(10)申请公布号 CN 102431646 A
(43)申请公布日 2012.05.02C N 102431646 A
*CN102431646A*
(21)申请号 201110385617.6
(22)申请日 2011.11.29
B64C 27/28(2006.01)
B64C 27/52(2006.01)
(71)申请人南京航空航天大学
地址210016 江苏省南京市白下区御道街
29号
(72)发明人徐锦法 张梁 郭林茂 夏青元
公司 32200
代理人
张惠忠
(54)发明名称
(57)摘要
本发明公开了一种单发动机倾转旋翼飞行器
短舱齿轮箱，动力传输齿轮箱具有一个动力输入
端和两个动力输出端；短舱齿轮箱具有一个输入
端和一个输出端，动力传输齿轮箱的两个动力输
齿轮箱两侧分别连接倾转轴套，倾转轴套与倾转
连接杆固定相连，倾转连接杆与短舱固定连接，在
动力传输齿轮箱壳体上固定有一涡轮，在动力传
输齿轮箱前端设置有一与所述的涡轮配合的蜗
杆。本发明解决了单发动机动力靠中置动力传输
齿轮箱传递的倾转旋翼飞行器倾转机构设计问
题，结构巧妙简单，且具备自锁功能。使用电机驱
动，便于机械设计和控制实现，能克服液压驱动带
来的不便。(51)Int.Cl.
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请
权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 4 页
1.一种单发动机倾转旋翼飞行器双旋翼倾转机构，包括动力传输齿轮箱以及两个短舱齿轮箱，所述的动力传输齿轮箱具有一个动力输入端和两个动力输出端；所述的短舱齿轮箱具有一个输入端和一个输出端，所述的动力传输齿轮箱的两个动力输出端分别与两个短舱的输入端连接；其特征在于：在所述的动力传输齿轮箱两侧分别连接倾转轴套，所述的倾转轴套与倾转连接杆固定相连，倾转连接杆与短舱固定连接，在所述的动力传输齿轮箱壳体上固定有一个涡轮，在动力传输齿轮箱前端设置有一个与所述的涡轮配合的蜗杆。
2.根据权利要求1所述的单发动机倾转旋翼飞行器双旋翼倾转机构，其特征在于：所述蜗轮位于动力传输齿轮箱壳体外侧正中位置，在所述的动力传输齿轮箱的两个动力输出端分别设置有动力输出轴套，所述的倾转轴套的一端通过滑动轴承套与所述的动力输出轴套相连，倾转轴套的另一端与倾转连接杆通过键连接固定。
3.根据权利要求2所述的单发动机倾转旋翼飞行器双旋翼倾转机构，其特征在于：所述的蜗杆设置在一倾转驱动轴套内部，蜗杆的两端分别设置用于定位与润滑的滚动轴承，倾转轴套下方固定有电机；所述的蜗轮为半齿环，动力传输齿轮箱壳体随涡轮一起转动，动力传输齿轮箱壳体的转动范围为-5°~95°。
单发动机倾转旋翼飞行器双旋翼倾转机构
技术领域
[0001] 本发明涉及一种单发动机倾转旋翼飞行器双旋翼倾转机构，属于倾转旋翼飞行器倾转机构技术领域。
背景技术
[0002] 倾转旋翼飞行器是一种性能独特的飞行器，它可以像传统直升机一样进行垂直起降或悬停，也可以像螺旋桨固定翼飞机那样高速巡航飞行。该飞行器具有垂直起降、悬停、低空飞行、高速巡航、较大载荷、及较远航程的能力，在兵力快速部署、登陆作战以及民用救灾/抢险等领域中发挥特定的作用，具有广阔的应用前景。
[0003] 当今倾转旋翼飞行器多采用双发动机驱动，倾转机构可直接设计于短舱，两套机构同步运行，实现短舱倾转；也可设计于机身之内，通过倾转连接杆实现两侧短舱倾转。小型倾转旋翼飞行器多采用后一种设计方式，可使飞行器结构紧凑、简单，有利于减轻重量及减小对机翼气动外型的影响。
[0004] 然而在使用单台发动机驱动倾转旋翼飞行器时，如采用安装于机身之内的倾转机构设计方式，由于发动机中置，动力传输齿轮箱一般位于机身中部，这使得倾转机构与动力传动机构处于同一轴线之上，
倾转机构需要将动力传输齿轮箱包含于内，增加了设计难度。
发明内容
[0005] 发明目的：基于单发动机的倾转旋翼飞行器，其动力传输齿轮箱中置，本发明提出了一种驱动双旋翼系统的倾转机构，涉及倾转连接机构及驱动机构，将动力传输齿轮箱与传动机构包含在其内部，简化结构设计，既能节约成本又能方便控制。
[0006] 为实现上述目的，本发明的技术方案为：
一种单发动机倾转旋翼飞行器双旋翼倾转机构，包括动力传输齿轮箱以及两个短舱齿轮箱，所述的动力传输齿轮箱具有一个动力输入端和两个动力输出端；所述的短舱齿轮箱具有一个输入端和一个输出端，所述的动力传输齿轮箱的两个动力输出端分别与两个短舱的输入端连接；其特征在于：在所述的动力传输齿轮箱两侧分别连接倾转轴套，所述的倾转轴套与倾转连接杆固定相连，倾转连接杆与短舱固定连接，在所述的动力传输齿轮箱壳体上固定有一个涡轮，在动力传输齿轮箱前端设置有一个与所述的涡轮配合的蜗杆。[0007] 所述蜗轮位于动力传输齿轮箱壳体外侧正中位置，在所述的动力传输齿轮箱的两个动力输出端分别设置有动力输出轴套，所述的倾转轴套的一端通过滑动轴承套与所述的动力输出轴套相连，倾转轴套的另一端与倾转连接杆通过键连接固定。
[0008] 所述的蜗杆设置在一倾转驱动轴套内部，蜗杆的两端分别设置用于定位与润滑的滚动轴承，倾转轴套下方固定有电机；所述的蜗轮为半齿环，动力传输齿轮箱壳体随涡轮一起转动，动力传输齿轮箱壳体的转动范围为-5°~95°。
[0009] 本发明一种基于单发动机的倾转旋翼飞行器双旋翼倾转机构，涉及倾转连接机构及驱动机构，具体包括倾转轴套、倾转连接杆、涡轮蜗杆、倾转驱动机构以及机身支撑润滑
组件。发动机通过连接离合器、齿轮箱动力输入轴将动力传输到齿轮箱之内，齿轮箱又将动力通过齿轮换向送至两端短舱。倾转连接机构位于动力传递机构外侧，蜗轮位于动力传输齿轮箱正中位置，两边固定有倾转轴套，倾转轴套通过滑动轴承套与动力传输齿轮箱动力输出端盖连接。动力传输齿轮箱外壳设计为圆弧状，方便倾转机构转动。倾转轴套与倾转连接杆固定，倾转连接杆与短舱固定，实现短舱及旋翼倾转运动。倾转连接杆穿过机身侧板时，配套设计有机身支撑润滑组件，内有滑动轴承套，实现机身对倾转连接杆的支撑、限位和润滑作用。蜗轮正前方设计有倾转驱动机构，内有蜗杆，与蜗轮配合运动。蜗杆由电机驱动控制。蜗轮蜗杆机构具有自锁能力，无需提供额外锁定力矩实现短舱锁定。电机驱动控制相对精确简单，便于控制实现。
[0010] 本发明的有益效果是：单发动机倾转旋翼飞行器双旋翼倾转机构有效地将以中置动力传输齿轮箱为核心的动力传动机构与双旋翼倾转机构结合在一起，简化了机械结构，倾转机构电机驱动简化了控制方式。
附图说明
[0011] 图1 为装备有本发明的倾转旋翼飞行器工作示意图；
图2 为本发明外形侧视图；
图3 为本发明所涉及倾转连接机构剖视图；
图4 为本发明所涉及倾转驱动机构剖视图；
图5是本发明所涉及倾转驱动机构配合示意图。
具体实施方式
[0012] 下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。
[0013] 图1所示为本倾转旋翼飞行器前飞状态示意图。机身1是倾转旋翼飞行器的主体，内部包含了各种机械及电子设备。机翼2、5装于机身1之上，机翼2、5的两端分别装有短舱3、6，短舱负责倾转，旋翼4、7安装于短舱3、6之上，随短舱一起转动，实现飞行模态的转换。
[0014] 图2所示为机身1内部结构示意图。如图2所示，发动机11固定于机架10之上，通过发动机支撑件1
2加固，其输出端连接有启动齿轮13以及离合器14，离合器连接输出轴至动力传输齿轮箱（壳体26），动力传输齿轮箱经过齿轮副配合，将动力输出至短舱齿轮箱之内。倾转连接机构位于动力传动机构之外。蜗轮21位于动力传输齿轮箱壳体26正中，两边连接倾转轴套19、22，倾转轴套19、22分别与倾转连接杆15、24相连，倾转连接杆15、24分别与短舱3、6相连。机身支撑润滑组件16固定连接机身侧板18和机翼侧板17，用以支撑润滑倾转连接杆15；机身支撑润滑组件23固定连接机身侧板25和机翼侧板27，用以支撑润滑倾转连接杆24。倾转驱动机构20安装于蜗轮正前方，其内部蜗杆与蜗轮配合运动，实现倾转机构驱动控制。
[0015] 倾转连接机构如图3所示，需要说明的是，本专利主要介绍倾转旋翼飞行器的倾转连接及驱动机构，动力传输并非重点，因此图中动力传输齿轮箱（壳体26）和齿轮箱动力输出端盖45、46没有剖视，齿轮箱内部结构也不作详细介绍。
[0016] 如图3所示，动力传输齿轮箱的齿轮箱壳体26位于机身中部，其内部安装有斜齿
伞齿轮副，将发动机动力经减速与转向后输出。齿轮箱壳体26左侧固定有动力输出轴套46，齿轮箱动力输出轴47从动力输出轴套46中间穿出并与联轴器48相接，联轴器48与动力传动轴49相接，动力传动轴49将动力传入短舱6之内。蜗轮21位于齿轮箱壳体26外侧正中位置，左侧固定有倾转轴套22，倾转轴套22通过滑动轴承套33与动力输出轴套46相连，起到定位、支撑和润滑的作用。倾转轴套22外型按照动力
传动机构设计，将联轴器48包含于内，其末端与倾转连接杆24通过键连接固定。倾转连接杆24与短舱6固定连接，可实现短舱6的倾转。倾转连接杆24在穿过机身侧板25之时，机身支撑润滑组件23提供了对倾转连接杆24的支撑及润滑。机身支撑润滑组件23包括固定轴套29、滑动轴承套28、垫片30和锁紧螺母31。固定轴套29穿过机身侧板25和机翼侧板27，通过锁紧螺母31固定锁紧，其内部装有滑动轴承套29，与倾转连接杆24相连，垫片30具有保护固定轴套29的作用。倾转连接杆24相应位置具有螺纹，与定位螺母32配合，实现倾转连接杆24的定位。[0017] 如图3所示，齿轮箱壳体26右侧固定有动力输出轴套45，齿轮箱动力输出轴44从动力输出轴套45中间穿出并与联轴器43相接，联轴器43与动力传动轴44相接，动力传动轴42将动力传入短舱3之内。蜗轮21位于齿轮箱壳体26外侧正中位置，右侧固定有倾转轴套19，倾转轴套19通过滑动轴承套36与动力输出轴套45相连，起到定位、支撑和润滑的作用。倾转轴套19外型按照动力传动机构设计，将联轴器45包含于内，其末端与倾转连接杆15通过键连接固定。倾转连接杆15与短舱3固定连接，可实现短舱3的倾转。倾转连接杆15在穿过机身侧板18之时，机身支撑润滑组件16提供了对倾转连接杆15的支撑及润滑。机身支撑润滑组件16包括固定轴套40、滑动轴承套41、垫片39和锁紧螺母38。固定轴套40穿过机身侧板18和机翼侧板17，通过锁紧螺母38固定锁紧，其内部装有滑动轴承套41，与倾转连接杆15相连，垫片39具有保护固定轴套40的作用。倾转连接杆15相应位置具有螺纹，与定位螺母37配合，实现倾转连接杆15的定位。
[0018] 图4、图5所示为倾转驱动机构20的剖视图以及配合示意图。图上可知，倾转驱动轴套34内部装有
蜗杆51，蜗杆51通过滚动轴承50、52定位与润滑，倾转轴套34下方固定有步进电机35，用以驱动蜗杆51转动。倾转驱动机构20通过倾转驱动轴套34固定于机架10之上，动力传输齿轮箱壳体26同样固定于机架10之上，从图5可看出，倾转驱动机构20中的蜗杆51与蜗轮21配合运动，蜗轮21为达到包含动力传输齿轮箱壳体26转动目的，将一半齿环切除，同时在两端切出对应动力传输齿轮箱壳体26之形状。动力传输齿轮箱壳体26为能达到倾转机构能在其外侧旋转目的，其设计为特定圆弧状，使短舱倾转满足-5°~95°的范围要求。动力传输齿轮箱壳体26下方装有传感器53，用于步进电机35初始位置调零。
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