CN107352024A - 共轴双桨反向旋翼机构及其飞行器 - Google Patents

共轴双桨反向旋翼机构及其飞行器 Download PDF

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Abstract

一种共轴双桨反向旋翼机构及其飞行器，包括上螺旋桨、上旋翼轴、上锥齿轮、下螺旋桨、下旋翼轴和下锥齿轮；所述上螺旋桨固定在所述上旋翼轴的上端，所述上锥齿轮固套在所述上旋翼轴的下端；所述下螺旋桨固定在所述下旋翼轴的下端，所述下锥齿轮固套在所述下旋翼轴的上端；所述上旋翼轴和所述下旋翼轴共轴线，且所述上旋翼轴和所述下旋翼轴之间隔空设置；所述上螺旋桨为变距螺旋桨，所述上螺旋桨通过变距组件控制变距。具有角动力小，机臂抖动小，且飞行器飞行更加灵活，抗风能力强。

Description

共轴双桨反向旋翼机构及其飞行器
技术领域
本发明涉及飞行器领域，具体涉及一种共轴双桨反向旋翼机构及其飞行器。
背景技术
现有的多旋翼飞行器普遍应用单桨***，由于角动力的原因机臂抖动大，其不足之处在于需使用功率大的发动机，既加大飞行器的重量，又增加了飞行器的生产成本。
且现有的多旋翼飞行器普遍应用单桨变距***，其不足之处在于抗风能力差、反应速度慢、动力消耗大等不足。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提出一种共轴双桨反向旋翼机构及其飞行器，具有双桨结构，具有更大的升力，且可以进行螺旋桨和下螺旋桨的反向旋转，一方面旋转产生的气流可保持飞行器稳定性，另一方面上下的角动力部分抵消，减少了机臂的角动力，减少了机臂的抖动，上下同时变距减少了对单变距***的负荷，同时反应速度更快更灵活，在双变距的情况下飞行速度更快，在同等发动机功率的情况下，改善多轴飞行器的抗风性能和机动性能。具体技术方案如下：
一种共轴双桨反向旋翼机构，包括上螺旋桨、上旋翼轴、上锥齿轮、下螺旋桨、下旋翼轴和下锥齿轮；
所述上螺旋桨固定在所述上旋翼轴的上端，所述上锥齿轮固套在所述上旋翼轴的下端；
所述下螺旋桨固定在所述下旋翼轴的下端，所述下锥齿轮固套在所述下旋翼轴的上端；
所述上旋翼轴和所述下旋翼轴共轴线，且所述上旋翼轴和所述下旋翼轴之间隔空设置；
所述上螺旋桨为变距螺旋桨，所述上螺旋桨通过变距组件控制变距。
上锥齿轮带动上旋翼轴转动，下锥齿轮带动下旋翼轴转动，上旋翼轴带上螺旋桨转动，下旋翼轴带动下螺旋桨转动，上螺旋桨和下螺旋桨之间的单独转动，使得配置本旋翼机构的飞行器的飞行灵活性更好，且为双桨结构，能够提供更大的升力，飞行更加的稳定。
一种并列技术方案的限定，所述下螺旋桨为变距螺旋桨，所述下螺旋桨通过变距组件控制变距，且所述上螺旋桨和所述下螺旋桨均单独配置一个所述变距组件控制变距。
上下均可以变距，使得飞行器的飞行更加的灵活，在双变距的情况下飞行速度更快，在同等发动机功率的情况下，改善多轴飞行器的抗风性能和机动性能。
一种并列技术方案的限定，所述下螺旋桨为定距螺旋桨。
下螺旋桨提供稳定的升力，通过上螺旋桨来进行角度的调节，使得飞行器的载重和抗风能力提升。
进一步限定，所述变距螺旋桨均包括旋翼头、旋翼夹和变距桨叶；
所述旋翼头固定在旋翼轴一端；
所述旋翼夹一端卡在所述旋翼头内，且所述旋翼夹和所述旋翼头转动连接，所述变距桨叶固定在所述旋翼夹的另一端，一个所述旋翼夹和一个所述变距桨叶形成一个固定叶片，一个所述旋翼夹对应两个所述固定叶片，且两个所述固定叶片在同一直线上，两个所述固定叶片垂直于旋翼轴。
在飞行时，旋翼头和旋翼轴同步旋转，旋翼夹和旋翼头一起同步公转，变距组件控制旋翼夹自转，使得桨叶和气流作用的角度发生改变，从而改变飞行状态。
进一步限定，所述旋翼夹上设有支杆，所述支杆悬空固定在所述旋翼夹上；
所述变距组件包括舵机、传动组和输出组，所述舵机驱动所述传动组，所述传动组驱动所述输出组；
所述输出组包括从动环和拉杆，所述从动环活套在旋翼轴上，所述拉杆一端和所述从动环铰接，所述拉杆另一端和所述支杆铰接；
所述传动组驱动所述从动环竖直运动。
在工作时，从动环被传动组驱动竖直运动，使得拉杆竖直发生位移，拉杆作用在支杆上，支杆和旋翼夹的转动轴线之间形成转动力矩，支杆上下运动，从而使得旋翼夹转动，桨叶跟着旋翼夹转动，从而实现变距。
进一步限定，所述传动组包括主动环、转动连杆、第一摆动连杆、中间连杆、第二摆动连杆和固定座，所述主动环活套在旋翼轴上，所述转动连杆、所述第一摆动连杆、所述中间连杆和第二摆动连杆依次首尾铰接；
所述转动连杆和所述舵机的输出轴垂直且固定连接，所述第二摆动连杆和所述固定座铰接，所述中间连杆和所述主动环通过销轴转动连接，所述销轴垂直于旋翼轴。
在工作时，舵机转动，使得转动连杆同步转动，转动连杆带动第一摆动连杆摆动，第一摆动连杆带动中间连杆摆动，第二摆动连杆铰接在固定座上，对中间连杆的运动起到限制作用，中间连杆在摆动时，中间连杆在连接有销轴处的竖直位置发生变化，通过销轴带动主动环在竖直方向上位移，主动环在和从动环接触，从而带动从动环竖直位移，主动环和从动环均套在旋翼轴上，此时的旋翼轴还起到了导向的作用。
进一步限定，所述中间连杆有两个，且两个所述中间连杆均为弧状结构，两个所述中间连杆均通过销轴转动连接在所述主动环上，且所述销轴穿过所述中间连杆的中点，两个所述中间连杆相互固定形成一个套环，所述套环套在所述主动环外。
两个中间连杆能够始终保持同步的摆动幅度，从而保证了控制的可靠性和准确性。
一种飞行器，还包括舱体、发动机、机臂和传动轴，所述机臂固定在所述舱体上，所述发动机输出端为锥齿轮结构，所述传动轴两末端均为锥齿轮结构，所述发动机驱动所述传动轴转动，所述传动轴驱动所述上锥齿轮和所述下锥齿轮；
所述传动轴安装在所述机臂上，所述机臂和所述传动轴均不止一个；
所述上旋翼轴和所述下旋翼轴均通过轴承固定在所述机臂末端，所述舵机和所述固定块均固定安装在所述机臂上。
实现了飞行器的多旋翼设置，保证飞行的灵活性，且各个旋翼分担重力，有效减少了其零部件的承重压力。
进一步限定，一个所述机臂对应一个所述传动轴，一个所述传动轴分别和所述上锥齿轮、所述下锥齿轮啮合。
使得上锥齿轮和下锥齿轮在被传动轴驱动时，传动机构精简，上锥齿轮和下锥齿轮转动方向相反，使得上螺旋桨和下螺旋桨的转动方向相反，使得飞行更加的稳定，且通过机臂的角动力小，从而机臂的抖动小，飞行的稳定性进一步提高。
进一步限定，各个所述传动轴均由一个发动机驱动。
减少了飞行器的重量，且传动的效率高，传动机构精简，综合提升了飞行的飞行能力。
本发明的有益效果为：通过上螺旋桨和下螺旋桨的设立，提高了飞行器的升力，减少了每个螺旋桨的飞行负荷，通过上下螺旋桨的反向旋转，使得机臂的角动力较小，使得机臂的抖动小，飞行的稳定性更好，通过上下同事变距的设计，使得飞行器的敏捷性提高，通过一个发动机驱动多个旋翼，减少了发动机的数量。
附图说明
图1为共轴双桨反向旋翼机构下螺旋桨14为变距螺旋桨时的结构示意图。
图2为共轴双桨反向旋翼机构下螺旋桨14为定距螺旋桨时的结构示意图。
图3为舵机和传动组件的结构示意图。
图4为输出组的结构示意图。
图5为飞行器的下螺旋桨14为定距螺旋桨时的结构示意图。
图6为飞行器的下螺旋桨14为变距螺旋桨时的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
如图5、图6所示，一种飞行器，还包括舱体2、发动机3、机臂4和传动轴5，所述机臂4固定在所述舱体2上，所述发动机3输出端为锥齿轮结构，所述传动轴5两末端均为锥齿轮结构，所述发动机3驱动所述传动轴5转动；
所述传动轴5安装在所述机臂4上，所述机臂4和所述传动轴5均不止一个，图5和图6中，为了方便表达，仅画出了两个机臂4和两个传动轴5的情况，传动轴5套在机臂4内，一个所述机臂4对应一个所述传动轴5，各个所述传动轴5均由一个发动机3驱动。
如图1、图2所示，一种共轴双桨反向旋翼机构，包括上螺旋桨11、上旋翼轴12、上锥齿轮13、下螺旋桨14、下旋翼轴15和下锥齿轮16；一个所述传动轴5分别和所述上锥齿轮13、所述下锥齿轮16啮合，所述传动轴5驱动所述上锥齿轮13和所述下锥齿轮16；所述上旋翼轴12和所述下旋翼轴15均通过轴承固定在所述机臂4末端，所述舵机和所述固定块均固定安装在所述机臂4上。
所述上螺旋桨11固定在所述上旋翼轴12的上端，所述上锥齿轮13固套在所述上旋翼轴12的下端；
所述下螺旋桨14固定在所述下旋翼轴15的下端，所述下锥齿轮16固套在所述下旋翼轴15的上端；
所述上旋翼轴12和所述下旋翼轴15共轴线，且所述上旋翼轴12和所述下旋翼轴15之间隔空设置；
所述上螺旋桨11为变距螺旋桨，所述上螺旋桨11通过变距组件17控制变距。
如图1、图2所示，所述变距螺旋桨均包括旋翼头a1、旋翼夹a2和变距桨叶a3；
所述旋翼头a1固定在旋翼轴一端；
所述旋翼夹a2一端卡在所述旋翼头a1内，且所述旋翼夹a2和所述旋翼头a1转动连接，所述变距桨叶a3固定在所述旋翼夹a2的另一端，一个所述旋翼夹a2和一个所述变距桨叶a3形成一个固定叶片，一个所述旋翼夹a2对应两个所述固定叶片，且两个所述固定叶片在同一直线上，两个所述固定叶片垂直于旋翼轴。
如图1、图2所示，所述旋翼夹a2上设有支杆a21，所述支杆a21悬空固定在所述旋翼夹a2上；
如图3、图4所示，所述变距组件17包括舵机171、传动组172和输出组173，所述舵机171驱动所述传动组172，所述传动组172驱动所述输出组173；
如图4所示，所述输出组173包括从动环1731和拉杆1732，所述从动环1731活套在旋翼轴上，所述拉杆1732一端和所述从动环1731铰接，所述拉杆1732另一端和所述支杆a21铰接；
所述传动组172驱动所述从动环1731竖直运动。
如图3所示，所述传动组172包括主动环1721、转动连杆1722、第一摆动连杆1723、中间连杆1724、第二摆动连杆1725和固定座1726，所述主动环1721活套在旋翼轴上，所述转动连杆1722、所述第一摆动连杆1723、所述中间连杆1724和第二摆动连杆1725依次首尾铰接；
所述转动连杆1722和所述舵机171的输出轴垂直且固定连接，所述第二摆动连杆1725和所述固定座1726铰接，所述中间连杆1724和所述主动环1721通过销轴17241转动连接，所述销轴17241垂直于旋翼轴。
如图3所示，所述中间连杆1724有两个，且两个所述中间连杆1724均为弧状结构，两个所述中间连杆1724均通过销轴17241转动连接在所述主动环1721上，且所述销轴17241穿过所述中间连杆1724的中点，两个所述中间连杆1724相互固定形成一个套环，所述套环套在所述主动环1721外。
在其他结构都相同的情况下，下螺旋桨14的实施方式一，如图2、图6所示，所述下螺旋桨14为变距螺旋桨，所述下螺旋桨14通过变距组件17控制变距，且所述上螺旋桨11和所述下螺旋桨14均单独配置一个所述变距组件17控制变距。
在其他结构都相同的情况下，下螺旋桨14的实施方式二，如图1、图5所示，所述下螺旋桨14为定距螺旋桨。
工作原理：发动机3启动，发动机3同时带动所有的传动轴5转动，一个传动轴5带动一个上锥齿轮13和一个下锥齿轮16转动，上锥齿轮13和下锥齿轮16的转动方向相反，上锥齿轮13带动上螺旋桨11转动，下锥齿轮16带动下螺旋桨14转动，在需要变距调节时，控制舵机转动，传动组传送动力给输出组，输出组控制旋翼夹自转，从而实现变距桨叶的翻转，实现变距调节。

Claims (10)

1.一种共轴双桨反向旋翼机构，其特征在于：包括上螺旋桨(11)、上旋翼轴(12)、上锥齿轮(13)、下螺旋桨(14)、下旋翼轴(15)和下锥齿轮(16)；
所述上螺旋桨(11)固定在所述上旋翼轴(12)的上端，所述上锥齿轮(13)固套在所述上旋翼轴(12)的下端；
所述下螺旋桨(14)固定在所述下旋翼轴(15)的下端，所述下锥齿轮(16)固套在所述下旋翼轴(15)的上端；
所述上旋翼轴(12)和所述下旋翼轴(15)共轴线，且所述上旋翼轴(12)和所述下旋翼轴(15)之间隔空设置；
所述上螺旋桨(11)为变距螺旋桨，所述上螺旋桨(11)通过变距组件(17)控制变距。
2.根据权利要求1所述的一种共轴双桨反向旋翼机构，其特征在于：所述下螺旋桨(14)为变距螺旋桨，所述下螺旋桨(14)通过变距组件(17)控制变距，且所述上螺旋桨(11)和所述下螺旋桨(14)均单独配置一个所述变距组件(17)控制变距。
3.根据权利要求1所述的一种共轴双桨反向旋翼机构，其特征在于：所述下螺旋桨(14)为定距螺旋桨。
4.根据权利要求1-3任一所述的一种共轴双桨反向旋翼机构，其特征在于：所述变距螺旋桨均包括旋翼头(a1)、旋翼夹(a2)和变距桨叶(a3)；
所述旋翼头(a1)固定在旋翼轴一端；
所述旋翼夹(a2)一端卡在所述旋翼头(a1)内，且所述旋翼夹(a2)和所述旋翼头(a1)转动连接，所述变距桨叶(a3)固定在所述旋翼夹(a2)的另一端，一个所述旋翼夹(a2)和一个所述变距桨叶(a3)形成一个固定叶片，一个所述旋翼夹(a2)对应两个所述固定叶片，且两个所述固定叶片在同一直线上，两个所述固定叶片垂直于旋翼轴。
5.根据权利要求4所述的一种共轴双桨反向旋翼机构，其特征在于：所述旋翼夹(a2)上设有支杆(a21)，所述支杆(a21)悬空固定在所述旋翼夹(a2)上；
所述变距组件(17)包括舵机(171)、传动组(172)和输出组(173)，所述舵机(171)驱动所述传动组(172)，所述传动组(172)驱动所述输出组(173)；
所述输出组(173)包括从动环(1731)和拉杆(1732)，所述从动环(1731)活套在旋翼轴上，所述拉杆(1732)一端和所述从动环(1731)铰接，所述拉杆(1732)另一端和所述支杆(a21)铰接；
所述传动组(172)驱动所述从动环(1731)竖直运动。
6.根据权利要求5所述的一种共轴双桨反向旋翼机构，其特征在于：所述传动组(172)包括主动环(1721)、转动连杆(1722)、第一摆动连杆(1723)、中间连杆(1724)、第二摆动连杆(1725)和固定座(1726)，所述主动环(1721)活套在旋翼轴上，所述转动连杆(1722)、所述第一摆动连杆(1723)、所述中间连杆(1724)和第二摆动连杆(1725)依次首尾铰接；
所述转动连杆(1722)和所述舵机(171)的输出轴垂直且固定连接，所述第二摆动连杆(1725)和所述固定座(1726)铰接，所述中间连杆(1724)和所述主动环(1721)通过销轴(17241)转动连接，所述销轴(17241)垂直于旋翼轴。
7.根据权利要求6所述的一种共轴双桨反向旋翼机构，其特征在于：所述中间连杆(1724)有两个，且两个所述中间连杆(1724)均为弧状结构，两个所述中间连杆(1724)均通过销轴(17241)转动连接在所述主动环(1721)上，且所述销轴(17241)穿过所述中间连杆(1724)的中点，两个所述中间连杆(1724)相互固定形成一个套环，所述套环套在所述主动环(1721)外。
8.一种利用权力要求5-7任一所述共轴双桨反向旋翼机构的飞行器，其特征在于：还包括舱体(2)、发动机(3)、机臂(4)和传动轴(5)，所述机臂(4)固定在所述舱体(2)上，所述发动机(3)输出端为锥齿轮结构，所述传动轴(5)两末端均为锥齿轮结构，所述发动机(3)驱动所述传动轴(5)转动，所述传动轴(5)驱动所述上锥齿轮(13)和所述下锥齿轮(16)；
所述传动轴(5)安装在所述机臂(4)上，所述机臂(4)和所述传动轴(5)均不止一个；
所述上旋翼轴(12)和所述下旋翼轴(15)均通过轴承固定在所述机臂(4)末端，所述舵机和所述固定块均固定安装在所述机臂(4)上。
9.根据权利要求8所述的一种飞行器，其特征在于：一个所述机臂(4)对应一个所述传动轴(5)，一个所述传动轴(5)分别和所述上锥齿轮(13)、所述下锥齿轮(16)啮合。
10.根据权利要求9所述的一种飞行器，其特征在于：各个所述传动轴(5)均由一个发动机(3)驱动。
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