[发明专利]直升机旋翼复合运动并联驱动装置

说明书

技术领域

本发明涉及直升机领域，特别是直升机旋翼的驱动装置。

背景技术

直升机旋翼运动驱动装置是直升机运动的关键部件。通常旋翼由桨毂和数片桨叶构成。桨毂安装在旋翼轴上，形如细长机翼的桨叶则连在桨毂上。桨叶旋转时与周围空气相互作用，产生沿旋翼轴的拉力，如果相对气流的方向或各片桨叶的桨距不对称于旋翼轴，还产生垂直于旋翼轴的分力。在直升机上，旋翼轴方向近于垂直，因此旋翼首先具有机翼的功能，产生向上的力。其次还具有类似于飞机推进装置的功能，产生向前的力。它还具有类似于飞机操纵面的功能，产生改变机体姿态的俯仰力矩或滚转力矩。为了满足上述运动的要求，迄今直升机旋翼运动驱动装置的结构十分复杂，体积较大，因此增加制造难度和直升机飞行阻力。为了满足上述运动过程各种力的要求，支撑旋翼主轴的球轴承承受上述各种载荷，容易导致球轴承过早损坏失效。这些问题引起直升机设计者们的高度关注。近年来，公开号为CN101961559B的专利公开了一种航模直升机旋翼支撑装置，利用V型支架吸收直升机产生的震动被，以期减少直升机机体的震颤，增加机动性的同时减少对驱动轴传动系统的破坏。公开号为CN101204992B的专利公开了一种直升机共轴双旋翼转速差动装置，以期实现共轴双旋翼直升机偏航控制。公开号为CN101376433B的专利公开了一种直升机旋翼操纵方法及系统，利用位于各桨毂支臂的作动器驱动位于桨叶后缘的襟翼，以期实现对旋翼系统的操纵。公开号为CN103600840B的专利公开了一种共轴直升机旋翼机构，利用上下两组混连机构实现直升机旋翼机构整体对称性，以期提高高速旋转时稳定性高。公开号为CN103407571B的专利公开了一种可主动摆振的直升机旋翼系统，利用该机构使前行桨叶角速度大幅降低、后行桨叶角速度大幅增加，以期降低桨叶在前行后行状态交变中受到的疲劳载荷，主动适应直升机各种不同的飞行状态，提高飞行极速。公开号为CN102030105B的专利公开了一种直接倾斜操纵旋翼直升机，以期直接倾斜操纵直升机旋翼，省去传统直升机的桨叶周期变距系统、减速器和尾桨系统，简化直升机结构。上述思想各具特色。但现有旋翼运动驱动装置仍然十分复杂。与推力轴承和圆锥滚子轴承相比球副适合的速度较低，球副承载拉力能力低。所以简化旋翼运动驱动装置的结构，减小支撑旋翼球轴承载荷成为直升机和机器人研究领域专家们不懈努力的目标。

发明内容

本发明目的在于提供一种结构简单、紧凑，球副受力好，主旋翼摆转灵活，易控制的直升机旋翼复合运动并联驱动装置。

本发明包括并联机构、旋翼摆翼机构、弹簧组。所述并联机构包括机座、动台、中间SP型被动约束分支、连接机座和动台的UPU型驱动分支和两个结构相同的SPS型驱动分支，实现旋翼主轴的轴向移动和绕机座中心球副的三维转动。

所述机座中心设有凹形球面孔；所述动台上设有垂直动台面的中心通孔、小圆周均布的三个通孔和大圆周均布的三个通孔；所述中间SP型被动约束分支包括主轴、大轴承和球套，所述球套设有外球面和过球心的通孔，带轴心通孔的主轴与该球套的通孔圆柱副联接，该球套的外球面与机座的凹形球面孔球副联接，大轴承内、外环分别与主轴下端和动台中心通孔配合转动联接；所述UPU型驱动分支中的液压缸的两端分别通过万向轴与机座和动台联接，所述万向副的外侧转动副轴线与联接处的圆周切线重合；所述SPS型驱动分支中的液压缸的两端分别通过球副与机座和动台联接；UPU型驱动分支和两个SPS型驱动分支在机座与动台之间圆周均布；

所述旋翼摆翼机构包括上述主轴、翼组、发动机、推杆机构、心杆和连杆组；在上述主轴上端设有凸台，该凸台上设有与圆周相切且垂直主轴的与旋翼数量相等的均布的通孔，主轴从上端到下部设有轴心通孔，主轴下部设有与该轴心通孔正交的长槽通孔，主轴下端设有与主轴同轴的小通孔；所述翼组包括若干个相同的旋翼，旋翼始端设有纵向圆柱，该圆柱与上述主轴凸台的通孔转动联接；发动机固定在动台下面，发动机轴与主轴下端小通孔同轴键连接，驱动主轴和翼组旋转；