專利名稱：反方向旋轉(zhuǎn)的同軸雙旋翼直升機(jī)主減速器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種新的直升機(jī)主減速器，尤其是高機(jī)動(dòng)性能的軍用直升機(jī)與重型、超 重型直升機(jī)的主減速器。
背景技術(shù)：
目前，公知的直升機(jī)主減速器， 一般是行星減速器與復(fù)合行星減速器，單級(jí)速比不 大，而且是單旋翼。隨著飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的發(fā)展，高性能、高轉(zhuǎn)速、大功率的飛機(jī)發(fā)動(dòng) 機(jī)不斷出現(xiàn)，與之適應(yīng)的減速器就要增加級(jí)數(shù)。這樣，既增加了飛機(jī)本身的重量，制造 成本，而且還降低了機(jī)械傳動(dòng)效率。再者，因?yàn)槭菃涡硇D(zhuǎn)，機(jī)身就會(huì)產(chǎn)生與旋翼轉(zhuǎn) 向相反的力矩。那么，要使飛機(jī)能正常飛行，就必須用總功率的百分之十二左右的功率 給尾槳，在瞬時(shí)情況下，尾槳的功率可達(dá)總功率的25%,用來(lái)產(chǎn)生一種力矩來(lái)抵消，平 衡旋翼產(chǎn)生的力矩。因?yàn)檫@是一種動(dòng)態(tài)平衡，在飛機(jī)的一些工作時(shí)(如導(dǎo)彈發(fā)射)，就會(huì) 產(chǎn)生一些不穩(wěn)定的狀態(tài)，加大了工作的失誤(如導(dǎo)彈射擊不到目標(biāo)的概率增加)。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服單旋翼直升機(jī)在一些工作中的不穩(wěn)定狀態(tài)，減少減速器的構(gòu)件、重量，提 高機(jī)械傳動(dòng)效率與速比，本發(fā)明提供一種齒差式自由行星反向旋轉(zhuǎn)的同軸雙旋翼直升飛 機(jī)主減速器。與之相配的尾槳是一個(gè)在以機(jī)身軸線為中心線，在水平面上以?shī)A角為30。 ~60° ，在垂直面向下15。 一30°的活動(dòng)雙尾槳，其目的是加大飛機(jī)的穩(wěn)定性、靈活性 和速度。特別是在垂直線上， 一架飛機(jī)吊一架飛機(jī)，進(jìn)行多架飛機(jī)的聯(lián)合作業(yè)，用以吊 運(yùn)重型、超重型物體，如在戰(zhàn)場(chǎng)上吊運(yùn)各種坦克和裝甲車。
本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案本發(fā)明由三個(gè)部分構(gòu)成。其一、能均勻 地把動(dòng)力分成兩面路，并使上、下主動(dòng)錐齒輪均衡受力的天平搖臂機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)由動(dòng)力 輸入軸，銷軸盤，銷軸，天平搖臂，法蘭盤，主、從斜齒輪與上、下錐齒輪組成。其中 動(dòng)力輸入軸，銷軸盤，銷軸是一個(gè)整體構(gòu)件。天平搖臂與柴油機(jī)氣門結(jié)構(gòu)相似，只不過(guò) 兩端等長(zhǎng)。主動(dòng)斜齒輪是套在動(dòng)力輸入軸上的，與軸的配合是高精度的動(dòng)配合。其工作 方式是當(dāng)動(dòng)力經(jīng)輸入軸，銷軸盤，使銷軸旋轉(zhuǎn)，從而也帶動(dòng)天平搖臂旋轉(zhuǎn)。天平搖臂 的一端是上主動(dòng)錐齒輪與法蘭盤，天平搖臂的另一端是主動(dòng)斜齒輪，從動(dòng)斜齒輪與主動(dòng) 斜齒輪嚙合，又通過(guò)軸與下主動(dòng)錐齒輪剛性相連。而上、下主動(dòng)錐齒輪同時(shí)驅(qū)動(dòng)一個(gè)雙 面從動(dòng)錐齒輪。 一旦因制造誤差或其它原因，使上、下主動(dòng)錐齒輪在雙面錐齒輪上受力 不均時(shí)，非常靈活的天平搖臂就會(huì)變化一個(gè)角度，使上、下主動(dòng)錐齒輪在雙面從動(dòng)錐齒 輪受力處在一個(gè)均衡的狀態(tài)。另外，雙面從動(dòng)錐齒輪是處在上、下兩個(gè)主動(dòng)錐齒輪的中 間，也就是說(shuō)，雙面錐齒輪的軸向運(yùn)動(dòng)受到約束。那么，與雙面從動(dòng)錐齒輪剛性連結(jié)的太陽(yáng)輪齒輪軸，行星輪齒輪軸的軸向運(yùn)動(dòng)同樣也受到了約束，這樣，減輕了 PV值相當(dāng)
大的太陽(yáng)輪齒輪軸的軸承負(fù)荷。本機(jī)構(gòu)雖然增加了一些零件，結(jié)構(gòu)復(fù)雜一些，但能使構(gòu) 件受力均衡，減速器整體布局合理，重量減輕。
其二、自由行星減速級(jí)，該級(jí)由一個(gè)雙面從動(dòng)錐齒輪，太陽(yáng)輪齒輪軸，行星輪齒輪 軸，固定內(nèi)齒圈，內(nèi)、外旋翼內(nèi)齒圈，上、下滾動(dòng)環(huán)，內(nèi)、外旋翼軸等組成。為提高可 靠性，減輕重量，減少加工成本，主要受力部件都設(shè)計(jì)成整體成的結(jié)構(gòu)。本發(fā)明中的行 星齒輪軸，就是一具由五個(gè)齒輪組成的整體結(jié)構(gòu)，兩邊的斜齒輪就是一拉開一定距離的 人字齒結(jié)構(gòu)，與太陽(yáng)輪齒輪軸的上、下斜齒輪嚙合，來(lái)約束行星輪齒輪軸的軸向運(yùn)動(dòng)，
中間有基準(zhǔn)齒輪，與固定內(nèi)齒圈嚙合，用以固定各行星輪齒輪軸的相互間的角度不變； 順向齒輪，與外旋翼的內(nèi)齒圈嚙合，其齒數(shù)大于基準(zhǔn)齒輪；逆向齒輪，與內(nèi)旋翼內(nèi)齒圈 嚙合，其齒數(shù)小于基準(zhǔn)齒輪。在斜齒輪的外兩邊，有滾動(dòng)環(huán)槽，用以安放滾動(dòng)環(huán)，來(lái)約 束行星輪齒輪軸的徑向運(yùn)動(dòng)。
其傳動(dòng)方式是當(dāng)動(dòng)力使雙面動(dòng)錐齒輪高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，帶動(dòng)太陽(yáng)輪齒輪軸同樣的高速旋轉(zhuǎn)， 通過(guò)上、下斜齒輪，使行星輪齒輪軸在固定內(nèi)齒圈內(nèi)作行星運(yùn)轉(zhuǎn)，正如地球繞太陽(yáng)一樣， 有公轉(zhuǎn)，也有自轉(zhuǎn)。當(dāng)外旋翼內(nèi)齒圈的齒數(shù)(也就是順向齒輪)大于固定內(nèi)齒圈齒數(shù)時(shí)， 也就是基準(zhǔn)齒輪，外旋翼的轉(zhuǎn)速，以齒數(shù)差的形式減速運(yùn)轉(zhuǎn)，方向與行星輪齒輪軸的公 轉(zhuǎn)方向相同；同理內(nèi)旋翼的內(nèi)齒圈的齒數(shù)(也就是逆向行星齒輪)小于固定內(nèi)齒圈齒數(shù) 時(shí)，內(nèi)旋翼的轉(zhuǎn)速同樣也以齒數(shù)差的形式作減速運(yùn)動(dòng)，運(yùn)轉(zhuǎn)方向與行星輪齒輪軸的公轉(zhuǎn) 方向相反。經(jīng)過(guò)大減速比后的低速大扭矩的動(dòng)力，在內(nèi)、外旋翼軸上端的花鍵法蘭(約 束經(jīng)向力矩)螺絲法蘭(約束軸向力矩)聯(lián)合作用下，傳給內(nèi)、外旋翼，作低速旋轉(zhuǎn)， 產(chǎn)生升力，使飛機(jī)上升，飛行。
其三、中心立柱，本發(fā)明前的任何形式的減速器都沒(méi)有中心立柱的術(shù)語(yǔ)和概念，只 有本發(fā)明才有這個(gè)術(shù)語(yǔ)和結(jié)構(gòu)，這種中心立柱的外周面有軸承位置，以支承太陽(yáng)輪齒輪 軸，與內(nèi)旋翼軸的運(yùn)轉(zhuǎn)，而內(nèi)旋翼產(chǎn)生的升力也由軸承直接作用于立柱上，而外旋翼產(chǎn) 生升力也大部分由機(jī)殼傳給立柱總之直升飛機(jī)上的各種作用力(包括多架飛機(jī)聯(lián)合作業(yè) 時(shí)的外加作用力)都集中在中心立柱上，所以機(jī)身受力不大自重輕，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單；其次， 中心立柱的中間是空的，這個(gè)空間不但減輕了立柱本身的重量，使結(jié)構(gòu)合理，還是滑油 泵輸出滑油存儲(chǔ)，緩沖的理想地方，在這里一般的子彈打不穿，而且空間大，儲(chǔ)油多， 在戰(zhàn)場(chǎng)上，當(dāng)主輔油泵有故障的情況，能使飛機(jī)安全反航。再者，最顯著的特點(diǎn)是中 心立柱的上、下兩端用螺紋與吊鉤座相連，除了進(jìn)行平常的單架作業(yè)外，如有重型或超 重型的貨物，就可以進(jìn)行多架聯(lián)合作業(yè)，上面飛機(jī)的吊繩鉤，鉤在下面的飛機(jī)的上吊鉤 座內(nèi)，這樣，上面飛機(jī)的吊下面的飛機(jī)，又吊下面的飛機(jī)……這樣， 一架吊一架，就能 吊運(yùn)重型或超重型的貨物。特別在戰(zhàn)爭(zhēng)的關(guān)鍵時(shí)刻，去戰(zhàn)場(chǎng)上吊運(yùn)軍用坦克，裝甲車，
4讓他們?cè)竭^(guò)高山峻嶺，大河湖海，去取得戰(zhàn)爭(zhēng)的勝利。


。
由于本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單齒輪以都是標(biāo)準(zhǔn)件，只用一個(gè)剖面圖便能解釋清楚，說(shuō)明書附 圖l是一個(gè)剖面圖，圖中1、上吊鉤座；2、內(nèi)旋翼軸螺絲法蘭；3、內(nèi)旋翼軸花鍵法蘭； 4、外旋翼軸花鍵法蘭；5、外旋翼軸螺絲法蘭；6、內(nèi)旋翼軸；7、外旋翼軸；8、上滾動(dòng) 環(huán)；9、太陽(yáng)輪齒輪軸；(901、太陽(yáng)輪上斜齒輪；902、太陽(yáng)輪下斜齒輪；)10、上殼體； 11、內(nèi)旋翼內(nèi)齒圈，其齒數(shù)小于固定內(nèi)齒圈齒數(shù)；12、外旋翼內(nèi)齒圈，其齒數(shù)大于固定 內(nèi)齒圈齒數(shù)；13、固定內(nèi)齒圈；14、下滾動(dòng)環(huán)；15、下殼體；16、雙面從動(dòng)錐齒輪；17、 進(jìn)油管螺絲；18、進(jìn)油孔；19、下吊鉤座；20、下主動(dòng)錐齒輪；21、天平搖臂機(jī)構(gòu)殼體； 22、上主動(dòng)錐齒輪；23、法蘭盤，用花鍵與上主動(dòng)錐齒輪軸相連；24、從動(dòng)斜齒輪，用 花鍵與下主動(dòng)錐齒輪軸相連；25、銷軸盤；(251、動(dòng)力輸入軸；252、銷軸；)26、主動(dòng) 斜齒輪，是套在動(dòng)力輸入軸上的，與軸的配合像柴油機(jī)中的高壓油泵中的柱塞偶件一樣， 是精密的動(dòng)配合；27、天平搖臂，其形狀與柴油機(jī)中的氣門搖臂相似，與銷軸的配合也 是精密的動(dòng)配合；28、滾動(dòng)環(huán)槽擋圈；29、軸用彈性擋圈；30、行星輪齒輪軸；(301、 下斜齒輪，與太陽(yáng)輪齒輪軸的下斜齒輪嚙合；302、基準(zhǔn)齒輪，與固定內(nèi)齒圈嚙合；303、 順向齒輪其齒數(shù)大于準(zhǔn)齒輪齒數(shù)與外旋翼內(nèi)齒圈嚙合；304、逆向齒輪其齒數(shù)小于基準(zhǔn)齒 數(shù)，與內(nèi)旋翼內(nèi)齒圈嚙合；305、上斜齒輪，與下斜齒輪構(gòu)成人字齒結(jié)構(gòu)，與太陽(yáng)輪齒輪 軸的上斜齒輪嚙合；)31所有的虛線都是滑油輸出小孔；32、外旋翼密封件；33、內(nèi)旋翼 密封件。
本發(fā)明的裝配順序是首先是把5個(gè)行星齒輪軸用細(xì)繩捆在太陽(yáng)輪齒輪軸上，然后 就把外旋翼內(nèi)齒圈，內(nèi)旋翼內(nèi)齒圈，固定內(nèi)齒圈，裝在各自的位置上，(注要，在裝第一 個(gè)外旋翼內(nèi)齒圈時(shí)，要注意5個(gè)行星齒輪軸的相互間的角度) 一個(gè)完整的行星輪系統(tǒng)就 裝配完成了。再就是把內(nèi)旋翼軸裝配在中心立柱上，把行星輪系統(tǒng)裝配在中心立柱上， 把內(nèi)旋翼軸與內(nèi)旋翼內(nèi)齒圈用螺栓固定，用扭力扳手按標(biāo)準(zhǔn)的預(yù)緊力扭緊，并用鋼絲或 環(huán)氧樹脂鎖緊。再就是下殼體的安裝(在下殼安裝方面有潤(rùn)滑系統(tǒng)，附件傳動(dòng)系統(tǒng)及機(jī) 油冷卻風(fēng)扇等，在沒(méi)有完成第二實(shí)施方案前，都是外加系統(tǒng)，在本發(fā)明中不作任何說(shuō)明。) 把固定內(nèi)齒圈放在下殼體上，并用螺栓固定好。把雙面從動(dòng)錐齒輪放在下殼體內(nèi)，把多 組天平搖臂機(jī)構(gòu)從外往依次插入，同時(shí)應(yīng)使雙面從動(dòng)錐齒輪要放在兩主動(dòng)錐齒輪之間， 并與之嚙合。用螺栓把天平搖臂機(jī)構(gòu)一個(gè)個(gè)固定好，并和手轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)力輸入軸使雙面從動(dòng) 錐齒輪動(dòng)轉(zhuǎn)，然后，通過(guò)工藝孔，用螺栓把雙面從動(dòng)錐齒輪與太陽(yáng)輪齒輪軸緊緊固定，(本 工藝孔不在剖面線上，故圖中沒(méi)有畫出來(lái))。再就是把外旋翼軸用螺栓緊固在外旋翼的內(nèi) 齒圈上，其緊固方法與內(nèi)旋翼相同。就是把上殼體，固定內(nèi)齒圈與下殼體用螺栓固定， 最后，就是把外旋翼密封件，內(nèi)旋翼密封件放在各自的位置，按順序裝上內(nèi)、外旋翼軸
5的螺絲法蘭、花鍵法蘭，把止推軸承蓋壓緊。這樣一臺(tái)減速器就基本裝好，然后，用手 轉(zhuǎn)動(dòng)力輸入軸，使內(nèi)、外旋翼軸運(yùn)轉(zhuǎn)一、二轉(zhuǎn)，看是否靈活自如。在這里需要說(shuō)明一下 的是1、所用的軸承，只有在第二實(shí)施方案后再定。現(xiàn)在用的軸承，不能作為工作時(shí)用 的軸承故此不作介紹。2、旋翼軸是不能轉(zhuǎn)動(dòng)的。只能由輸入軸轉(zhuǎn)動(dòng)才能轉(zhuǎn)動(dòng)。
第二實(shí)施方案，1、把裝好的減速器放在試車臺(tái)架上，用液壓馬達(dá)帶動(dòng)，在各種轉(zhuǎn) 速下磨合若干小時(shí)，在這段時(shí)間里，去測(cè)量潤(rùn)滑油的流量，壓力與溫度，記錄無(wú)負(fù)載時(shí)
的最佳潤(rùn)滑參數(shù)。2、磨合好的減速器，放在野外一個(gè)離地面50米的鐵塔架上，固定好， 并把旋翼，發(fā)動(dòng)機(jī)也安上，發(fā)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，使旋翼工作在4分之一，2分之一，4分之三和 全負(fù)荷的狀態(tài)下，運(yùn)轉(zhuǎn)若干小時(shí)，用以檢査齒輪輪齒的接觸印痕與裂紋。3、在轉(zhuǎn)動(dòng)的地 方貼上示溫片。機(jī)殼外面則用測(cè)溫電視或紅外線攝像機(jī)等設(shè)備，去記錄機(jī)殼的溫度變化 溫度分布及機(jī)殼的熱流路線。4、把應(yīng)力集中的地方貼上壓力應(yīng)變片，在正常及非正常的 情況下，去運(yùn)轉(zhuǎn)若干小時(shí)，用以測(cè)量各種運(yùn)動(dòng)件的應(yīng)力分布。5、將減速器及滑油油路用 玻璃棉絕熱，測(cè)量散熱器的進(jìn)、出水水溫，流量、計(jì)算出被試減速器的磨擦損耗功率， 從而確定風(fēng)扇的功率，機(jī)油散熱器的換熱面積，減速器的效率等。
本減速器經(jīng)過(guò)上面幾百個(gè)小時(shí)的試驗(yàn)，并把滑油系統(tǒng)，各種軸承確定安裝好就去裝 上機(jī)身、尾槳，在空中進(jìn)行至少50小時(shí)的系留實(shí)驗(yàn)后試飛。
權(quán)利要求
1、能均勻地把動(dòng)力分成兩路，并使上、下主動(dòng)錐齒輪，均衡受力的天平搖臂機(jī)構(gòu)，其特征是當(dāng)動(dòng)力使銷軸盤上的銷軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，就帶動(dòng)靈活的天平搖臂旋轉(zhuǎn)，天平搖臂的一端是法蘭盤，上主動(dòng)錐齒輪，另一端是主動(dòng)斜齒輪，從動(dòng)斜齒輪及下主動(dòng)錐齒輪。
2、 由雙面從動(dòng)錐齒輪，中心立柱，太陽(yáng)輪齒輪軸，行星輪齒輪軸，固定內(nèi)齒圈，內(nèi)、 外旋翼內(nèi)齒圈，內(nèi)、外旋翼軸與上、下滾動(dòng)環(huán)組成的自由行星減速級(jí)，其特征是 動(dòng)力使雙面從動(dòng)錐齒輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，帶動(dòng)太陽(yáng)輪齒輪軸旋轉(zhuǎn)，又帶動(dòng)行星輪齒輪軸在固 定內(nèi)齒圈內(nèi)作行星運(yùn)動(dòng)，使內(nèi)、外旋翼內(nèi)齒圈以固定內(nèi)齒圈為基準(zhǔn)，以齒數(shù)差的形 式作減速運(yùn)動(dòng)，以互為相反的方向旋轉(zhuǎn)。
3、 行星輪齒輪軸由五個(gè)齒輪組成的整體式結(jié)構(gòu)，其特征是上、下斜齒輪是一個(gè)拉 開一定距離的人字齒輪結(jié)構(gòu)，與太陽(yáng)輪齒輪軸的上、下斜齒輪嚙合，約束其軸向運(yùn) 動(dòng)；中間的基準(zhǔn)齒輪，與固定內(nèi)齒圈嚙合，固定各行星輪齒輪軸相互間的角度不變； 順向齒輪，其齒數(shù)大于基準(zhǔn)齒輪齒數(shù)，與外旋翼內(nèi)齒輪圈嚙合；逆向齒輪，其齒數(shù) 小于基準(zhǔn)齒輪齒數(shù)，與內(nèi)旋翼內(nèi)齒圈嚙合。
4、 形狀簡(jiǎn)單，但有多種作用的中心立柱，其特征是外周面的軸承位置是承擔(dān)并支 承太陽(yáng)輪齒輪軸，內(nèi)旋翼軸的運(yùn)轉(zhuǎn)并由此而產(chǎn)生的各種作用力；內(nèi)部的空間是緩沖， 儲(chǔ)存滑油泵輸出的滑油；上、下兩端用螺絲與吊鉤座相連，用以一架飛機(jī)吊一架飛 機(jī)，進(jìn)行多架飛機(jī)聯(lián)合作業(yè)。
5、 承擔(dān)換向，并車及約束太陽(yáng)輪齒輪軸的軸向運(yùn)動(dòng)的雙面從動(dòng)錐齒輪，其特征是 把兩個(gè)單面錐齒輪組合成一個(gè)雙面錐齒輪的整體結(jié)構(gòu)，在中間與多組具有上下主動(dòng) 錐齒輪嚙合。
全文摘要
一種能在同一軸上產(chǎn)生運(yùn)轉(zhuǎn)方向相互相反的雙旋翼直升飛機(jī)主減速器，它是在太陽(yáng)輪軸帶動(dòng)行星齒輪軸，在固定內(nèi)齒圈內(nèi)作行星運(yùn)轉(zhuǎn)，有自轉(zhuǎn)，也有公轉(zhuǎn)。當(dāng)外旋翼內(nèi)齒圈的齒數(shù)大于固定齒圈齒數(shù)時(shí)，它將以齒數(shù)差的形式作減速運(yùn)轉(zhuǎn)。其運(yùn)轉(zhuǎn)方向順向，同理，當(dāng)內(nèi)旋翼內(nèi)齒圈的齒數(shù)小于固定齒圈齒數(shù)時(shí)，在作齒數(shù)差形式的減速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，其運(yùn)轉(zhuǎn)方向逆向。其中心立柱的上、下兩端裝有吊環(huán)，在垂直面上，能使多架飛機(jī)串連作業(yè)，能在戰(zhàn)爭(zhēng)的關(guān)鍵時(shí)刻去吊運(yùn)各種坦克、裝甲車等軍事設(shè)備，穿越高山峻嶺，大河湖海，去取得戰(zhàn)爭(zhēng)的勝利。
文檔編號(hào)B64C27/08GK101508342SQ20081010908
公開日2009年8月19日 申請(qǐng)日期2008年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月31日
發(fā)明者梅振興 申請(qǐng)人:梅振興