CN110615094A - 一种多轴多向倾转式多旋翼飞行器传动*** - Google Patents

Abstract

一种多轴多向倾转式多旋翼飞行器传动***，包括发动机（1）、第一分动箱（2）、第二分动箱（3）、第三分动箱（4）、旋翼倾转装置（5）和传动轴倾转装置（6），第一分动箱（2）上十字对称设有四个第一传动轴臂（10），四个第一传动轴臂（10）内分别设有第一传动轴（11），发动机（1）的输出轴通过第一分动箱（2）齿轮驱动四个第一传动轴（11）转动；第一传动轴臂（10）的输出端设有第二分动箱（3），第二分动箱（3）上对称设有两个第二传动轴臂（20），两个第二传动轴臂（20）内分别设有第二传动轴（21），本发明既能实现旋翼飞机的垂直起降，又具备倾转旋翼机和多旋翼无人机的灵活、机动、平稳等优点。

Description

一种多轴多向倾转式多旋翼飞行器传动***

技术领域

本发明涉及飞行器技术领域，具体涉及一种多轴多向倾转式多旋翼飞行器传动***。

背景技术

目前，能应用到救援抢险、投送运输、勘察航拍等低空域飞行方面的旋翼直升机或旋翼无人机，它们可以垂直起降，准确悬停在特定的位置上空进行必要的工作，而这些主要的旋翼飞行器的设计绝大多数都是用一个动力装置驱动一个旋翼来为该飞行器提供飞行升力，单旋翼、多旋翼、倾转旋翼飞行器都是一样；单旋翼飞行器一般是燃油动力驱动的直升飞机，它螺旋桨叶长，起飞重量大，但旋翼产生的下行气流部分被机身阻挡，能耗高，稳定性和安全性不高，起飞常常受到很多气候和环境等条件限制，一旦旋翼或动力故障即是机毁人亡；而多旋翼飞行器多应用在小型无人飞机上，每个旋翼用一个动力装置来驱动，多为电动驱动，且不能实现旋翼倾转，电力续航时间有限，还无法运输大重量货物，多旋翼飞行器比单旋翼飞行器飞行更稳当、更安全、更节能、操控更灵活、应用更广泛，但是，市面上用一个动力装置驱动多旋翼多角度倾转并能做多姿态灵活飞控的多旋翼飞行器是个空白。

发明内容

本发明的目的就是针对上述之不足，而提供一种多轴多向倾转式多旋翼飞行器传动***。

本发明包括发动机、第一分动箱、第二分动箱、第三分动箱、旋翼倾转装置和传动轴倾转装置，第一分动箱上十字对称设有四个第一传动轴臂，四个第一传动轴臂内分别设有第一传动轴，发动机的输出轴通过第一分动箱齿轮驱动四个第一传动轴转动；第一传动轴臂的输出端设有第二分动箱，第二分动箱上对称设有两个第二传动轴臂，两个第二传动轴臂内分别设有第二传动轴，第一传动轴的输出端通过第二分动箱齿轮驱动两个第二传动轴转动；第二传动轴臂的输出端设有第三分动箱，第三分动箱上设有第三传动轴臂，第三传动轴臂内设有第三传动轴，第二传动轴的输出端通过第三分动箱齿轮驱动第三传动轴转动，第三传动轴输出端设有旋翼倾转装置，旋翼倾转装置包括桨毂套筒、一对桨叶和四个桨毂套筒控制液压缸，一对桨叶对称安装在桨毂套筒顶部，桨毂套筒内靠近顶部一端通过万向联轴器和第三传动轴连接，万向联轴器的一端固接在桨毂套筒内，另一端固接在第三传动轴上，桨毂套筒内靠近底部一端通过四个桨毂套筒控制液压缸和第三传动轴臂连接，四个桨毂套筒控制液压缸呈十字对称安装在第三传动轴臂上，桨毂套筒控制液压缸的活塞杆上设有弹簧缓冲器，弹簧缓冲器的一端设有滚子，并通过滚子和桨毂套筒内壁活动配合，位于桨毂套筒控制液压缸上方的第三传动轴臂上十字对称设有四个辅助平衡弹簧缓冲器，辅助平衡弹簧缓冲器一端设有滚子，并通过滚子和桨毂套筒内壁活动配合；第二分动箱和第一传动轴臂衔接处设有传动轴倾转装置，传动轴倾转装置包括齿轮盘和齿轮盘驱动电机，第二分动箱通过轴套活动安装在第一传动轴臂上，齿轮盘固定安装在第二分动箱的轴套上，齿轮盘驱动电机的输出端设有与齿轮盘配合使用的传动齿轮，齿轮盘驱动电机固定安装在第一传动轴臂上，并通过齿轮驱动第二分动箱以第一传动轴臂为轴心转动。

所述发动机的输出轴、第一传动轴、第二传动轴和第三传动轴之间均通过锥形齿轮传动，第一分动箱内设有四个呈十字分布的锥形齿轮，且相邻的两个锥形齿轮之间相互啮合，四个呈十字分布的锥形齿轮分别对应四个第一传动轴，相对的其中两个第一传动轴上还设有同轴的第一传动锥形大齿轮，发动机的输出轴上设有与这两个第一传动锥形大齿轮配合使用的主传动锥形齿轮；第二分动箱内呈T形分布设有三个锥形齿轮，三个锥形齿轮分别对应第一传动轴的输出端和两个第二传动轴的输入端，第一传动轴输出端的锥形齿轮带动其他两个第二传动轴输入端的锥形齿轮转动；第三分动箱内设有两个锥形齿轮传动，其中一个锥形齿轮对应第二传动轴的输出端，另一个锥形齿轮对应第三传动轴的输入端。

所述第一传动轴臂上还设有电磁限位杆，传动轴倾转装置的齿轮盘上开有与电磁限位杆配合使用的限位孔。

本发明优点是：本发明既能实现旋翼飞机的垂直起降，又具备倾转旋翼机和多旋翼无人机的灵活、机动、平稳等优点；旋翼倾斜角度的改变方法是在桨毂套筒内完成的，比传统旋翼飞机拉杆式控制倾斜旋翼更安全，风阻更小；传动轴多向倾转装置设计巧妙，飞行工况适应性广，飞行功效高还节能，两种倾转模式配合使用，更能实现多维度高灵活多姿态控制飞行。

附 图 说 明

图1是本发明结构示意图。

图2是本发明的各传动轴齿轮传动示意图。

图3是本发明旋翼倾转装置结构示意图。

图4是本发明传动轴倾转装置结构示意图。

图5是本发明第一分动箱内齿轮传动示意图。

图6是本发明图5齿轮传动分解示意图。

图7是本发明升降飞行传动轴倾转位置示意图。

图8是本发明前进飞行传动轴倾转位置示意图。

图9是本发明后退飞行传动轴倾转位置示意图。

图10是本发明向右飞行传动轴倾转位置示意图。

图11是本发明向左飞行传动轴倾转位置示意图。

图12是本发明逆时针飞行旋翼倾转位置示意图。

图13是本发明顺时针飞行旋翼倾转位置示意图。

具体实施方式

如附图所示，本发明包括发动机1、第一分动箱2、第二分动箱3、第三分动箱4、旋翼倾转装置5和传动轴倾转装置6，第一分动箱2上十字对称设有四个第一传动轴臂10，四个第一传动轴臂10内分别设有第一传动轴11，发动机1的输出轴通过第一分动箱2齿轮驱动四个第一传动轴11转动；第一传动轴臂10的输出端设有第二分动箱3，第二分动箱3上对称设有两个第二传动轴臂20，两个第二传动轴臂20内分别设有第二传动轴21，第一传动轴11的输出端通过第二分动箱3齿轮驱动两个第二传动轴21转动；第二传动轴臂20的输出端设有第三分动箱4，第三分动箱4上设有第三传动轴臂25，第三传动轴臂25内设有第三传动轴26，第二传动轴21的输出端通过第三分动箱4齿轮驱动第三传动轴26转动，第三传动轴26输出端设有旋翼倾转装置5，旋翼倾转装置5包括桨毂套筒30、一对桨叶31和四个桨毂套筒控制液压缸32，一对桨叶31对称安装在桨毂套筒30顶部，桨毂套筒30内靠近顶部一端通过万向联轴器35和第三传动轴26连接，万向联轴器35的一端固接在桨毂套筒30内，另一端固接在第三传动轴26上，桨毂套筒30内靠近底部一端通过四个桨毂套筒控制液压缸32和第三传动轴臂25连接，四个桨毂套筒控制液压缸32呈十字对称安装在第三传动轴臂25上，桨毂套筒控制液压缸32的活塞杆上设有弹簧缓冲器36，弹簧缓冲器36的一端设有滚子，并通过滚子和桨毂套筒30内壁活动配合，位于桨毂套筒控制液压缸32上方的第三传动轴臂25上十字对称设有四个辅助平衡弹簧缓冲器38，辅助平衡弹簧缓冲器38一端设有滚子，并通过滚子和桨毂套筒30内壁活动配合；第二分动箱3和第一传动轴臂10衔接处设有传动轴倾转装置6，传动轴倾转装置6包括齿轮盘12和齿轮盘驱动电机13，第二分动箱3通过轴套活动安装在第一传动轴臂10上，齿轮盘12固定安装在第二分动箱3的轴套上，齿轮盘驱动电机13的输出端设有与齿轮盘12配合使用的传动齿轮，齿轮盘驱动电机13固定安装在第一传动轴臂10上，并通过齿轮驱动第二分动箱3以第一传动轴臂10为轴心转动。

所述发动机1的输出轴、第一传动轴11、第二传动轴21和第三传动轴26之间均通过锥形齿轮传动，第一分动箱2内设有四个呈十字分布的锥形齿轮，且相邻的两个锥形齿轮之间相互啮合，四个呈十字分布的锥形齿轮分别对应四个第一传动轴11，相对的其中两个第一传动轴11上还设有同轴的第一传动锥形大齿轮，发动机1的输出轴上设有与这两个第一传动锥形大齿轮配合使用的主传动锥形齿轮；第二分动箱3内呈T形分布设有三个锥形齿轮，三个锥形齿轮分别对应第一传动轴11的输出端和两个第二传动轴21的输入端，第一传动轴11输出端的锥形齿轮带动其他两个第二传动轴21输入端的锥形齿轮转动；第三分动箱4内设有两个锥形齿轮传动，其中一个锥形齿轮对应第二传动轴21的输出端，另一个锥形齿轮对应第三传动轴26的输入端。

所述第一传动轴臂10上还设有电磁限位杆28，传动轴倾转装置6的齿轮盘12上开有与电磁限位杆28配合使用的限位孔。

工作方式和原理：发动机1的动力输出端主传动锥形齿轮带动两个第一传动锥形大齿轮转动，两个第一传动锥形大齿轮固定安装在对应的两个第一传动轴11上，第一分动箱2内的四个呈十字分布的锥形齿轮带动对应的四个第一传动轴11转动，相对的两个第一传动轴11转动方向相反，每个第一传动轴11再带动两个第二传动轴21转动，两个第二传动轴21转动的方向相反，第二传动轴21带动对应的第三传动轴26转动，即每组两个第三传动轴26上的桨叶31转动方向相反，转速同步，每个第一传动轴臂10对应的两个旋翼倾转装置5为一组并保持同步控制。桨毂套筒30以第三传动轴臂25为轴心在转动的时候，通过任意一个桨毂套筒控制液压缸32顶伸使桨毂套筒30向相反的方向倾斜，从而改变桨叶31旋转的力矩倾角，从而来控制飞行姿态和方向；弹簧缓冲器36和辅助平衡弹簧缓冲器38与桨毂套筒30内壁活动配合工作，使旋翼倾转装置5平稳旋转。传动轴倾转装置6控制对应的第二分动箱3整体以第一传动轴臂10为轴心旋转摆动，通过对每个第一传动轴臂10上相对的两个传动轴倾转装置6做同向或反向同步倾转控制，能使飞行器做大机动方向控制，传动轴倾转装置6和旋翼倾转装置5同步配合使用，可使得飞行姿态和方向控制更加机动灵敏高效。

Claims (3)

1.一种多轴多向倾转式多旋翼飞行器传动***，其特征在于它包括发动机（1）、第一分动箱（2）、第二分动箱（3）、第三分动箱（4）、旋翼倾转装置（5）和传动轴倾转装置（6），第一分动箱（2）上十字对称设有四个第一传动轴臂（10），四个第一传动轴臂（10）内分别设有第一传动轴（11），发动机（1）的输出轴通过第一分动箱（2）齿轮驱动四个第一传动轴（11）转动；第一传动轴臂（10）的输出端设有第二分动箱（3），第二分动箱（3）上对称设有两个第二传动轴臂（20），两个第二传动轴臂（20）内分别设有第二传动轴（21），第一传动轴（11）的输出端通过第二分动箱（3）齿轮驱动两个第二传动轴（21）转动；第二传动轴臂（20）的输出端设有第三分动箱（4），第三分动箱（4）上设有第三传动轴臂（25），第三传动轴臂（25）内设有第三传动轴（26），第二传动轴（21）的输出端通过第三分动箱（4）齿轮驱动第三传动轴（26）转动，第三传动轴（26）输出端设有旋翼倾转装置（5），旋翼倾转装置（5）包括桨毂套筒（30）、一对桨叶（31）和四个桨毂套筒控制液压缸（32），一对桨叶（31）对称安装在桨毂套筒（30）顶部，桨毂套筒（30）内靠近顶部一端通过万向联轴器（35）和第三传动轴（26）连接，万向联轴器（35）的一端固接在桨毂套筒（30）内，另一端固接在第三传动轴（26）上，桨毂套筒（30）内靠近底部一端通过四个桨毂套筒控制液压缸（32）和第三传动轴臂（25）连接，四个桨毂套筒控制液压缸（32）呈十字对称安装在第三传动轴臂（25）上，桨毂套筒控制液压缸（32）的活塞杆上设有弹簧缓冲器（36），弹簧缓冲器（36）的一端设有滚子，并通过滚子和桨毂套筒（30）内壁活动配合，位于桨毂套筒控制液压缸（32）上方的第三传动轴臂（25）上十字对称设有四个辅助平衡弹簧缓冲器（38），辅助平衡弹簧缓冲器（38）一端设有滚子，并通过滚子和桨毂套筒（30）内壁活动配合；第二分动箱（3）和第一传动轴臂（10）衔接处设有传动轴倾转装置（6），传动轴倾转装置（6）包括齿轮盘（12）和齿轮盘驱动电机（13），第二分动箱（3）通过轴套活动安装在第一传动轴臂（10）上，齿轮盘（12）固定安装在第二分动箱（3）的轴套上，齿轮盘驱动电机（13）的输出端设有与齿轮盘（12）配合使用的传动齿轮，齿轮盘驱动电机（13）固定安装在第一传动轴臂（10）上，并通过齿轮驱动第二分动箱（3）以第一传动轴臂（10）为轴心转动。

2.根据权利要求1所述的一种多轴多向倾转式多旋翼飞行器传动***，其特征在于所述发动机（1）的输出轴、第一传动轴（11）、第二传动轴（21）和第三传动轴（26）之间均通过锥形齿轮传动，第一分动箱（2）内设有四个呈十字分布的锥形齿轮，且相邻的两个锥形齿轮之间相互啮合，四个呈十字分布的锥形齿轮分别对应四个第一传动轴（11），相对的其中两个第一传动轴（11）上还设有同轴的第一传动锥形大齿轮，发动机（1）的输出轴上设有与这两个第一传动锥形大齿轮配合使用的主传动锥形齿轮；第二分动箱（3）内呈T形分布设有三个锥形齿轮，三个锥形齿轮分别对应第一传动轴（11）的输出端和两个第二传动轴（21）的输入端，第一传动轴（11）输出端的锥形齿轮带动其他两个第二传动轴（21）输入端的锥形齿轮转动；第三分动箱（4）内设有两个锥形齿轮传动，其中一个锥形齿轮对应第二传动轴（21）的输出端，另一个锥形齿轮对应第三传动轴（26）的输入端。

3.根据权利要求（1）所述的一种多轴多向倾转式多旋翼飞行器传动***，其特征在于所述第一传动轴臂（10）上还设有电磁限位杆（28），传动轴倾转装置（6）的齿轮盘（12）上开有与电磁限位杆（28）配合使用的限位孔。