直升機主減速器的傳力結構及直升的制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種直升機主減速器的傳力結構及直升機。直升機主減速器的傳力結構，包括底座機匣和旋翼軸，底座機匣與旋翼軸之間設置有用于旋翼軸與底座機匣之間傳遞荷載的導筒，旋翼軸通過從旋翼軸向導筒方向裝入的外接式連接件固接在導筒的第一端上，導筒與旋翼軸之間設有用以傳遞拉力和彎矩的第一傳力構造以及用以傳遞扭矩和反扭矩的第二傳力構造，導筒的第二端套設于底座機匣上。簡化了旋翼軸荷載傳遞線路，提高主減速器的可靠性和疲勞壽命；優化了旋翼軸連接部位載荷傳遞方式，提高主減速器旋翼軸連接部位的可靠性和疲勞壽命；可以通過拆卸外接式連接件進行旋翼軸的維修、更換，可維修性好。
【專利說明】直升機主減速器的傳力結構及直升機
【技術領域】
[0001] 本發明涉及直升機主減速器傳力機構領域，特別地，涉及一種直升機主減速器的 傳力結構。此外，本發明還涉及一種包括上述直升機主減速器的傳力結構的直升機。
【背景技術】
[0002] 直升機傳動系統主減速器中，主減速器用于將發動機功率傳遞給旋翼和尾槳，同 時用于承受旋翼帶來的拉力、彎矩和反扭矩等載荷。常規直升機旋翼載荷傳遞和主減速器 安裝有兩種方式：
[0003] -種是主減速器撐桿式安裝。這種安裝方式一般是主減速器上機匣承受旋翼軸拉 力和彎矩，主減速器機匣需承受旋翼軸反扭矩，受力狀況復雜，導致機匣設計困難，而且還 會使直升機增加的額外撐桿組件。
[0004] 另一種是主減速器機匣凸緣安裝。這種安裝方式旋翼軸的所有載荷均通過主減速 器機匣傳遞到機身，巨大且復雜的載荷傳遞使得該機匣設計難度非常大，并且需要將機匣 壁的厚度增加大以滿足荷載要求。
[0005] 在上述兩種主減速器結構中，第一種結構主要是主減速器上機匣受載復雜，設計 困難，同時由于主減速器安裝需增加了鋼制撐桿組件，導致直升機重量增加，零件數目增 多，可靠性降低；第二種結構是將主減速器機匣作為全部旋翼載荷承力部件，機匣受載復 雜，機匣設計難度增加，同時為了保證機匣在大載荷下具有足夠的強度和疲勞壽命，需要增 加機匣壁厚，這就導致主減速器重量大大增加。
【發明內容】
[0006] 本發明目的在于提供一種直升機主減速器的傳力結構及直升機，以解決現有主減 速器傳力結構的受力狀況復雜、機匣設計難度大；維修需要拆除整體結構，維修難度大等的 技術問題。
[0007] 為實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：
[0008] -種直升機主減速器的傳力結構，包括底座機匣和旋翼軸，底座機匣與旋翼軸之 間設置有用于旋翼軸與底座機匣之間傳遞荷載的導筒，旋翼軸通過從旋翼軸向導筒方向裝 入的外接式連接件固接在導筒的第一端上；導筒與旋翼軸之間設有用以傳遞拉力和彎矩的 第一傳力構造以及用以傳遞扭矩和反扭矩的第二傳力構造，導筒的第二端套設于底座機匣 上。
[0009] 進一步地，第一傳力構造為沿旋翼軸的軸向安裝的緊固螺栓，并且緊固螺栓還作 為外接式連接件從旋翼軸向導筒方向裝入并連接旋翼軸與導筒，多個緊固螺栓沿旋翼軸的 環周向等間距排布。
[0010] 進一步地，第二傳力構造為設置于旋翼軸與導筒之間的傳力花鍵；旋翼軸插接在 導筒的第一端的筒腔內，傳力花鍵包括設置于旋翼軸伸入導筒筒腔內的部位的外表面上的 第一外花鍵以及設置于導筒容納旋翼軸的部位的內表面上的第一內花鍵，第一外花鍵與第 一內花鍵嚙合連接。
[0011] 進一步地，第二傳力構造為設置于旋翼軸與導筒之間的傳力花鍵；導筒的第一端 插接在旋翼軸的軸內腔內，傳力花鍵包括設置于導筒伸入旋翼軸軸內腔內的部位的外表面 上的第二外花鍵以及設置于旋翼軸容納導筒的部位的內表面上的第二內花鍵，第二外花鍵 與第二內花鍵嚙合連接。
[0012] 進一步地，導筒的第二端與底座機匣之間設置有至少兩個用以將導筒支承在底座 機匣上的支承軸承；支承軸承為圓柱滾子軸承和/或雙列球軸承。
[0013] 進一步地，導筒的第二端與底座機匣之間設置有一個雙列球軸承和一個圓柱滾子 軸承；雙列球軸承設置在導筒第一端的端部，雙列球軸承的內環安裝在底座機匣上，并通過 軸承壓環和/或壓緊螺栓壓緊雙列球軸承的內環，軸承壓環與旋翼軸之間或者軸承壓環與 導筒之間設置有密封件；圓柱滾子軸承設置在導筒的第二端的端部，導筒與底座機匣之間 通過圓柱滾子軸承進行徑向固定，圓柱滾子軸承的外環通過鎖緊螺母沿導筒軸向固定在導 筒上。
[0014] 進一步地，導筒的外表面上設置有用以與主減速器的末級輸出齒輪的內齒嚙合連 接的嚙合花鍵，末級輸出齒輪的外齒與主減速器的尾傳輸出齒輪的外齒嚙合連接。
[0015] 進一步地，底座機匣上還設置有用以與主減速器機匣的內花鍵嚙合連接的機匣外 花鍵；主減速器機匣通過連接螺栓固接在底座機匣上。
[0016] 進一步地，底座機匣通過用以傳遞荷載的固接件固接在直升機機身上。
[0017] 根據本發明的另一方面，還提供了一種直升機，其包括上述直升機主減速器的傳 力結構。
[0018] 本發明具有以下有益效果：
[0019] 本發明直升機主減速器的傳力結構，將旋翼軸拉力和彎矩直接通過導筒傳遞給底 座機匣，簡化了旋翼軸載荷傳遞線路，減少了主機匣受載，從而提高主減速器機匣可靠性和 疲勞壽命；通過第一傳力構造傳遞拉力和彎矩，通過第二傳力構造傳遞扭矩和反扭矩，將所 受外力分離，優化載荷傳遞方式，提高主減速器旋翼軸連接部位的可靠性和疲勞壽命；優化 了旋翼軸連接部位載荷傳遞方式，提高主減速器旋翼軸連接部位的可靠性和疲勞壽命；旋 翼軸通過從旋翼軸向導筒方向裝入的外接式連接件固接在導筒的第一端上，可以通過拆卸 外接式連接件進行旋翼軸的維修、更換，可維修性好。
[0020] 除了上面所描述的目的、特征和優點之外，本發明還有其它的目的、特征和優點。 下面將參照圖，對本發明作進一步詳細的說明。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021] 構成本申請的一部分的附圖用來提供對本發明的進一步理解，本發明的示意性實 施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定。在附圖中：
[0022] 圖1是本發明優選實施例的直升機主減速器的傳力結構的結構示意圖之一；
[0023] 圖2是本發明優選實施例的直升機主減速器的傳力結構的結構示意圖之二。
[0024] 圖例說明：
[0025] 1、底座機匣；2、旋翼軸；3、導筒；4、第一傳力構造；5、第二傳力構造；6、支承軸承； 601、圓柱滾子軸承；602、雙列球軸承；7、軸承壓環；8、壓緊螺栓；9、密封件；10、鎖緊螺母； 11、末級輸出齒輪；12、嚙合花鍵；13、尾傳輸出齒輪；14、主減速器機匣；15、機匣外花鍵； 16、連接螺栓；17、固接件。
【具體實施方式】
[0026] 以下結合附圖對本發明的實施例進行詳細說明，但是本發明可以由所限定和覆蓋 的多種不同方式實施。
[0027] 圖1是本發明優選實施例的直升機主減速器的傳力結構的結構示意圖之一；圖2 是本發明優選實施例的直升機主減速器的傳力結構的結構示意圖之二。
[0028] 如圖1所示，本實施例的直升機主減速器的傳力結構，包括底座機匣1和旋翼軸2， 底座機匣1與旋翼軸2之間設置有用于旋翼軸2與底座機匣1之間傳遞荷載的導筒3,旋 翼軸2通過從旋翼軸2向導筒3方向裝入的外接式連接件固接在導筒3的第一端上；導筒 3與旋翼軸2之間設有用以傳遞拉力和彎矩的第一傳力構造4以及用以傳遞扭矩和反扭矩 的第二傳力構造5,導筒3的第二端套設于底座機匣1上。本發明直升機主減速器的傳力結 構，將旋翼軸2拉力和彎矩直接通過導筒3傳遞給底座機匣1，簡化了旋翼軸2載荷傳遞線 路，減少了主機匣受載，從而提高主減速器機匣14可靠性和疲勞壽命；通過第一傳力構造4 傳遞拉力和彎矩，通過第二傳力構造5傳遞扭矩和反扭矩，將所受外力分離，優化載荷傳遞 方式，提高主減速器旋翼軸2連接部位的可靠性和疲勞壽命；優化了旋翼軸2連接部位載荷 傳遞方式，提高主減速器旋翼軸2連接部位的可靠性和疲勞壽命；旋翼軸2通過從旋翼軸2 向導筒3方向裝入的外接式連接件固接在導筒3的第一端上，可以通過拆卸外接式連接件 進行旋翼軸2的維修、更換，可維修性好。優選地，外接式連接件采用連接螺栓、連接法蘭、 螺紋連接、承插卡接、栓釘中的至少一種。連接結構從旋翼軸2向導筒3方向安裝并連接旋 翼軸2與導筒3,通過拆卸連接結構使旋翼軸2從導筒3上脫離，方便對旋翼軸2進行維護。
[0029] 如圖1和圖2所示，本實施例中，第一傳力構造4為沿旋翼軸2的軸向安裝的緊固 螺栓。緊固螺栓還作為外接式連接件從旋翼軸2向導筒3方向裝入并連接旋翼軸2與導筒 3。導筒3與旋翼軸2之間通過緊固螺栓固接。多個緊固螺栓沿旋翼軸2的環周向等間距 排布。緊固螺栓同時具有方便拆卸旋翼軸2以及傳遞拉力和彎矩的作用，使得結構更加簡 化，從而降低結構的整體自重。優選地，第一傳力構造4為沿旋翼軸2的軸向布置的螺栓、 銷釘、彈簧、卡扣中的至少一種。螺栓、銷釘、彈簧或者卡扣沿旋翼軸2的軸向布置，能夠抵 抗旋翼軸2傳動下來的拉力和彎矩，并將拉力和彎矩傳遞給導筒3。
[0030] 如圖1和圖2所示，本實施例中，第二傳力構造5為設置于旋翼軸2與導筒3之間 的傳力花鍵。旋翼軸2插接在導筒3的第一端的筒腔內。傳力花鍵包括設置于旋翼軸2伸 入導筒3筒腔內的部位的外表面上的第一外花鍵以及設置于導筒3容納旋翼軸2的部位的 內表面上的第一內花鍵。第一外花鍵與第一內花鍵嚙合連接。
[0031] 本實施例中，第二傳力構造5為設置于旋翼軸2與導筒3之間的傳力花鍵。導筒 3的第一端插接在旋翼軸2的軸內腔內。傳力花鍵包括設置于導筒3伸入旋翼軸2軸內腔 內的部位的外表面上的第二外花鍵以及設置于旋翼軸2容納導筒3的部位的內表面上的第 二內花鍵。第二外花鍵與第二內花鍵嚙合連接。
[0032] 如圖1和圖2所示，本實施例中，導筒3的第二端與底座機匣1之間設置有至少兩 個用以將導筒3支承在底座機匣1上的支承軸承6。支承軸承6為圓柱滾子軸承601和/ 或雙列球軸承602。
[0033] 如圖1和圖2所示，本實施例中，導筒3的第二端與底座機匣1之間設置有一個雙 列球軸承602和一個圓柱滾子軸承601。雙列球軸承602設置在導筒3第一端的端部。雙 列球軸承602的內環安裝在底座機匣1上。并通過軸承壓環7和/或壓緊螺栓8壓緊雙列 球軸承602的內環。軸承壓環7與旋翼軸2之間或者軸承壓環7與導筒3之間設置有密封 件9。圓柱滾子軸承601設置在導筒3的第二端的端部，導筒3與底座機匣1之間通過圓柱 滾子軸承601進行徑向固定。圓柱滾子軸承601的外環通過鎖緊螺母10沿導筒3軸向固 定在導筒3上。
[0034] 如圖1和圖2所示，本實施例中，導筒3的外表面上設置有用以與主減速器的末級 輸出齒輪11的內齒嚙合連接的嚙合花鍵12。末級輸出齒輪11的外齒與主減速器的尾傳輸 出齒輪13的外齒嚙合連接。
[0035] 如圖1和圖2所示，本實施例中，底座機匣1上還設置有用以與主減速器機匣14 的內花鍵嚙合連接的機匣外花鍵15。主減速器機匣14通過連接螺栓16固接在底座機匣1 上。
[0036] 如圖1和圖2所示，本實施例中，底座機匣1通過用以傳遞荷載的固接件17固接 在直升機機身上。
[0037] 本實施例的直升機，包括上述直升機主減速器的傳力結構。
[0038] 實施時，提供了一種新的直升機主減速器旋翼軸傳力結構及主減速器安裝方式。 相對于常規直升機主減速器傳力結構，該結構能夠大大減少主減速器機匣所承受的載荷， 提高機匣的疲勞壽命和可靠性；該結構的使用可使主減速器機匣設計成薄壁結構，能較大 程度減輕主減速器重量；該結構能夠縮短主減速器旋翼軸維修更換時問，提高旋翼軸可維 修性。
[0039] 本發明直升機主減速器的傳力結構（如圖1)，旋翼軸2通過緊固螺栓（第一傳力 構造4)和傳力花鍵（第二傳力構造5)安裝固定在導筒3上，同時通過旋翼軸2壓緊雙列 球軸承602的外環。旋翼軸2的反扭矩通過傳力花鍵（第二傳力構造5)傳遞，旋翼軸2的 拉力和彎矩通過緊固螺栓（第一傳力構造4)傳遞給導筒3。雙列球軸承602的內環安裝 在底座機匣1上，并通過軸承壓環7和壓緊螺栓8壓緊雙列球軸承602的內環。軸承壓環 7和旋翼軸2之間通過安裝在兩者之間的唇形油封（密封件9)密封，旋翼軸2的軸向拉力 通過雙列球軸承602傳遞到底座機匣1上。底座機匣1和導筒3的下部通過圓柱滾子軸承 601沿徑向固定。圓柱滾子軸承601的外環通過鎖緊螺母10沿軸向固定在導筒3上。雙列 球軸承602和圓柱滾子軸承601將旋翼軸2的橫向載荷和彎矩傳遞給底座機匣1。底座機 匣1下部加工有機匣外花鍵15,機匣外花鍵15與主減速器機匣14的內花鍵配合使用，用于 傳遞主減速器機匣14傳遞過來的旋翼軸反扭矩。
[0040] 如圖1和2所示，直升機發動機功率通過齒輪a傳遞給末級輸出齒輪11，末級輸出 齒輪11將約80%功率通過旋翼軸2傳遞到直升機旋翼，其余約20%功率通過尾傳輸出齒 輪13傳遞給直升機尾槳。
[0041] 直升機旋翼旋轉時將產生拉力、彎矩和反扭矩等載荷。本發明直升機主減速器的 傳力結構中，由旋翼軸2傳遞下來的拉力和彎矩，通過緊固螺栓（第一傳力構造4)傳遞到 導筒3,再通過雙列球軸承602和圓柱滾子軸承601傳遞到底座機匣1。旋翼軸2傳遞的反 扭矩則通過傳力花鍵（第二傳力構造5)傳遞給導筒3,再通過嚙合花鍵12傳遞給末級輸 出齒輪11，末級輸出齒輪11將反扭矩通過傳動鏈的其他齒輪以及軸承傳遞給主減速器機 匣14。主減速器機匣14的內花鍵通過連接螺栓16和機匣外花鍵15安裝在底座機匣1上。 主減速器機匣14的反扭矩通過機匣外花鍵15傳遞給底座機匣1。底座機匣1通過地腳螺 栓（固接件17)安裝在直升機機身上，并將所有載荷通過地腳螺栓（固接件17)傳遞到機 身。
[0042] 本直升機主減速器傳力結構和安裝方案最大特點是將直升機旋翼產生的所有拉 力和彎矩通過底座機匣1直接傳遞給直升機機身，主減速器機匣14不承受軸向、橫向載荷， 整個主減速器載荷傳遞明確，傳力線路清晰，可大大減小了主減速器機匣14的設計難度和 設計厚度，減輕了重量，提高了主減速器的可靠性，特別適合主減速器采用定軸分扭傳動構 型、機匣結構扁平的主減速器安裝；同時該結構由于旋翼軸2采用機匣外接式螺栓連接，在 不需拆解主減速器的情況下，進行旋翼軸維修、更換，節省了維修、更換時間，提高了旋翼軸 2的可維修性。
[0043] 與現有的技術相比，本發明直升機主減速器的傳力結構能將直升機旋翼產生的拉 力和彎矩載荷通過底座機匣1傳遞到直升機機身，主減速器機匣14僅傳遞旋翼反扭矩，簡 化了主減速器機匣14的傳遞載荷，大大提高主減速器機匣14的可靠性和疲勞壽命，由于主 減速器機匣14僅傳遞反扭矩，主減速器機匣14可以設計薄壁結構，減輕主減速器重量；同 時這種結構所采用的旋翼軸2安裝方式是通過主減外部螺栓連接，不需拆卸主減速器進行 維修，可維修性好。
[0044] 以上所述僅為本發明的優選實施例而已，并不用于限制本發明，對于本領域的技 術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修 改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【權利要求】
1. 一種直升機主減速器的傳力結構，包括底座機匣（1)和旋翼軸（2)， 其特征在于， 所述底座機匣（1)與所述旋翼軸（2)之間設置有用于所述旋翼軸（2)與所述底座機匣 (1)之間傳遞荷載的導筒（3)， 所述旋翼軸（2)通過從所述旋翼軸（2)向所述導筒（3)方向裝入的外接式連接件固接 在所述導筒（3)的第一端上； 所述導筒（3)與所述旋翼軸（2)之間設有用以傳遞拉力和彎矩的第一傳力構造（4)以 及用以傳遞扭矩和反扭矩的第二傳力構造（5)， 所述導筒（3)的第二端套設于所述底座機匣（1)上。
2. 根據權利要求1所述的直升機主減速器的傳力結構，其特征在于， 所述第一傳力構造（4)為沿所述旋翼軸（2)的軸向安裝的緊固螺栓， 并且所述緊固螺栓還作為外接式連接件從所述旋翼軸（2)向所述導筒（3)方向裝入并 連接所述旋翼軸（2)與所述導筒（3)， 多個所述緊固螺栓沿旋翼軸（2)的環周向等間距排布。
3. 根據權利要求1所述的直升機主減速器的傳力結構，其特征在于， 所述第二傳力構造（5)為設置于所述旋翼軸（2)與所述導筒（3)之間的傳力花鍵； 所述旋翼軸（2)插接在所述導筒（3)的第一端的筒腔內， 所述傳力花鍵包括設置于所述旋翼軸（2)伸入所述導筒（3)筒腔內的部位的外表面上 的第一外花鍵以及設置于所述導筒（3)容納所述旋翼軸（2)的部位的內表面上的第一內花 鍵， 所述第一外花鍵與所述第一內花鍵嚙合連接。
4. 根據權利要求1所述的直升機主減速器的傳力結構，其特征在于， 所述第二傳力構造（5)為設置于所述旋翼軸（2)與所述導筒（3)之間的傳力花鍵； 所述導筒（3)的第一端插接在所述旋翼軸（2)的軸內腔內， 所述傳力花鍵包括設置于所述導筒（3)伸入旋翼軸（2)軸內腔內的部位的外表面上 的第二外花鍵以及設置于所述旋翼軸（2)容納所述導筒（3)的部位的內表面上的第二內花 鍵， 所述第二外花鍵與所述第二內花鍵嚙合連接。
5. 根據權利要求1所述的直升機主減速器的傳力結構，其特征在于， 所述導筒（3)的第二端與所述底座機匣（1)之間設置有至少兩個用以將所述導筒（3) 支承在所述底座機匣（1)上的支承軸承（6); 所述支承軸承（6)為圓柱滾子軸承（601)和/或雙列球軸承（602)。
6. 根據權利要求5所述的直升機主減速器的傳力結構，其特征在于， 所述導筒（3)的第二端與所述底座機匣（1)之間設置有一個雙列球軸承（602)和一個 圓柱滾子軸承（601); 所述雙列球軸承（602)設置在所述導筒（3)第一端的端部， 所述雙列球軸承￠02)的內環安裝在所述底座機匣（1)上， 并通過軸承壓環（7)和/或壓緊螺栓（8)壓緊所述雙列球軸承￠02)的內環， 所述軸承壓環（7)與所述旋翼軸（2)之間或者所述軸承壓環（7)與所述導筒（3)之間 設置有密封件（9); 所述圓柱滾子軸承￠01)設置在所述導筒（3)的第二端的端部， 所述導筒（3)與所述底座機匣（1)之間通過所述圓柱滾子軸承（601)進行徑向固定， 所述圓柱滾子軸承￠01)的外環通過鎖緊螺母（10)沿所述導筒（3)軸向固定在所述 導筒⑶上。
7. 根據權利要求1至6中任一項所述的直升機主減速器的傳力結構，其特征在于， 所述導筒（3)的外表面上設置有用以與主減速器的末級輸出齒輪（11)的內齒嚙合連 接的嚙合花鍵（12)， 所述末級輸出齒輪（11)的外齒與主減速器的尾傳輸出齒輪（13)的外齒嚙合連接。
8. 根據權利要求1至6中任一項所述的直升機主減速器的傳力結構，其特征在于， 所述底座機匣（1)上還設置有用以與主減速器機匣（14)的內花鍵嚙合連接的機匣外 花鍵（15); 所述主減速器機匣（14)通過連接螺栓（16)固接在所述底座機匣（1)上。
9. 根據權利要求1至6中任一項所述的直升機主減速器的傳力結構，其特征在于，所述 底座機匣（1)通過用以傳遞荷載的固接件（17)固接在直升機機身上。
10. -種直升機，其特征在于，包括權利要求1至9中任一項所述的直升機主減速器的 傳力結構。
【文檔編號】B64C27/12GK104085531SQ201410285639
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年6月23日 優先權日:2014年6月23日
【發明者】李海峰, 扶碧波, 胡強, 王永紅 申請人:中國航空動力機械研究所