[發(fā)明專利]一種電機(jī)驅(qū)動(dòng)涵道升力風(fēng)扇減速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210183368.7
• 申請日: 2012-06-06
• 公開（公告）號(hào): CN102673783A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張煒;文強(qiáng);張家華;李慧;馬智
• 申請（專利權(quán)）人: 西北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): B64C27/59
• 分類號(hào): B64C27/59;B64C29/00
• 代理公司: 西北工業(yè)大學(xué)專利中心 61204
• 代理人: 顧潮琪

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于涵道升力風(fēng)扇無人機(jī)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)減速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，通過該傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，電機(jī)可以驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇以合適轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。

背景技術(shù)

涵道升力風(fēng)扇無人機(jī)一直是航空界的熱門話題，它同時(shí)具備固定翼和旋翼機(jī)的特點(diǎn)，其中最重要一點(diǎn)是可以通過涵道升力風(fēng)扇提供升力以使飛機(jī)具有超短距離起降或者垂直起降能力，并進(jìn)行高速飛行。涵道風(fēng)扇無人機(jī)主要靠升力風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)提供垂直升力，由于電機(jī)轉(zhuǎn)速一般過高，為使涵道風(fēng)扇獲得合適減速，故需設(shè)計(jì)一個(gè)傳動(dòng)減速機(jī)構(gòu)。國外制作成功的短距起降無人機(jī)主要也是采用減速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)以使飛機(jī)產(chǎn)生合適升力的。概括起來，當(dāng)今的電機(jī)驅(qū)動(dòng)減速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)按傳動(dòng)類型一般分為以下三類：

（1）齒輪減速機(jī)構(gòu)：齒輪減速機(jī)構(gòu)一般可以分為圓柱齒輪減速機(jī)構(gòu)、圓錐齒輪減速機(jī)構(gòu)和圓錐-圓柱齒輪減速機(jī)構(gòu)。齒輪減速機(jī)構(gòu)是一種動(dòng)力傳達(dá)機(jī)構(gòu)，其利用齒輪的速度轉(zhuǎn)換器，將電機(jī)的回轉(zhuǎn)數(shù)減速到所要的回轉(zhuǎn)數(shù)，并得到較大轉(zhuǎn)矩。它具有承載能力高、壽命長、體積小、效率高、重量輕等優(yōu)點(diǎn)。

（2）蝸輪蝸桿減速機(jī)構(gòu)：蝸桿傳動(dòng)用于傳遞空間兩交錯(cuò)軸之間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，一般以蝸桿為主動(dòng)件作減速運(yùn)動(dòng)。其主要特點(diǎn)是傳動(dòng)比大，工作平穩(wěn)，噪聲小，具有反向自鎖功能，一般應(yīng)用于中小功率、輸入軸和輸出軸垂直交錯(cuò)的傳動(dòng)中。但是一般體積較大，嚙合齒面間有較大的相對(duì)滑動(dòng)速度，容易引起磨損和膠合，成本較高，同時(shí)傳動(dòng)效率較低，精度不高。

（3）行星齒輪減速機(jī)構(gòu)：與齒輪減速機(jī)構(gòu)相比結(jié)構(gòu)比較緊湊，體積小，質(zhì)量輕，傳動(dòng)比大，傳動(dòng)平穩(wěn)，抗沖擊和抗震能力強(qiáng)，回程間隙小、使用壽命長，額定輸出扭矩可以很大等。但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，精度要求較高，并且價(jià)格略貴。

國內(nèi)垂直起降無人機(jī)技術(shù)還處于初期研究階段，目前研制的涵道升力風(fēng)扇短距垂直起降無人機(jī)主要采用錐齒輪減速傳動(dòng)系統(tǒng)。錐齒輪減速機(jī)構(gòu)作為一種動(dòng)力傳達(dá)機(jī)構(gòu)，利用齒輪的齒數(shù)不同，將電機(jī)的回轉(zhuǎn)數(shù)減速到所要的回轉(zhuǎn)數(shù)，得到較大轉(zhuǎn)矩。但它在工作過程中單純使用錐齒輪減速時(shí)，傳動(dòng)比不足，達(dá)不到要求；由于使用錐齒輪減速時(shí)錐齒輪尺寸受到限制，不能完全埋于槳轂中，所以飛行過程中氣動(dòng)效率較差。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種電機(jī)驅(qū)動(dòng)涵道升力風(fēng)扇減速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，在一定的電機(jī)轉(zhuǎn)速條件下為涵道升力風(fēng)扇提供合適的轉(zhuǎn)速，該機(jī)構(gòu)采用圓柱齒輪減速，錐齒輪變向的設(shè)計(jì)理念，將錐齒輪完全埋于槳轂中，使飛機(jī)在飛行過程中取得較好的氣動(dòng)效率。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：包括傳動(dòng)軸、齒輪減速器和錐齒輪，電機(jī)置于飛機(jī)對(duì)稱面內(nèi)，傳動(dòng)軸垂直于飛機(jī)對(duì)稱面水平設(shè)置，電機(jī)通過齒輪減速器帶動(dòng)傳動(dòng)軸，傳動(dòng)軸的兩端各自同軸連接一個(gè)錐齒輪，所述錐齒輪與風(fēng)扇同軸固連的錐齒輪相互垂直嚙合，帶動(dòng)機(jī)翼內(nèi)兩個(gè)涵道風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)。

所述的齒輪減速器采用兩個(gè)直徑不同的圓柱齒輪相互嚙合而成，小半徑的圓柱齒輪與電機(jī)輸出軸同軸連接，大半徑的圓柱齒輪與傳動(dòng)軸同軸連接。

所述的大半徑的圓柱齒輪通過聯(lián)軸器與傳動(dòng)軸同軸連接。

所述的傳動(dòng)軸兩端連接的錐齒輪方向相反。

所述的四個(gè)錐齒輪規(guī)格完全相同。

本發(fā)明的有益效果是：兩個(gè)涵道風(fēng)扇使用一臺(tái)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，先使用圓柱齒輪減速器減速，后通過四個(gè)規(guī)格完全相同的錐齒輪傳遞扭矩，由于傳動(dòng)軸兩端連接的錐齒輪方向相反，帶動(dòng)升力風(fēng)扇連接的錐齒輪反向轉(zhuǎn)動(dòng)，可以使兩個(gè)升力風(fēng)扇進(jìn)行同速反向旋轉(zhuǎn)，克服了扭轉(zhuǎn)力矩。同時(shí)由于與傳動(dòng)軸和升力風(fēng)扇連接的錐齒輪相互嚙合只是單純的完成變向作用，故而四個(gè)錐齒輪規(guī)格均相同，不需要采用具有減速效果的齒數(shù)不同的錐齒輪，能有效的減小錐齒輪尺寸，更好的滿足升力風(fēng)扇的槳轂內(nèi)部空間尺寸要求，從而可以將錐齒輪全部埋在風(fēng)扇槳轂中，以取得更好的氣動(dòng)效率，滿足飛行過程中的氣動(dòng)要求；采用圓柱齒輪減速，錐齒輪變向的方法可以解決單純使用錐齒輪減速時(shí)傳動(dòng)比不足的缺點(diǎn)；并且可以兼顧效率與重量的要求，成本較低，工程應(yīng)用性較強(qiáng)。

附圖說明

圖1為電機(jī)驅(qū)動(dòng)涵道風(fēng)扇減速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等軸視圖；

圖2（a）、圖2（b）和圖2（c）分別為電機(jī)驅(qū)動(dòng)涵道風(fēng)扇減速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)主視圖，左視圖與俯視圖；

圖3（a）、圖3（b）和圖3（c）分別為為實(shí)施例所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)涵道風(fēng)扇減速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)主視圖，左視圖與俯視圖；

圖中，1-減速電機(jī)，2-圓柱齒輪，3-聯(lián)軸器，4-傳動(dòng)軸，5-錐齒輪，6-軸承，7-升力風(fēng)扇。

具體實(shí)施方式