[发明专利]直升机共轴双旋翼转速差动装置

说明书

所属技术领域

本项发明是一种实现共轴双旋翼直升机偏航控制的齿轮传动装置，其原理是能够产生上下两旋翼的转速差，进而实现直升机偏航控制。适合应用于小型无人共轴双旋翼直升机或双旋翼遥控直升机模型。

背景技术

现有的共轴双旋翼直升机偏航控制方式有两种，一种是通过桨距差动实现，即通过变距拉杆机构使上下两副旋翼的桨距产生差异(上下旋翼的桨距一个增大一个减小)，从而产生扭矩差，驱动机身旋转达到偏航的目的；另一种是双电机转速差动方式，常用于小型共轴模型直升机，该方式使用两台电动机各驱动一副旋翼，采用电子调速电路控制两台电动机的转速，实现两副旋翼的转速差动，从而产生扭矩差，实现偏航。桨距差动方式多用于大型有人驾驶的共轴直升机，由于其变距拉杆机构的结构复杂，不便于在微小型共轴双旋翼无人直升机上采用。双电机转速差动方式不能用于非电动直升机或单发动机直升机。

发明内容

为了避免在微小型共轴直升机旋翼轴上增加差动变距拉杆机构导致结构过于复杂，并且克服现有双电机转速差动方式不能用于非电动直升机或单发动机直升机的不足，本发明提供了一种齿轮传动装置，将单一动力输入分配给上下两副旋翼，并能根据需要实现两副旋翼的转速差，从而实现直升机偏航控制。

本发明实现上下旋翼转速差所采用的技术方案是：采用单一动力输入轴，通过三级齿轮传动关系将动力传递给旋翼内轴和外轴，旋翼内轴和外轴分别驱动上下两副旋翼(本说明书将旋翼转速差动与旋翼内、外轴转速差动视为等同)。第一级齿轮传动是在动力输入轴两侧同时啮合两个传动比相同的一级减速齿轮，将动力分为两股；第二级传动是两个结构完全相同的行星齿轮减速器，经过第一级传动后的两股动力分别驱动两个行星减速器的太阳轮；第三级传动是将两个行星减速器的输出按相同的传动比分别驱动旋翼内轴和外轴，并实现内轴和外轴旋转方向相反。实现转速差动的关键在第二级行星减速器传动结构，其有两种构型：第一种是行星轮盘作为输出，两个行星减速器的内齿轮可转动并且是联动的；第二种是内齿轮作为输出，两个行星减速器的行星轮盘可转动并且是联动的。两个内齿轮(第一种构型)或两个行星轮盘(第二种构型)可以同步、同速旋转，例如将两个内齿轮(第一种构型)或两个行星轮盘(第二种构型)外缘均加工成蜗轮，并同时与安置在两个行星齿轮减速器中间位置的蜗杆相啮合，蜗杆由执行偏航指令的伺服电机驱动。当不需要做偏航控制时，蜗杆不转动，行星减速器的内齿轮(第一种构型)或行星轮盘(第二种构型)也不转动，两个行星齿轮减速器的输出转速和转向均完全相同，再经过第三级齿轮传动后，旋翼内、外轴转速完全相同、转向相反；当需要偏航控制时，蜗杆转动，驱动蜗轮并带动行星减速器的内齿轮(第一种构型)或行星轮盘(第二种构型)转动，由于蜗杆位于两个蜗轮中间位置，因此两个蜗轮的转向相反、转速相同，此时两个行星齿轮减速器的输出转速一个增大、一个减小，并且增加量和减小量相同，经过第三级齿轮传动后，旋翼内、外轴转速一个增大、一个减小，从而产生偏航力矩。

本项发明的一个有益效果是，进行偏航控制时旋翼内、外轴的转速增量总是大小相同、符号相反，也就是说，旋翼内、外轴的平均转速不因偏航控制而改变，其现实意义是最大限度降低了直升机偏航控制对其他方向运动的干扰。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的第一种构型的三维立体图。

图2是本发明第一种构型的纵剖面构造原理图。

图3是本发明第一种构型的行星减速器及其与蜗杆啮合图。

图4是本发明第一种构型实施偏航控制时行星减速器旋转方向示意图。

图5是本发明的第二种构型的三维立体图。

图6是本发明第二种构型的纵剖面构造原理图。

图7是本发明第二种构型的行星减速器及其与蜗杆啮合图。

图中带标号的零部件名称如下：

1.动力输入齿轮

2.右侧一级减速齿轮

3.下支撑架

4.右侧蜗轮

5.右侧太阳轮

6.右侧行星轮

7.右侧内齿轮

8.上支撑架

9.内轴驱动齿轮

10.内轴齿轮

11.外轴齿轮

12.外轴换向齿轮

13.外轴驱动齿轮

14.左侧内齿轮

15.左侧行星轮

16.左侧太阳轮

17.左侧蜗轮

18.左侧一级减速齿轮

19.蜗杆

20.右侧行星轮盘

21.左侧行星轮盘