CN100415602C - 非对称桨叶变距装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种微型旋翼飞行器用的非对称桨叶变距装置，它包括由电机经齿轮减速机构和螺旋桨轴驱动固定连接桨叶的桨毂，其特征在于所述的螺旋桨轴上端部固定连接一根横杆，横杆的一端固定连接一根弹性连杆，弹性连杆的上端部与所述的桨毂固定连接，而所述的桨毂的中心孔与所述的螺旋桨轴顶端之间以有效间隙松动配合连接。当电机突然加速转动所产生的力通过减速齿轮对、螺旋桨轴、横杆，使弹性连杆的下端扭矩增大，而和弹性连杆上端相连的螺旋桨会在旋翼惯性力和低雷诺数下的空气动力的作用下抵抗弹性连杆下端增大的扭矩，从而使弹性连杆产生变形，此变形带动旋翼绕桨叶轴线方向转动而改变安装角，达到变距的目的。由于弹性连杆只和单边桨叶通过刚性相连，桨距角会从连接端的最大值递减到非连接端的最小值，因而呈现变距的非对称性。本发明的桨叶变距装置和传统的桨叶变距装置相比，结构简单、重量轻、体积小，易实现旋翼飞行器的微型化。

Description

非对称桨叶变距装置
技术领域
本发明涉及一种微型旋翼飞行器的桨叶变距装置，特别是一种非对称桨叶变距装置。
背景技术
目前，旋翼飞行器的变距机理为机械变距。传统的机械变距系统主要由外环和内环组成，两环之间夹有滚珠或滚针，在外环上，有几根变距拉杆分别与各片桨叶的变距摇臂连接，外环是与旋翼一道旋转的，而内环是与万向接头连接的，万向接头固定在套筒上，内环虽不能和旋翼一起旋转，但能和套筒一道在旋转轴上进行上下移动，套筒通过连杆、传动杆与油门变距杆相连，内环通过连杆、传动杆与驾驶杆相连，由于内环与万向接头连接，故可以向任意方向倾斜，根据驾驶杆的操纵，就能使旋翼锥体向所需的方向倾斜，这就实现了直升机向前、后、左、右各个方向的飞行。这套传统的机械变距方法非常复杂，包括多个驱动器、油门变距杆、传动杆、几根连杆、套筒、内外环、拨杆、万向接头、几套变距拉杆和变距摇臂等复杂的变距机构，无法做小，因而成了微型旋翼飞行器发展的瓶颈。
发明内容
本发明的目的在于提出一种新的非对称桨叶变距装置，它结构简单、重量轻、体积小，易实现旋翼飞行器的微型化。
本发明的构思是：螺旋桨通过弹性连杆在电机驱动下正常旋转，当电机突然加速转动的瞬间，有一个加速度，会产生额外的力，该力通过减速齿轮对、螺旋桨轴、横杆，传递到弹性连杆，使弹性连杆的下端扭矩增大，而弹性连杆上端由于惯性作用，所受的力将保持不变，这样弹性连杆的上下两端在电机加速瞬间所受的力差将产生变形，此变形又会螺旋桨的桨距角发生变化，达到桨叶变距的目的。
根据上述构思，本发明采用如下技术方案：
一种非对称桨叶变距装置，包括由电机经齿轮减速机构和螺旋桨轴驱动固定连接桨叶的桨毂，其特征在于所述的螺旋桨轴上端部固定连接一根横杆，横杆的一端固定连接一根弹性连杆，弹性连杆的上端部与所述的桨毂固定连接，弹性连杆只和桨叶刚性相连，而所述的桨毂的中心孔与所述的螺旋桨轴顶端之间以有效间隙松动配合连接。
上述的电机与齿轮减速器和螺旋桨轴之间的连接结构是：有一个螺钉固定在一块底板上的框架，由连接在上述框架上端部的一个上轴承和安装在上述的底板上的一个下轴承支撑着上述的螺旋桨轴；上述的电机与上述的底板固定连接，上述的齿轮减速机构为固定于上述的电机输出轴上的一个小齿轮与固定连接在螺旋桨轴上的一个大齿轮相啮合。
上述的电机采用直流无刷电机。
上述的减速齿轮对都采用塑料齿轮，其中的大齿轮的齿数为77，小齿轮齿数为8。
上述的螺旋桨轴采用不锈钢轴。
上述的横杆采用工程塑料杆，并有梯形孔，以减轻质量。
上述的弹性连杆采用工程塑料杆，长厚比要大于5。
与现有机械变距技术相比，本发明具有如下显而易见的突出特点和显著优点：本发明是一种基于电机的瞬间加速通过弹性连杆的变形来进行变距的装置，通过驱动电机的加速所产生的力，经过减速齿轮对、螺旋桨轴、横杆，使弹性连杆的下端扭矩增大，而和弹性连杆上端相连的螺旋桨会在旋翼惯性力和低雷诺数下的空气动力的作用下抵抗弹性连杆下端增大的扭矩，从而使弹性连杆产生变形，此变形带动旋翼绕桨叶轴线方向转动而改变安装角，达到变距的目的。由于弹性连杆只和单边桨叶通过刚性相连，桨距角会从连接端的最大值递减到非连接端的最小值，呈现螺旋桨叶变距的非对称性。本发明装置结构简单、重量轻、体积小，仅用减速齿轮对、螺旋桨轴、横杆、弹性连杆等很少几个简单的构件来代替传统机械变距系统中的多个驱动器、油门变距杆、传动杆、几根连杆、套筒、内外环、拨杆、万向接头、几套变距拉杆和变距摇臂等复杂的变距机构，本发明的优点是显著的。
附图说明
图1是本发明的一个实施例的结构图。
图2是图1中的弹性连杆连接结构的放大图。
具体实施方式
本发明的一个优选实施例是：参见图1和图2，本非对称桨叶变距装置中，框架6由四个螺钉固定在底板3上，电机4固定在底板3上，固联在电机轴上的小齿轮5和固联在螺旋桨轴7上的大齿轮1啮合，螺旋桨轴7下端通过安装在底板3上的轴承2转动，螺旋桨轴7的中上端通过轴承8和框架6转动，螺旋桨轴7和横杆9紧配合，螺旋桨轴7的上端和桨毂12中心孔之间以有效间隙松动配合，横杆9通过螺栓10和弹性连杆11连接，弹性连杆11的上部和桨毂12固联，桨毂12上固定螺旋桨13。电机4采用直流无刷电机。齿轮对(包括小齿轮5和大齿轮1)都采用塑料齿轮。螺旋桨轴7采用不锈钢轴。横杆9采用工程塑料杆，并有梯形孔，以减轻重量。弹性连杆11采用工程塑料杆，长厚比大于5。
具体工作过程为：电机4转动，带动小齿轮5转动，又使和小齿轮5啮合的大齿轮1转动，大齿轮1又带动螺旋桨轴7转动，螺旋桨轴7再带动横杆9转动，横杆9又使弹性连杆11绕螺旋桨轴7转动，同时带动桨毂12和螺旋桨13转动，当电机在瞬间突然加速时，经过小齿轮5、大齿轮1、螺旋桨轴7、横杆9，使弹性连杆11的下端扭矩增大，而和弹性连杆11上端相连的螺旋桨13会在旋翼惯性力和低雷诺数下的空气动力的作用下抵抗弹性连杆11下端增大的扭矩，从而使弹性连杆11产生变形，此变形带动螺旋桨13绕桨叶轴线方向转动而改变安装角，实现桨叶变距的目的。

Claims (7)

1. 一种非对称桨叶变距装置，包括由电机(4)经齿轮减速机构和螺旋桨轴(7)驱动固定连接桨叶(13)的桨毂(12)，其特征在于所述的螺旋桨轴(7)上端部固定连接一根横杆(9)，横杆(9)的一端固定连接一根弹性连杆(11)，弹性连杆(11)的上端部与所述的桨毂(12)固定连接，弹性连杆(11)只和桨叶(13)刚性相连，而所述的桨毂(12)的中心孔与所述的螺旋桨轴(7)顶端之间以有效间隙松动配合连接。
2. 根据权利要求1所述的非对称桨叶变距装置，其特征在于所述的电机(4)与齿轮减速机构和螺旋桨轴(7)之间的连接结构是：有一个螺钉固定在一块底板(3)上的框架(6)，由连接在所述框架(6)上端部的一个上轴承(8)和安装在所述的底板(3)上的一个下轴承支撑着所述的螺旋桨轴(7)；所述的电机(4)与所述的底板(3)固定连接，所述的齿轮减速机构为固定于所述的电机(4)输出轴上的一个小齿轮(5)与固定连接在螺旋桨轴(7)上的一个大齿轮(1)相啮合。
3. 根据权利要求1或2所述的非对称桨叶变距装置，其特征在于所述的电机(4)采用直流无刷电机。
4. 根据权利要求2所述的非对称桨叶变距装置，其特征在于所述的齿轮减速机构的齿轮对都采用塑料齿轮。
5. 根据权利要求1所述的非对称桨叶变距装置，其特征在于所述的螺旋桨轴(7)采用不锈钢轴。
6. 根据权利要求1所述的非对称桨叶变距装置，其特征在于所述的横杆(9)采用工程塑料杆，并有梯形孔，以减轻重量。
7. 根据权利要求1所述的非对称桨叶变距装置，其特征在于所述的弹性连杆(11)采用工程塑料杆，长度比要大于5。
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