CN115384765B

CN115384765B - 旋翼无人机驱动装置及其装配方法

Info

Publication number: CN115384765B
Application number: CN202211341783.0A
Authority: CN
Inventors: 姚远; 张海钏; 罗嘉敏; 刘畅
Original assignee: Sichuan Rongyuan Geo Survey Technology Co ltd
Current assignee: Sichuan Rongyuan Geo Survey Technology Co ltd
Priority date: 2022-10-31
Filing date: 2022-10-31
Publication date: 2023-03-24
Anticipated expiration: 2042-10-31
Also published as: CN116331543A; CN115384765A; CN116331543B

Abstract

本发明公开了一种旋翼无人机驱动装置及其装配方法，包括机架，机架上设置有用于安装驱动电机的安装槽，所述驱动电机的底部安装有半球形底座，安装槽底部设置有半球形凹槽，半球形凹槽的半径大于半球形底座的半径，半球形底座与半球形凹槽活动接触，安装槽的侧壁设置有两个安装孔，两个安装孔的轴线夹角为90°，安装孔内活动插接有推杆，推杆的一端与液压缸的驱动端连接，推杆的另一端通过万向节与插头连接，驱动电机的侧壁上设置有两个与插头插接配合的插孔，驱动电机的输出轴上设置有限位块，旋翼桨叶插接在输出轴上之后压接在限位块上，旋翼桨叶上方通过螺母进行固定限位。本发明实现了大体积桨叶旋翼机在强风环境下的正常使用。

Description

旋翼无人机驱动装置及其装配方法

技术领域

本发明涉及无人机技术领域，尤其是一种旋翼无人机驱动装置及其装配方法。

背景技术

无人机是近些年来快速发展的一种新兴飞行器，凭借着使用门槛低、灵活性高、适用范围广等诸多优点，无人机在农业、遥感测绘、森林消防、视频拍摄等领域被广泛使用。其中，旋翼无人机是使用最广泛地一种无人机。为了满足无人机抗冲击、携带运输方便的要求，旋翼无人机的旋翼桨叶通常采用可拆卸的方式与无人机本体安装，且桨叶通常采取高韧性的柔性材料制成。但是，这种旋翼无人机为了保证在强风环境下的飞行稳定性，桨叶体积不能过大，这就导致由于桨叶体积的限制而影响旋翼无人机本身的动力性能。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种旋翼无人机驱动装置及其装配方法，能够解决现有技术的不足，实现大体积桨叶旋翼机在强风环境下的正常使用。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。

一种旋翼无人机驱动装置，包括机架，机架上设置有用于安装驱动电机的安装槽，所述驱动电机的底部安装有半球形底座，安装槽底部设置有半球形凹槽，半球形凹槽的半径大于半球形底座的半径，半球形底座与半球形凹槽活动接触，安装槽的侧壁设置有两个安装孔，两个安装孔的轴线夹角为90°，安装孔内活动插接有推杆，推杆的一端与液压缸的驱动端连接，推杆的另一端通过万向节与插头连接，驱动电机的侧壁上设置有两个与插头插接配合的插孔，驱动电机的输出轴上设置有限位块，旋翼桨叶插接在输出轴上之后压接在限位块上，旋翼桨叶上方通过螺母进行固定限位。

作为优选，所述旋翼桨叶包括两个叶根部和两个叶尖部，每一组叶根部和叶尖部之间收尾依次连接有若干个中间部。

作为优选，所述叶根部的一端设置有与输出轴套接的环形部，环形部的一侧设置有限位部，叶根部的另一端设置有第一凸起部，叶根部内活动设置有第一刚性加强片，第一刚性加强片的一端位于第一凸起部的侧壁外侧。

作为优选，所述中间部的一端设置有第一凹陷部，中间部的另一端设置有第二凸起部，中间部内活动设置有第二刚性加强片，第二刚性加强片的一端位于第二凸起部的侧壁外侧，第二刚性加强片的另一端位于第一凹陷部的侧壁内侧。

作为优选，所述叶尖部的一端设置有第二凹陷部，叶尖部内活动设置有第三刚性加强片，第三刚性加强片的一端位于第二凹陷部的侧壁内侧。

作为优选，所述叶根部与中间部之间、中间部与中间部之间、中间部与叶尖部之间均使用一个螺钉进行固定连接。

作为优选，所述安装槽顶部活动安装有顶盖，顶盖与驱动电机压接配合，顶盖顶面设置有环形槽，环形槽内滑动卡接有滑块，叶根部底面设置有通孔，通孔内活动安装有连杆，连杆的一端与第一刚性加强片铰接，连杆的另一端与滑块铰接。

一种旋翼无人机驱动装置的装配方法，包括以下步骤：

A、将驱动电机放置于安装槽中，使用插头与驱动电机上的插孔插接配合；

B、组装旋翼桨叶；

C、将组装好的旋翼桨叶安装在输出轴上，使用螺母进行固定限位。

采用上述技术方案所带来的有益效果在于：本发明通过设计可双维度调整方向的驱动电机装结构，实现在飞行过程中对旋翼桨叶角度的实时微调，从而通过改变无人机驱动力的方向有效抵消强风对机身带来的扰动。为了解决大体积桨叶在强风中容易出现型变得问题，本发明在兼顾桨叶拆卸功能的同时通过设计首尾压接的刚性加强片，在桨叶旋转过程中利用自身产生的离心力加强相邻刚性加强件之间的压接力，从而提高桨叶整体的抗扭刚性。由于通过刚性加强件提高了旋翼桨叶的抗扭刚性，从而可以减少用于固定连接桨叶的螺钉数量，每个连接位置使用仅使用一个螺钉进行固定，不仅简化了桨叶的组装操作过程，更为重要的是可以避免多个螺钉先后旋转固定时对桨叶不同部位产生的扭转应力和错位。同时，通过在第一刚性加强片和顶盖之间安装连杆，利用旋翼桨叶旋转过程中产生的离心力通过顶盖对驱动电机施加一对相互平衡的横向作用力，从而提高驱动电机的横向稳定性。

附图说明

图1是本发明一个具体实施方式的结构图。

图2是本发明一个具体实施方式中旋翼桨叶单侧的结构图。

图3是本发明一个具体实施方式中叶根部的结构图。

图4是本发明一个具体实施方式中中间部的结构图。

图5是本发明一个具体实施方式中叶尖部的结构图。

图6是本发明一个具体实施方式中第二刚性加强片端部的局部放大图。

具体实施方式

参考图1-6，本发明一个具体实施方式包括机架1，机架1上设置有用于安装驱动电机2的安装槽3，所述驱动电机2的底部安装有半球形底座4，安装槽3底部设置有半球形凹槽5，半球形凹槽5的半径大于半球形底座4的半径，半球形底座4与半球形凹槽5活动接触，安装槽3的侧壁设置有两个安装孔6，两个安装孔6的轴线夹角为90°，安装孔6内活动插接有推杆7，推杆7的一端与液压缸8的驱动端连接，推杆7的另一端通过万向节9与插头10连接，驱动电机2的侧壁上设置有两个与插头10插接配合的插孔11，驱动电机2的输出轴12上设置有限位块32，旋翼桨叶13插接在输出轴12上之后压接在限位块32上，旋翼桨叶13上方通过螺母14进行固定限位。旋翼桨叶13包括两组首尾连接叶根部15、中间部17和叶尖部16（在其它使用环境中，可以任意选择不同形状的叶根部15和叶尖部16以及选择不同数量的中间部17）。叶根部15的一端设置有与输出轴12套接的环形部18，环形部18的一侧设置有限位部19，叶根部15的另一端设置有第一凸起部20，叶根部15内活动设置有第一刚性加强片21，第一刚性加强片21的一端位于第一凸起部20的侧壁外侧。中间部17的一端设置有第一凹陷部22，中间部17的另一端设置有第二凸起部23，中间部17内活动设置有第二刚性加强片24，第二刚性加强片24的一端位于第二凸起部23的侧壁外侧，第二刚性加强片24的另一端位于第一凹陷部22的侧壁内侧。叶尖部16的一端设置有第二凹陷部25，叶尖部16内活动设置有第三刚性加强片26，第三刚性加强片26的一端位于第二凹陷部25的侧壁内侧。叶根部15与中间部17之间、中间部17与叶尖部16之间均使用一个螺钉33进行固定连接。安装槽3顶部活动安装有顶盖27，顶盖27与驱动电机2压接配合，顶盖27顶面设置有环形槽28，环形槽28内滑动卡接有滑块29，叶根部15底面设置有通孔30，通孔30内活动安装有连杆31，连杆31的一端与第一刚性加强片21铰接，连杆31的另一端与滑块29铰接。

另外，第一刚性加强片21、第二刚性加强片24和第三刚性加强片26的端部分别设置有防滑接触部34。相邻刚性加强片上的防滑接触部34相互接触，可以提高相邻刚性加强片之间压接固定的稳定性。

一种上述旋翼无人机驱动装置的装配方法，包括以下步骤：

A、将驱动电机2放置于安装槽3中，使用插头10与驱动电机2上的插孔11插接配合，然后安装顶盖27；

B、将叶根部15、中间部17和叶尖部16通过第一凸起部20与第一凹陷部22的配合或第二凸起部23与第一凹陷部22的配合或第二凹陷部25与第二凸起部23的配合进行组装，然后使用螺钉33进行固定连接；

C、将组装好的旋翼桨叶13安装在输出轴12上，两个叶根部15上的限位部19相互插接，使用连杆31将第一刚性加强片21与滑块29连接，使用螺母14进行固定限位。

在旋翼无人机飞行过程中，通过两个液压缸8的伸缩控制可以精确调整驱动电机2的角度，从而在遭遇强风时可以通过改变旋翼桨叶13角度来保持机身平衡。在旋翼桨叶13旋转的过程中，离心力会使得第一刚性加强片21、第二刚性加强片24和第三刚性加强片26之间产生朝向旋翼桨叶13外侧的挤压力，提高不同刚性加强片之间的压接牢固度，从而提高桨叶整体的抗扭刚性。上述离心力通过一对连杆31施加在顶盖27上，进而使得驱动电机2收到一组方向相反的水平拉力，从而提高驱动电机的横向稳定性。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims

1.一种旋翼无人机驱动装置，包括机架（1），机架（1）上设置有用于安装驱动电机（2）的安装槽（3），其特征在于：所述驱动电机（2）的底部安装有半球形底座（4），安装槽（3）底部设置有半球形凹槽（5），半球形凹槽（5）的半径大于半球形底座（4）的半径，半球形底座（4）与半球形凹槽（5）活动接触，安装槽（3）的侧壁设置有两个安装孔（6），两个安装孔（6）的轴线夹角为90°，安装孔（6）内活动插接有推杆（7），推杆（7）的一端与液压缸（8）的驱动端连接，推杆（7）的另一端通过万向节（9）与插头（10）连接，驱动电机（2）的侧壁上设置有两个与插头（10）插接配合的插孔（11），驱动电机（2）的输出轴（12）上设置有限位块（32），旋翼桨叶（13）插接在输出轴（12）上之后压接在限位块（32）上，旋翼桨叶（13）上方通过螺母（14）进行固定限位；旋翼桨叶（13）包括两个叶根部（15）和两个叶尖部（16），每一组叶根部（15）和叶尖部（16）之间收尾依次连接有若干个中间部（17）；叶根部（15）的一端设置有与输出轴（12）套接的环形部（18），环形部（18）的一侧设置有限位部（19），叶根部（15）的另一端设置有第一凸起部（20），叶根部（15）内活动设置有第一刚性加强片（21），第一刚性加强片（21）的一端位于第一凸起部（20）的侧壁外侧；中间部（17）的一端设置有第一凹陷部（22），中间部（17）的另一端设置有第二凸起部（23），中间部（17）内活动设置有第二刚性加强片（24），第二刚性加强片（24）的一端位于第二凸起部（23）的侧壁外侧，第二刚性加强片（24）的另一端位于第一凹陷部（22）的侧壁内侧；叶尖部（16）的一端设置有第二凹陷部（25），叶尖部（16）内活动设置有第三刚性加强片（26），第三刚性加强片（26）的一端位于第二凹陷部（25）的侧壁内侧；叶根部（15）与中间部（17）之间、中间部（17）与中间部（17）之间、中间部（17）与叶尖部（16）之间均使用一个螺钉（33）进行固定连接；安装槽（3）顶部活动安装有顶盖（27），顶盖（27）与驱动电机（2）压接配合，顶盖（27）顶面设置有环形槽（28），环形槽（28）内滑动卡接有滑块（29），叶根部（15）底面设置有通孔（30），通孔（30）内活动安装有连杆（31），连杆（31）的一端与第一刚性加强片（21）铰接，连杆（31）的另一端与滑块（29）铰接。

2.一种权利要求1所述的旋翼无人机驱动装置的装配方法，其特征在于包括以下步骤：

A、将驱动电机（2）放置于安装槽（3）中，使用插头（10）与驱动电机（2）上的插孔（11）插接配合；

B、组装旋翼桨叶（13）；

C、将组装好的旋翼桨叶（13）安装在输出轴（12）上，使用螺母（14）进行固定限位。