，实现共轴双旋翼的外旋翼轴2与内旋翼轴3的一正一反旋转。同理，还可进一步增加动力输入轴1和一级换向传动机构10的数量，以组成三发以上的动力输入，并通过第二换向锥齿轮22并车输出给尾推进桨。

如图1所示，星形齿轮系包括齿圈41、太阳轮42、行星轮43、第一圆柱齿轮44和第二圆柱齿轮45，太阳轮42与第三换向锥齿轮32传动连接，行星轮43与太阳轮42啮合，齿圈41与行星轮43啮合，且齿圈41用于与外旋翼轴2传动连接，第一圆柱齿轮44与行星轮43同轴设置，第二圆柱齿轮45与第一圆柱齿轮44啮合，第二圆柱齿轮45用于与内旋翼轴3传动连接。行星轮43和第一圆柱齿轮44均为多个，多个行星轮43与太阳轮42外啮合，多个第一圆柱齿轮44与第二圆柱齿轮45外啮合。

具体地，齿圈41为内齿圈，太阳轮42通过传动轴与第三换向锥齿轮32传动连接，第三换向锥齿轮32转动时带动太阳轮42转动，多个行星轮43啮合在太阳轮42外侧，太阳轮42转动时带动多个行星轮43转动，实现功率的分流，多个行星轮43与齿圈41内啮合，实现功率的汇流，齿圈41与外旋翼轴2固定连接，齿圈41转动时带动外旋翼轴2旋转。

每个行星轮43与一个第一圆柱齿轮44传动连接，第一圆柱齿轮44为斜齿轮，行星轮43转动时通过传动轴带动第一圆柱齿轮44转动，多个第一圆柱齿轮44与第二圆柱齿轮45外啮合，第二圆柱齿轮45为斜齿轮，实现功率的汇流，第二圆柱齿轮45与内旋翼轴3固定连接，第二圆柱齿轮45转动时带动内旋翼轴3转动，实现外旋翼轴2与内旋翼轴3绕同一理论轴线一正一反旋转。

优选地，如图1所示，还包括附件输出机构50；附件输出机构50包括第四换向锥齿轮51和附件输出轴52，第四换向锥齿轮51与第三换向锥齿轮32啮合，附件输出轴52与第四换向锥齿轮51传动连接。通过第四换向锥齿轮51换向后，通过附件输出轴52，将动力传递给直升机上的液压泵等附件，以驱动附件工作。

当附件有多个时，附件输出机构50还包括第三圆柱齿轮53和多个第四圆柱齿轮54，第三圆柱齿轮53与第四换向锥齿轮54传动连接，多个第四圆柱齿轮54与第三圆柱齿轮53啮合；附件输出轴52为多个，多个附件输出轴52与多个第四圆柱齿轮54一一对应传动连接，每个附件输出轴52与一个附件传动连接，以驱动附件工作。

本发明还提供一种直升机的具体实施例，如图1至图3所示，包括动力输入机构、尾推进桨、共轴双旋翼机构和上述实施例中的共轴双旋翼带尾推传动系统。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，带动第一锥齿轮11转动，并通过第一换向锥齿轮12输入换向。动力输入机构可为多个，以形成多发输入。

尾推进桨与二级尾推输出机构20中的尾推输出轴23传动连接，尾推输出轴23与第二换向锥齿轮22连接，第二换向锥齿轮22可将多发输入的功率并车，然后通过尾推输出轴23传递给尾推进桨，尾推进桨采用两级传动输出，提高了传动效率，降低了功率损失，可满足尾推进桨大功率的大占比状态。

三级换向传动机构30将第二换向锥齿轮22的动力换向后传递给星形齿轮系，共轴双旋翼的内旋翼轴3与星形齿轮系中的第二圆柱齿轮45传动连接，外旋翼轴2与星形齿轮系中的齿圈41连接，第二换向锥齿轮22驱动星形齿轮系共轴输出，以实现外旋翼轴2与内旋翼轴3的共轴旋转，且外旋翼轴2与内旋翼轴3的转动方向相反。进一步地，传动系统还可通过附件输出机构50将动力传递给直升机上的液压泵等附件，以驱动附件工作。

由于尾推进桨的大功率输出状态占比较大，共轴双旋翼的大功率输出状态占比较少，因此，本实施例中，尾推进桨传动输出采用二级传动，共轴双旋翼输出采用四级传动，可同时满足尾推进桨和共轴双旋翼的功率输出需求。此外，本实施例的传动系统的整个传动链功率流没有在齿轮间重复传递，降低了齿轮评估总功率之和，显著降低传动系统重量，且减小了齿轮和机匣的结构尺寸，提高了传动系统的可制造性。

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。