用直升機改進型動力系的疊層複式行星齒輪系的製作方法

2023-05-10 16:03:16

專利名稱：用直升機改進型動力系的疊層複式行星齒輪系的製作方法
技術領域：
本發明涉及行星齒輪系，更具體地說，涉及用於直升機改進型動力系的疊層複式行星齒輪系，疊層複式齒輪系具有交錯雙平面主行星小齒輪，用以提高減速比以便與加強型動力裝置相適應，而在保持主旋翼軸上基本轉速輸出的同時取得加大的輸出馬力。
背景技術：
直升機製造廠不斷地擴展著直升機的技術發展領域以便向用戶提供最經濟有效的直升機。由於向市場引進具最新技術的新式直升機需要投入很大的費用，製造廠向市場引進新式直升機的場合實屬偶見。除投入很大費用外，從構思到完成生產樣機和交貨新直升機需要多年的周期。這就使更加妨礙經常地推出新式直升機。
作為提供採用現代技術的新式直升機的替代方法，很多直升機製造廠對一些基本生產型直升機進行改進，也就是提供改型的直升機。由於這些改型機在基本生產型直升機內有選擇地採用了現代技術，就可提供新的或提高了的工作能力、改進的性能、更高的可靠性和/或較低的維修要求而生產出改型機。由於保留了基本型機的絕大部分構件，改型機的交貨費用一般與基本生產型機相比不是很大。而且改型機的交貨周期相對來說是不成問題的，因為改型機的生產可平行地或作為一個替代產品連續地進入基本型機生產線進行。
以上這種替代方法更重要的是給製造廠帶來了額外的收益。因為在基本生產機型中採用現代技術而生產改型機的同時為改造現有基本生產機型打下了基礎。對基本生產機型的改造不僅給直升機製造廠開闢了新的收入來源，也使用戶可將其現有基本生產機型改造成工作效能更高的改型機。
提供改型機中特別有吸引力的方法是在基本生產機型中採用加強型發動機裝置，也就是採用具有更大輸出馬力的動力裝置。加強型動力裝置以其更大的輸出馬力可顯著地提高改型機的工作效能，並可使改型機具有擴展了的飛行能力。此外，加強型動力裝置為在改型機中進一步採用現代技術提供了可能性，例如，加強型動力裝置為附件提供額外的動力。
但，在基本生產型直升機中採用加強型動力裝置會要求對原型動力系進行較大的重新設計以便與加強型動力裝置較大的輸出扭矩相適應。這種重新設計會引起一系列的改變，如改變動力系的減速比以便與加強型動力裝置較大的輸出扭矩相適應，改變機體構架/動力裝置的接合結構，改變發動機輸入/萬向架的安裝位置，改變附件子系統傳動裝置的位置，改變尾旋翼傳動裝置的位置，加大主減速機匣的外殼結構，也就是加大其徑向和(或)高度尺寸以與動力系構形的改變相適應，從而不得不改變減速器殼體安裝支架的位置。雖對基本生產型直升機、特別是原型動力系的結構和(或)功能方面的重新設計是在改型直升機中採用加強型動力裝置的一種方法，但這會造成設計方面很大的費用，並會延誤產品的最終交貨日期。
此外，這種重新設計實際上排除了在直升機廠現有基本生產型機上進行加強型動力裝置方面改造的可能。儘管這種費用和時間上的付出在製造首批交售的改型機方面也許是可以接受的，但從改造方面來說就不可取了。此外，可以理解，對交付改造基本生產機型的擁有者來說，除以上這種付出外，還需承受由於基本生產機型的改造而停止飛行所帶來的經濟損失。
因此，很有必要提供一種改進的與原型動力系具有相當程度共性的動力系，使改進的動力系可用在裝備加強型動力裝置的或改造的基本生產機型上以便進行改造。改進的動力系在構形上應相對於現有生產機型的原型動力系具有儘量大的共性以儘量減少重新設計帶來的修改和(或)便於裝入基本生產機型或對其進行改造而在合理的費用下短期內取得改型機。這種改進型動力系應具有疊層複式行星齒輪系，此齒輪系具有交錯雙平面主行星小齒輪，用以加大減速比而與加強型動力裝置加大的輸出馬達相適應，同時又保持主旋翼軸的原有輸出轉速。
發明概述本發明的一個目的是提供一種改進型直升機動力系，可用以對裝備加強型動力裝置的或改造的基本生產型直升機進行改造。
本發明的另一目的是提供一種用於改進型動力系的疊層複式行星齒輪系，具有交錯雙平面主行星小齒輪，用以加大減速比以與加強型動力裝置加大的輸出馬力相適應而同時保持對主旋翼軸的原有輸出轉速。
本發明的另一目的是提供一種改進型動力系，具有帶交錯雙平面主行星小齒輪的疊層複式行星齒輪系，又與基本生產型直升機的原型動力系具有相當程度的共性而使改進型動力系可用以改造裝備加強型動力裝置的或改造的基本生產型直升機。
本發明的再一個目的是提供一種疊層複式行星齒輪系，用於原型動力系，其優選設計使其構形可滿足原型動力繫結構上和功能上的幾何外形約束條件，其中包括減速器殼體安裝支架的徑向尺寸、主傘齒輪嚙合所需垂直尺寸和直升機艙頂的垂直尺寸。
本發明的這些和其他目的通過本發明疊層複式行星齒輪系可以達到，此齒輪系用作改進型動力系的第三級減速裝置以取得提高的減速比而與加強型動力裝置加大的輸出馬力相適應，同時保持原有轉速。疊層複式行星齒輪系具有一傳動中心齒輪、一組N個主行星小齒輪、多個次行星小齒輪、一支承各相應主次行星小齒輪組合體的複式傳動軸、一與次行星小齒輪相互配合的固定環形齒輪和一行星支架裝置，此支架裝置與複式傳動軸作旋轉安裝而將疊層複式行星齒輪系的輸出傳給一從動構件。成組N個主行星小齒輪具有N/2個上主行星小齒輪和N/2個下主行星小齒輪。上下主行星小齒輪作交錯雙平面布置，其中，各上主行星小齒輪疊置在直接相鄰的下主行星小齒輪的上方。
本發明疊層複式行星齒輪系用作改進型動力系的第三級減速裝置，此動力系具有輸入組件，用以接受加強型動力裝置加大的輸出馬力。輸入組件具有第一級減速裝置，用以將動力從輸入組件傳給主傳動裝置。主傳動裝置的第二級減速裝置將動力傳給疊層複式行星齒輪系以傳動中心齒輪。附圖簡介通過以下按附圖對本發明所作具體說明可取得對本發明及其優點和特點更全面的了解，圖中

圖1為透視圖，示出本發明改進型直升機動力系，此動力系具有疊層複式行星齒輪系。
圖1A為透視圖，示出裝在UH-60生產型直升機上的原型動力系。
圖2A為複式行星齒輪系的簡圖。
圖2B為相當於圖2A中複式行星齒輪系的固定中心齒輪系的簡圖。
圖3為本發明疊層複式行星齒輪系的剖視圖。
圖4為圖2中疊層複式行星齒輪系的部分頂視圖，示出圖3中疊層複式行星齒輪系中主行星小齒輪的疊層簡圖。
圖5為圖4中疊層複式行星齒輪系的側視圖。
圖6為透視圖，示出本發明疊層複式行星齒輪系的特點。
實現本發明的最佳方式現在參考各附圖，其中相同的標號表示各圖中相應或相同的構件，圖1示出本發明具有疊層複式行星齒輪系10的改進型動力系100的實施例。這裡所述動力系100是「改進型」的，也就是動力系100在結構上和功能上具有優選的構形，使其與現有生產型直升機的原型動力系具有共性而又與加強型動力裝置相適應。以下所述改進型動力系100在構形上可用於裝有兩臺可卸動力裝置的生產型直升機，以便在裝上或改裝加強型動力裝置輸出馬力較大的動力裝置時立即可得到改進而成為改型機。
可卸動力裝置裝在傳動裝置的兩側，各具有一發動機、一氣動起動器、一傳動軸、發動機架、一排氣管、燃油和滑油管線和一布線裝具。改進型動力系100的主要功能是將作為加強型動力裝置的發動機102A、102B(為了簡化圖1中示成方框)所發出的綜合動力接到主傳動裝置104、主旋翼軸106和尾旋翼裝置108。改進型動力系100的第二個功能是對電氣和液壓附件作機械傳動。
儘管本發明疊層複式行星齒輪系10在結構上和功能上的具體優點在這裡作為用於直升機改進型動力系100的構件進行圖示和說明，對熟悉本專業的人來說會理解到對這種具體應用的說明並不是限制性的。本發明疊層複式行星齒輪輪系10在所附權利要求書的範圍內可用於這裡具體所述以外的應用場合。
主傳動裝置104具有用於加強型動力裝置102A、102B的輸入組件110A、110B和主體組件126。輸入組件110A、110B各通過發動機傳動軸112A、112B接到相應的加強型動力裝置102A、102B而在各發動機動力線路上具有第一級減速裝置114A、114B(圖中示出輸入和輸出齒輪)、超速離合器116A、116B和套管軸118A、118B。輸入組件110A、110B還具有附件輸出端120A、120B，用以將動力分別傳給液壓泵122A、122B和發電機124A、124B。
主體組件126具有第二級減速裝置128A(在圖1中僅示出第二級減速裝置128A，動力線路B的第二級減速裝置的小齒輪被主旋翼軸106遮住)、一傳動軸130和用作改進型動力系100的第三級減速裝置的本發明疊層複式行星齒輪系10。第二極減速裝置128具有用於動力線路A、B的傳動傘形小齒輪和由A、B線路傳動傘形小齒輪傳動的主傘齒輪。受傳動的主傘齒輪又將動力傳給傳動軸130以便將動力輸入本發明疊層複式行星齒輪系10。主體組件126還具有液壓傳動裝置輸出端132和包括主尾旋翼傳動軸136、中間減速裝置138、次尾旋翼柱傳動軸140、尾旋翼減速裝置142和尾旋翼傳動軸144的尾旋翼次級裝置108輸出端134，尾旋翼傳動軸用以將動力傳給帶有尾旋翼葉片(未示出)的尾旋翼轂，用以取得直升機的反扭矩。
圖1A作為示例示出由Sikorsky Aircraft Division分公司製造的BLACK HAWK和SEAHAWK型直升機(BLACK HAWK和SEAHAWK為United Technologies Corporation公司Sikorsky Aircraft部的註冊商標)的原型動力系100′。原型動力系100′結構上和功能上的構形除第三級減速裝置外大體上與前述改進型動力系100相同。一簡單型行星齒輪系150成為原型動力系100′的第三級減速裝置。簡單型行星齒輪系150具有中心齒輪152(用以將動力從傳動軸130傳給齒輪系150)、固定的環形齒輪154和行星支架輸出組件156，此組件具有同時繞自軸轉動和繞中心齒輪152迴轉的多個行星小齒輪158而用以將第三減速裝置的動力傳給原有轉速下的主旋翼軸106。
以上所述改進型動力系100具有本發明疊層複式行星齒輪系10，其構形用於Sikorsky Aircraft部開發的S-92TMHELIBUSTM型直升機(S-92和HELIBUS為United Technologies Corporation公司Sikorsky Aircraft部的商標)。改進型動力系100的疊層複式行星齒輪系10在結構上和功能上的構形主要來自兩個相互關聯的設計目標。第一個設計目標是使改進型動力系100的構形可用以改造SikorskyAircraft Division製造的UH-60生產型直升機而成為各種變型機，也就是改造成以上所述原型動力系100′在結構上和功能上的替代產品。也就是，第一個設計目標要求S-92TMHELIBUSTM型直升機的改進型動力系100的構形儘量與BLACK HAWK和SEAHAWK生產型直升機的原型動力系100′具有共性。
由於共性方面的設計目標，對改進型動力系100加上了幾個設計上的約束條件。這些設計上的約束條件是首先，設計要求S-92TM動力系100的主傳動減速器殼體實際上具有與BLACK HAWK和SEAHAWK生產型直升機的減速器殼體相同的結構外形(更具體地說，在徑向尺寸上具有共性以取得主傳動減速器殼體支架定位上的相當性；高度上的尺寸就不很關鍵而在S-92TM減速器殼體高度尺寸上的加大必要時是容許的)，其次，設計要求動力裝置在與飛機構架接合上具有共性，要求在發動機輸入萬向架的定位上具有共性，要求附件輸出端的定位上具有共性，要求尾旋翼裝置輸出端的定位上具有共性以及要求在油槽管線的定位上具有共性而不得進入艙內。
第二個設計目標是改進型動力系100在構形上應與加強型動力裝置相適應，也就是，與輸出馬力加大的動力裝置相適應。S-92TMHELIBUSTM型直升機的動力裝置102A、102B各具有軸上總輸出3,109,569瓦(4170馬力)中的約1,554,785瓦(約2085馬力)的軸上輸出(與此相比，原型SEAHAWK生產型直升機的動力裝置各具有軸上總輸出2,535,380瓦(3400馬力)中的約1,267,690瓦(約1700馬力)的軸上輸出)。由動力裝置102A、102B發出的軸上總輸出3,109,569瓦(4170馬力)中約2,796,375瓦(約3750馬力)可用於疊層複式行星齒輪系10，這是由於尾旋翼輸出軸134、附件輸出軸120A、120B、液壓傳動輸出軸132和摩擦損失等消耗了動力(與此相比，原型SEAHAWK動力系的簡單型行星齒輪系的可用動力為2,281,842瓦(3060馬力)。改進型動力系100，特別是本發明疊層複式行星齒輪系10通過優選設計使加強型動力裝置102A、102B加大的輸出馬力傳給主旋翼軸106和尾旋翼裝置108而同時取得與原型動力系100′的原有輸出轉速相當的主旋翼軸106輸出轉速。通過對改進型動力系100的優選設計以滿足上述設計目標和約束條件，這就使這裡所述的裝入本發明疊層複式行星齒輪系10的改進型動力系100可用以改造用高性能力裝置加強的BLACK HAWK和SEAHAWK生產型直升機，也就是改造成改型機。
為與加強型動力裝置102A、102B加大的輸出馬力相適應，各輸入組件110A、110B，也就是改進型動力系100的第一級減速裝置114A、114B減速比降低了，也就是與SEAHAWK生產型直升機的原型輸入組件的減速比相比具有較小的減速比(81/29對80/22)，使各輸入組件110A、110B在1,554,785瓦(2085馬力)下的輸出扭矩相當於SEAHAWK生產型直升機的原型輸入組件在1,267,690瓦(1700馬力)下的輸出扭矩。改進型動力系100中各輸入組件110A、110B的輸出轉速約為7483轉/分(對比於SEAHAWK生產型直升機的原型輸入組件約5747轉/分的輸出轉速。
改進型動力系100主旋翼軸106的要求輸出轉速約為257轉/分(以與原型SEAHAWK動力系100′的原有輸出轉速相當)。動力系100第二級減速裝置128的減速比實際上與原型SEAHAWK動力系100′的第二級減速裝置相同，因為負荷是相同的。因此，為補償改進型動力系100輸入組件110A、110B減速比上的損失，在改進型動力系100主體組件126的第三級減速裝置中要求較大的減速比。對這裡所述的實施例來說，第三級主體組件126減速裝置要求的減速比約為6.27∶1對比於原型SEAHAWK簡單型行星齒輪系的約4.68∶1)。
如上所述，原型BLACK HAWK和SEAHAWK動力系100′的第三級減速裝置具有簡單型行星齒輪系150。改進型動力系100的第三級減速裝置的構形除受上述設計約束外還受原型動力系100′簡單型行星齒輪系150構形方面的設計約束。特別是，改進型動力系100第三級減速裝置固定環形齒輪的直徑必須等於或小於原型BLACK HAWK和SEAHAWK動力系100′簡單型行星齒輪系150固定環形齒輪154的直徑。就所述實施例來說，環形齒輪直徑必須等於或小於約65.385釐米(25.742英寸)。此外，改進型動力系100中心齒輪直徑應等於或大於原型BLACK HAWK和SEAHAWK動力系100′簡單型行星齒輪系150中心齒輪152的直徑。就所述實施例來說，中心齒輪的直徑應等於或大於約17.780釐米(7.000英寸)。第三級減速裝置在結構外形高度尺寸上的加大，也就是減速器殼體高度尺寸的加大必要時是容許的，但這不是優選的改型設計。但，結構外形的底部不能伸入艙內。
對以上所述和圖1A所示類型單級簡單型行星齒輪系的工程分析表明，簡單型行星齒輪系不能滿足上述設計約束條件而同時適應於加強型動力裝置102A、102B加大到約2,796,375瓦(約3750馬力)的輸出動力。因而對兩級式行星齒輪系設計就其適用於改進型動力系100第三級減速裝置的問題進行了分析。
就總減速比約為6.27∶1的兩級式行星齒輪系來說，每級的減速比由於軸承裝置壽命的下降實際上限制到約2.5∶1。原型SEAHAWK生產型主傳動裝置內軸承裝置的壽命約為3490小時。而一個分析性兩極式行星齒輪系相應軸承裝置的壽命經驗定約為710和640小時。對這兩數字的分析表明，這種軸承裝置壽命至少降低到了五分之一。很明顯，這種軸承裝置壽命的降低對一個改型動力系來說是不能容許的。由於直徑最大的軸承裝置直接關係到以上所述設計約束條件，也就是直接關係到減速器殼體外形的徑向尺寸，因而對其進行了分析，軸承裝置壽命的問題也就導致對改進型動力系100第三級減速裝置各種可供選擇的設計的分析。
複式行星齒輪系具有單級行星齒輪裝置，其中設有裝在輸出支架裝置內的兩個行星小齒輪。複式行星齒輪系可以裝有零個、一個或兩個中心齒輪和零個、一個或兩個環形齒輪。隨著對構成複式行星齒輪系的構件的安排，也就是隨著確定哪個是驅動輸入構件，哪個是從動構件，可能對具有各種不同減速比的實施例進行廣泛的選擇。在評定不同複式行星齒輪系的構形中，還須加上兩個約束條件作為兩級行星齒輪系的優選條件。這就是，總減速比必須大致上為6.27∶1和輸出構件的旋轉方向必須與輸入構件的旋轉方向相同。
在分析各種複式行星齒輪系的構形後，選定了一種構形用以對可能的減速比特性進行了數字分析。這種複式行星齒輪系的構形具有單個中心齒輪(對比於兩級行星系的兩個)、單個環形齒輪(對比兩級行星系的兩個)、單個輸出支架裝置(對比於兩極行星系的兩個)和24個行星小齒輪(對比於兩極行星系的23個小齒輪)。圖2A、2B示出所評定的複式行星齒輪系構形，其中，中心齒輪S1將輸入傳給主行星小齒輪P1，環形齒輪R2將反作用力傳給次行星小齒輪P2，輸出通過輸出支架裝置COA傳送。各主行星小齒輪P1和相應次行星小齒輪P2用共用傳動軸DS支承。
圖2A、2B所示複式行星齒輪系的減速比可推導如下
列出來自中心齒輪S1的P1的轉速和來自環形齒輪R2的P2的轉速之間的等式，得 將等式(1)的兩邊各除以rpmout，因rpmin/rpmout就是減速比RR，因而得 將等式(2)的兩邊各乘以P1/S1，並加以1，得 如將中心齒輪直徑DS與主行星小齒輪直徑DP之比定為「比值」，在考慮相鄰小齒輪齒尖彼此恰好相接的條件下可使得出的幾何構形大體上與小齒輪的數量連繫起來，因而得 中心齒輪直徑DS與主行星小齒輪直徑DP的比值與行星小齒輪數量的關係利用以上等式(4)就可得出表I如下
表I
從表I中可看出，主行星小齒輪的數量增大，比值DS/DP增大。相反，比值DP/DS隨主行星小齒輪數量的增大而減小。因此，如果需在複式行星齒輪系中採用大量的主行星小齒輪(以便減小重量和增加載荷能力)，比值DP/DS的實際影響可利用以上等式(4)估出。例如，如在複式行星齒輪系中採用12個主行星小齒輪，比值DP/DS就為0.31。為確定在複式行星齒輪系減速比RR的值為6.27∶1時12個主行星小齒輪對複式行星齒輪系的環形齒輪R2和次小齒輪P2的影響，將等於6.27的RR值、等於0.31的DP/DS值(用於P1/S1)代入等式(3)，這就可得出R2/P2的值。R2/P2的值在此情況下約為17.0。
對於複式行星齒輪系的實際設計來說，比值R2/P2約為17.0的要求值失之過大，因為次行星小齒輪就會過小，因而承受的負荷會過大。此外次行星小齒輪P2的面寬F(例如見圖2A)對於次行星小齒輪P2的要求直徑來說變得很大，次行星小齒輪P2面寬與直徑之比大於5。熟悉本專業的人都懂得面寬與直徑之比(F/D)對於個別齒輪來說一般不超過1.0以減小齒輪歪斜的不良後果，F/D值超過1.0過多就會發生歪斜現象。從以上分析來看，很明顯，要使一個帶有12個主行星小齒輪的普通複式行星齒輪系在構形上具有約為6.27∶1的減速比RR，在上述設計約束條件下是不可行的。類似的分析表明，帶有10個主行星小齒輪的普通複式行星齒輪系同樣是不可行的。
為取得滿足上述設計約束條件的複式行星齒輪系，發明人研製了疊層複式行星齒輪系10如圖1以及圖3-6所示。本發明疊層複式行星齒輪系10在結構上和功能上可用作改進型動力系100的第三級減速裝置。齒輪系10具有改進型動力系100要求的減速比，也就是所述的6.27∶1的實施例，用以與加強型發動機裝置102A、102B相適應而同時具有原有輸出轉速。本發明疊層複式行星齒輪系10滿足以上提出的設計約束條件。
如圖3所示，本發明疊層複式行星齒輪系10具有傳動中心齒輪12、一組N個與中心齒輪12相互配合的主行星小齒輪14(其中，N表示齒輪系10主行星小齒輪14的總數)、N個次行星小齒輪16、支承相應各主次行星小齒輪14、16的複式齒輪軸18、固定的環形齒輪20(例如與傳動減速器殼體作固定結合)和共用行星支架裝置22。如圖3所示，次行星小齒輪16與固定環形齒輪20相互配合，共用行星支架裝置22通過上下軸承裝置24、26與複式齒輪軸18作旋轉支承。共用行星支架裝置22用以將疊層複式行星系10的輸出，也就是加大的扭矩和原有的輸出轉速傳給主旋翼軸106。
在疊層小齒輪的設計中，比值S1/P1在選擇上應使一組N個主行星小齒輪14作交錯雙平面設置。對疊層小齒輪的一個要求是，成組主行星小齒輪14的數量N必須是偶數以取得交錯雙平面構形中等間距的布置。因此，疊層複式行星齒輪系10中成組N個主行星小齒輪14具有N/2個上主行星小齒輪14U和N/2個下主行星小齒輪14L如圖4-6示例所示。上主行星小齒輪14U構成第一旋轉平面30，下主行星小齒輪14L構成第二旋轉平面32(見圖5)。從圖4-6中可以看出，上下主行星小齒輪14U、14L是在相應旋轉平面30、32內作等間距布置的，各上主行星小齒輪14U對稱地疊置在直接相鄰的下主行星小齒輪14L上方。
如圖4所示，各主行星小齒輪14U、14L具有齒面直徑DP(基於選定的比值S1/P1)。複式傳動軸18上各上主行星小齒輪14U的支承段直徑DU(圖4-5)在疊層小齒輪中是關鍵性的尺寸。支承段的直徑DU在選擇上應使各直接相鄰下主行星小齒輪14L的齒面周邊(由外徑DP確定)與支承相應疊置上主行星小齒輪14U的複式傳動軸18之間具有儘量小的間隙(見圖5，其中，標號14L-1、14L-2標示直接相鄰下主行星小齒輪，標號18-1標示複式傳動軸上疊置上主行星小齒輪14U-1的支承段)。
圖4、5示出了複式傳動軸18-2上各下主行星小齒輪14L支承段的直徑D1。由於複式傳動軸18-1、18-2上支承段直徑Du·Dl的差異，本發明疊層複式行星齒輪系10具有N/2個第一複式傳動軸18-1和N/2個第二複式傳動軸18-2，分別用以支承上下主行星小齒輪14U、14L。第一、第二複式傳動軸18-1、18-2上次行星小齒輪16的支承段在構形上是相同的，因為次行星小齒輪16在構形上是相同的。最好將各上主行星小齒輪14U、複式傳動軸18-1、次行星小齒輪16以及各下主行星小齒輪14L、複式傳動軸18-2、次行星小齒輪16分別結合起來而加工成整體構件。
圖3表明，上下主行星小齒輪14U、14L由於其間的雙平面關係構成分開而不同的與中心齒輪12的相互配合區。如圖5所示，上主行星小齒輪14U在相互配合區34與中心齒輪12相互配合下，下主行星小齒輪14L在相互配合區36與中心齒輪12相互配合。相反，在普通的複式行星齒輪系中所有主行星小齒輪在一共同的相互配合區內與中心齒輪相互配合。
對於本發明疊層複式行星齒輪系10的實施例來說，可取得與普通複式行星齒輪系相比大得多的比值DP/DS。在這裡所述疊層複式行星齒輪系10的實施例中主行星小齒輪14的數量為12，比值DP/DS的值與以上所述普通複式行星齒輪系的比值DP/DS0.31相比達53/79＝0.67。基於本發明疊層複式行星齒輪系10的比值DP/DS為0.67，可利用等式(4)得出比值R2/P2為8.1。比值R2/P2為8.1表明複式行星齒輪系的次行星小齒輪和固定環形齒輪在構形的實際設計上是可行的。這種實際設計就體現在這裡所述和圖示的疊層複式行星齒輪系10中。
從圖4、6可以看出，上軸承裝置24的容許外徑是受到緊鄰上軸承裝置24的外徑幹擾的限制。儘管受到這種限制，軸承裝置的壽命在分別帶有12個和10個主行星小齒輪14的疊層複式行星齒輪系10的實施例中仍可依次達到約2100小時和約3000小時。
這裡所述和示出的疊層複式行星齒輪系10的實施例具有12個主行星小齒輪14，其中6個為上主行星小齒輪14U，6個為下主行星小齒輪14L，彼此作交錯雙平面布置。熟悉本專業的人懂得，根據本發明疊層複式行星齒輪系10的特定設計約束條件，成組N個主行星小齒輪14可以是小於或大於12的偶數N個主行星小齒輪14。
如上所述本發明可按以上說明作出各種不同的改變。因此，可以理解，在所附權利要求書的範圍內，本發明可以作不同於以上具體說明的實施。
權利要求
1.一種疊層複式行星齒輪系，包括一傳動中心齒輪；一組N個主行星小齒輪，與所述中心齒輪相互配合，其中N為所述一組主行星小齒輪的數量，所述一組N個小齒輪具有第一N/2個上主行星小齒輪，第二N/2個下主行星小齒輪，所述上下主行星小齒輪作交錯雙平面布置；N個次行星小齒輪；一複式傳動軸，支承一相應主行星小齒輪和一次行星小齒輪；一固定的環形齒輪，與所述多個次行星小齒輪相互配合；一個行星支架裝置，與所述複式傳動軸作旋轉結合而用以保證所述疊層複式行星齒輪系的輸出。
2.按權利要求1所述疊層複式行星齒輪系，其特徵在於N為一偶數。
3.按權利要求2所述疊層複式行星齒輪系，其特徵在於N等於12。
4.按權利要求1所述疊層複式行星齒輪系，其特徵在於還具有多個上軸承裝置和多個下軸承裝置，所述多個上下軸承裝置共同支承所述行星支架裝置而與所述複式轉動軸作旋轉結合。
5.按權利要求1所述疊層複式行星齒輪系，其特徵在於，支承所述N/2個上主行星小齒輪中之一的各複式傳動軸，具有一預定直徑而使各所述複式傳動軸和緊鄰的下主行星的齒輪周邊之間的間隙儘可能小。
6.一種具有一主旋翼軸的直升機的動力系，包括輸入組件，用以從一加強型動力裝置接受動力，所述輸入組件包括第一級減速傳動裝置；一主傳動裝置總成，包括第二級減速傳動裝置，第二級減速傳動裝置與所述第一級減速傳動裝置作機械聯接以便從其接受動力；一傳動軸，與所述第二減速傳動裝置聯接以便從其接受動力；一中心齒輪，與所述傳動軸聯接在一起而受其驅動，其中，所述中心齒輪成為一驅動器；一組N個主行星小齒輪，與所述中心齒輪相互配合，其中N為所述組中的主行星小齒輪的數量，所述組N個包括第一N/2個上主行星小齒輪；第二N/2個下主行星小齒輪，所述上下主行星小齒輪作交錯雙平面布置；N個次行星小齒輪；一複式傳動軸，支承一相應主行星小齒輪和一次行星小齒輪；一固定的環形齒輪，與所述多個次行星小齒輪相互配合；一個行星支架裝置，與所述複式傳動軸作旋轉結合，為直升機的主旋翼軸提供所述疊層複式行星齒輪系的輸出。
7.按權利要求6所述動力系，其特徵在於N為一偶數。
8.按權利要求7所述動力系，其特徵在於N等於12。
全文摘要
一種直升機改進型動力系的疊層複式行星齒輪系(10)，具有提高的減速比，與加強型動力裝置(102A、102B)加大的輸出馬力相適應，而同時保持原有主旋翼軸(106)的輸出轉速，疊層複式行星齒輪系(10)包括傳動中心齒輪(12)、一組N個主行星小齒輪(14)、多個次行星小齒輪(16)、支承各相應主(14)次(16)行星小齒輪組合體的複式傳動軸(18)、與次行星小齒輪(16)相互配合的固定環形齒輪(20)和行星支架裝置(22)，此裝置與複式傳動軸(18)作旋轉安裝，將疊層複式行星齒輪系(10)的輸出傳給直升機主旋翼軸(106)。成組N個主行星小齒輪(14)包括N/2個上主行星小齒輪(14U)和N/2個下主行星小齒輪(14L)。上下主行星小齒輪(14U、14L)作交錯雙平面布置，其中，各上行星小齒輪(14U)疊置在緊鄰的下行星小齒輪(14L)上方。
文檔編號F16H1/28GK1149277SQ95193285
公開日1997年5月7日 申請日期1995年5月2日 優先權日1994年5月26日
發明者J·G·吉什 申請人:聯合工藝公司