1.本发明属于直升机传动系统技术领域，特别涉及一种轻型直升机活塞发动机传动系统。


背景技术：

2.由于市场要求无人直升机必须价格低廉，故一般无人直升机选用活塞式发动机，而活塞式发动机具有价格低廉、燃油消耗率低等优势，但是存在体积大、重量重、功重比偏低等缺点，所以无人直升机上活塞式发动机一般布置在主减速器平台以下，需采用平行传动的皮带组件传递动力。
3.直升机一般采用高速活塞发动机，输出转速在6000rpm左右，采用离心式离合器实现离合功能；但通用航空市场中航空高速活塞发动机型号少，功率覆盖范围小，难于满足直升机研发的需求。
4.由于通用航空固定翼螺桨飞机拥有量大，其航空低速活塞发动机价格低廉、发展成熟、可靠性高，型号多、功率覆盖范围大，可以较好满足无人机研发功率需求；但航空低速活塞发动机输出转速低，一般在2000rpm左右，如果该类成熟低速活塞发动机沿用高速活塞发动机离心式离合器技术路线，则其匹配的离合器重量太大(如100马力输出转速2420的rotax914需要匹配离心式离合器重约20
㎏
)，对全机来说难于接受，低速活塞发动机必须采用新的技术路线实现离合功能。
5.一般匹配固定安装的低速活塞发动机(约2000rpm)的含皮带机构传动系统如图1、2所示；其皮带机构包括套齿花键发动机轴1015、皮带轮支架及张紧轮支架1009、电作动器和限载机构及线系1013、上带轮1011及超越离合器组件1007、下带轮1014、张紧轮1012、v形带1010。
6.通过套齿花键发动机轴1015前端与发动机，后端与下带轮轴1016连接；下带轮1014套装在下带轮轴1016上，下带轮轴1016通过2个轴承安装在皮带轮支架及张紧轮支架1009上；张紧轮及其安装轴1012也通过2个轴承安装在皮带轮支架及张紧轮支架1009上；上带轮1011和超越离合器组件1007套装在上带轮轴1008上，上带轮轴1008通过2个轴承安装在皮带轮支架及张紧轮支架1009上；上带轮轴1008套装在主减输入齿轮轴上，也即整个皮带传动组件1003吊挂在主减输入轴上；
7.v形带1010装在上带轮1011、下带轮1014、张紧轮1012的v形槽内；电作动器伸缩改变长度，通过限载机构及线系1013牵引张紧轮1012绕张紧轮支架与皮带轮支架之间连接轴旋转，张紧或放松v形带1010，实现离合功能，达到动力传递和分离；保证低速活塞发动机的启动离合实现。
8.随着直升机技术的发展，对皮带传动组件要求也越来越高，既需要其对活塞式发动机进行隔减振和通风散热，还需要其具备高的可靠性、结构简单、操纵灵活、重量轻、加工容易、安装调整方便、人机功效好，必须满足上述要求而提出了一种匹配活塞发动机固定安装的含皮带机构传动系统构型。


技术实现要素：

9.本发明的目的：本发明通过深入研究无人机整机布局、发动机的隔减振安装和调整方式，在我国首次提出了一种匹配活塞发动机固定安装的含皮带机构传动系统新构型方案，在发动机输出法兰盘上安装下带轮和下轴承支座，电张紧作动装置下端与下轴承支座连接；上带轮和上轴承支座通过超越离合器轴组件装配成一体，与主减和尾传动轴组件通过叠片联轴节连接；通过电张紧作动装置伸缩而长度变化，实现了两带轮之间距离调整；达到了通过皮带张紧和松弛来实现航空低速活塞发动机启动离合功能的目的，避免发动机带载启动，并且通过压力传感器和反馈控制等数字电路技术实现了皮带张力恒定精确控制，同时还可以保证皮带在最优状态工作，延长皮带寿命，降低加工、安装调整要求，操作灵活，人机功效好，维护方便。
10.本发明的技术方案：一种轻型直升机活塞发送机传动系统，所述系统包括：活塞发动机、下带轮、上带轮、v型带、下轴承座、电作动器、上轴承座、离合器轴、主减、尾传动轴、尾减；
11.所述活塞发动机固定在机身结构上；活塞发动机输出轴依次穿过下带轮和下轴承座；且通过螺栓将活塞发送机输出法兰、下带轮和下轴承座法兰固定；
12.所述下带轮通过v型带带动上带轮转动；所述上带轮与离合器轴固定且带动离合器轴转动；所述离合器轴一端与主减连接，通过主减带动主旋翼转动；离合器轴另一端通过尾传动轴与尾减连接，通过尾减带动尾旋翼转动；
13.所述上轴承座固定在离合器轴上且与下轴承座处于同一侧；所述上轴承座和下轴承座通过电作动器连接，通过调节电作动器上端与下端之间的长度，调整上轴承座与下轴承座之间的距离，从而调节上带轮与下带轮之间的距离，以控制v型带的张紧程度。
14.进一步，所述电作动器下端通过第一螺栓与下轴承座上端面连接；所述电作动器上端通过第二螺栓与上轴承座下端面连接；所述第一螺栓与第二螺栓的设置方向垂直。
15.进一步，所述第一螺栓的设置方向与活塞发送机输出轴平行；第二螺栓的设置方向与活塞发送机输出轴垂直且与上下带轮轴心连线垂直。
16.进一步，所述电作动器内设有压力传感器，通过压力传感器反馈电作动器上端与下端之间的压力值，并根据所述压力值精确控制v型带与上带轮和下带轮之间的摩擦力大小，从而控制输出功率。
17.进一步，所述上带轮通过超越离合器与离合器轴连接。
18.进一步，所述上带轮位于离合器轴中点处。
19.进一步，所述离合器轴两端通过叠片联轴节与主减和尾传动轴连接。
20.进一步，所述下轴承座上还设有风扇，通过活塞发动机输出轴带动风扇转动，为所述传动系统散热。
21.进一步，所述电作动器配套张紧控制盒，其采用数字电路技术，抗干扰能力强，适应直升机强振动恶劣环境；其检测压力传感器电压值，v形皮带与上带轮和下带轮有稍许磨损，直升机强振动造成电作动器机械转动结构轻微蠕动等造成皮带实际张紧力下降时，控制盒能够根据所述标定压力值，给出信号，让电作动器实时微量伸长，精确控制v型带与上带轮和下带轮之间的摩擦力大小，从而控制输出功率。
22.进一步，所述电作动器在直升机总装和皮带拆卸复装进行v形皮带张紧调整校准
时，，配套使用皮带张力频率检测仪，直接测量v形皮带实际张紧程度，消除测量和控制过程及环境温度等对皮带实际张紧力的误差影响，定期标定和校验压力传感器和张紧控制盒，从而精确控制v形皮带张紧力大小，从而控制输出功率。
23.有益效果
24.本发明适应固定安装的低速活塞式发动机布局，能省却了皮带轮支架、张紧轮及支架和张紧线系，可靠地实现航空低速活塞发动机启动离合功能，并加装通风风扇能实现发动机和主减通风散热，合适的传载和减振设计，有效隔离减少发动机振动，配合主减隔减振设计使得全机振动水平较低，经过试飞试验实测全机振动小于0.1g。
25.这种新构型的含皮带机构的传动系统结构简单、重量轻，具有高可靠度的离合功能和皮带张紧力载荷的精确控制，还可以保证全机布局、通风散热和隔减振作用，使皮带在最优状态工作，延长皮带寿命，降低加工、安装调整要求，操作灵活，人机功效好，维护方便。
附图说明
26.图1为传统的发动机后置自减振的皮带传动机构主视图；
27.图2为传统的发动机后置自减振的皮带传动机构侧视图；
28.图3为本发明轻型直升机活塞发动机传动系统主视图；
29.图4为本发明轻型直升机活塞发动机传动系统零件组成示意图；
30.图中，1-主减速器，2-主减输入法兰，3-叠片联轴节，4-离合器轴前法兰，5-离合器轴，,6-上带轮及超越离合器组件，7-离合器轴后法兰，8-尾传动轴，9-叠片联轴节,10-电作动器，11-联组v形皮带，12-下带轮，13-活塞发动机，14-上轴承座，15-上轴承座侧拉杆，16-上轴承座与电作动器连接螺栓，17-下轴承座与电作动器连接螺栓，18-下轴承座，19-连接螺栓，20-下轴承座法兰轴，21-发动机输出法兰。
具体实施方式
31.下面通过具体实施方式对本发明做进一步说明：
32.以适应发动机中置布局一种匹配活塞发动机固定安装的含皮带机构的传动系统构型方案为例说明该种传动系统的组成和安装方式，与传统构型传动系统相比较，该种轻型直升机活塞发动机传动系统省却了皮带轮支架、张紧轮、张紧轮支架、张紧钢索、滑轮和弹簧限载机构及其安装连接件等，参见图3和图4，该新型传动系统包括1-主减速器，2-主减输入法兰，3-叠片联轴节，4-离合器轴前法兰，5-离合器轴，,6-上带轮及超越离合器组件，7-离合器轴后法兰，8-尾传动轴，9-叠片联轴节,10-电作动器，11-联组v形皮带，12-下带轮，13-活塞发动机，14-上轴承座，15-上轴承座侧拉杆，16-上轴承座与电作动器连接螺栓，17-下轴承座与电作动器连接螺栓，18-下轴承座，19-连接螺栓，20-下轴承座法兰轴，21-发动机输出法兰。
33.固定安装的发动机输出法兰21与下带轮12和下轴承座法兰轴20直接通过连接螺栓19联接；下轴承座法兰轴20可连接冷却风扇，产生顺航向从前朝后的通风冷却气流，保证主减和活塞式发动机通风冷却。下轴承座18与电作动器10下端通过螺栓17连接，螺栓17与发动机输出轴线平行；电作动器10包含一个高精度压力传感器、直流电机、行星齿轮、蜗轮蜗杆组件、丝杠螺母组件、极限位置开关、套筒壳体、防扭片等；电作动器10上端与上轴承座
14通过螺栓16连接，螺栓16与发动机输出轴线垂直，且与上下带轮轴心连线垂直；下轴承座18和上轴承座14在下带轮12和上带轮6及11-联组v形皮带的后侧；上轴承座14与机身结构通过上轴承座侧拉杆15连接，上轴承座侧拉杆15两端各有一个关节轴承；上轴承座14与离合器轴5通过滚动轴承连接；离合器轴5上套装超越离合器，离合器轴5与上带轮6通过超越离合器连接，上带轮6位于离合器轴中点处，离合器轴5与主减1的输入法兰盘2通过叠片联轴节3连接，离合器轴5与尾传动轴8的输入法兰盘7通过叠片联轴节9连接；上带轮及超越离合器6与下带轮12通过联组v形带11连接，联组v形带11匹配上带轮及超越离合器6和下带轮12的v形槽。
34.通过电作动器10伸缩行程改变长度，牵引上轴承座14和上带轮6相对固定安装的发动机13和下带轮12上下运动，改变上带轮6和下带轮12之间的距离，实现联组v形带11的张紧和放松，达到动力传递和分离，从而实现发动机离合功能；保证低速活塞发动机的启动离合实现。上带轮6及超越离合器套装在离合器轴5上，利用离合器轴5长度和两侧叠片联轴节3、9角度补偿能力，实现上带轮6与其工作旋转轴线小距离变化，通过电张紧作动装置长度变化操纵实现上、下带轮之间距离变化，实现皮带的张紧、松开功能，起到动力传递离合的作用。电动离合装置的上端轴承橡胶圈和上端橡胶减振垫设计隔离和减少发动机振动对机体和主减的影响；同时其叠片联轴节巧妙消除了皮带拉力对主减输入轴影响。通过上述措施组合实现在直升机上简洁高效高可靠性使用航空低输出转速大扭矩活塞发动机的目标。
35.发动机在启动时，电张紧作动装置处于收缩状态，两带轮之间距离短，皮带处于松弛状态不能传递动力。发动机在正常工作时，电张紧作动装置处于张紧状态，两带轮之间距离长，皮带处于张紧状态实现动力传递功能，电张紧作动装置通过压力传感器和反馈控制等数字电路技术的张紧控制盒实现了皮带张力恒定精确控制；在直升机总装和皮带拆卸复装进行v形皮带张紧调整校准时，通过皮带张力频率检测仪定期标定和校验压力传感器和张紧控制盒，消除测量和控制过程及环境温度等对皮带实际张紧力的误差影响；上轴承座侧面与机身结构通过关节轴承侧拉杆连接，电作动器下端通过第一螺栓与下轴承座上端面连接；电作动器上端通过第二螺栓与上轴承座下端面连接；所述第一螺栓与第二螺栓的设置方向垂直。第一螺栓的设置方向与活塞发送机输出轴平行；第二螺栓的设置方向与活塞发送机输出轴垂直且与上下带轮轴心连线垂直一起作用，实现上带轮按照预计设计运动轨迹的目标
36.见图3、4所示。
37.以上所述，仅为本发明的具体实施例，对本发明进行详细描述，未详尽部分为常规技术。但本发明的保护范围不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。