CN104139860A - 一种多轴旋翼飞行器及其传动机构 - Google Patents

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钱凡烽
李晓宇
付竟成
徐志雄
王康
李世越
韩旭
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Abstract

本发明属于飞行器旋翼传动技术，具体涉及一种多轴旋翼飞行器及其传动机构。本发明多轴旋翼飞行器传动机构包括减速齿轮、分配齿轮以及至少四组旋翼传动组件，其中，所述减速齿轮与分配齿轮同轴同步，减速齿轮通过初级齿轮连接外部引擎，所述旋翼传动组件包括顺次齿合连接的加速齿轮、第一伞齿轮、第二伞齿轮、传动轴、第三伞齿轮和第四伞齿轮齿合。其中，加速齿轮与分配齿轮齿合连接，第四伞齿轮与旋翼同轴同步，能够带动旋翼旋转，从而能够实现单个引擎对多轴旋翼的驱动，可扩展到4轴以上偶数旋翼的动力系统，且每轴的旋转方向可任意配置。因此，本发明的多轴旋翼飞行器，可实现比电动多旋翼飞行器大得多的载重能力、续航时间。

Description

一种多轴旋翼飞行器及其传动机构
技术领域
本发明属于飞行器旋翼传动技术，具体涉及一种多轴旋翼飞行器及其传动机构。
背景技术
现有多轴旋翼飞行器产品采用每轴独立驱动，通过每轴驱动电机的转速控制来实现飞行控制。如市面上畅销流行的四旋翼航拍飞行器，都是每轴独立驱动，通过控制每轴的驱动电机实现飞行控制。由于电机转速改变的速度要慢于改变桨距的速度，使得驱动电机的功率有限、响应特性难以提高，同时使用多个电机驱动的方式会消耗更多的能量，从而限制了多轴旋翼飞行器的载重能力和续航时间。
发明内容
本发明的目的：本发明提供了一种单个引擎能够实现对多轴旋翼的驱动，且每轴的旋转方向可任意配置的多轴旋翼飞行器传动机构。
本发明的技术方案：一种多轴旋翼飞行器传动机构，其包括减速齿轮、分配齿轮以及若干组旋翼传动组件，其中，所述减速齿轮与分配齿轮同轴同步，减速齿轮通过初级齿轮连接外部引擎，所述旋翼传动组件包括加速齿轮、第一伞齿轮、第二伞齿轮、传动轴、第三伞齿轮和第四伞齿轮，其中，加速齿轮与第一伞齿轮同轴同步，且加速齿轮与分配齿轮齿合连接，第二伞齿轮与第一伞齿轮齿合连接，第二伞齿轮通过传动轴连接第三伞齿轮，而第三伞齿轮与第四伞齿轮齿合，第四伞齿轮与旋翼同轴同步，带动旋翼旋转。
所述引擎为能够带动转轴转动的转动设备。
所述引擎为电动机、活塞内燃机和涡轴发动机。
所述旋翼传动组件数目为2、4、6、8、10、12、16。
相邻旋翼传动组件的第四伞齿轮安装位置所在平面相互平行但存在高度差。
所述旋翼传动组件数目为3、5、7、9、11。
一种多轴旋翼飞行器，其多轴旋翼飞行器传动机构上连接若干组变距螺旋桨。
当连接有偶数组变距螺旋桨时，相邻変距螺旋桨的旋转方向相反。
本发明的有益效果：本发明多轴旋翼飞行器传动机构可实现单个引擎对多轴旋翼的驱动，可扩展到3轴以上旋翼的动力系统，大幅提高飞行器的动力可靠性，且每轴的旋转方向可任意配置，机动灵活。因此，采用本发明设计的多轴旋翼飞行器，可实现比电动多旋翼飞行器大得多的载重能力、续航时间。可广泛应用于农业、物流、消防和军用多旋翼无人机系统。
附图说明
图1是本发明多轴旋翼飞行器传动机构一较佳实施方式的结构示意图；
图2是变距螺旋桨做顺时针旋转示意图；
图3是变距螺旋桨做逆时针旋转示意图；
图4是本发明多轴旋翼飞行器示意图，
其中，1-引擎、2-初级齿轮、3-减速齿轮、4-分配齿轮、5-加速齿轮、6-第一伞齿轮、7-第二伞齿轮、8-传动轴、9-第三伞齿轮、10-第四伞齿轮、11-变距螺旋桨。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本发明作进一步的详细说明：
请参阅图1，其是本发明多轴旋翼飞行器传动机构一较佳实施方式的结构示意图。所述多轴旋翼飞行器传动机构包括减速齿轮3、分配齿轮4以及四组旋翼传动组件。其中，所述减速齿轮与分配齿轮同轴同步，减速齿轮3通过初级齿轮2连接外部引擎1，如电动机、发动机等类似可旋转设备。所述旋翼传动组件包括加速齿轮5、第一伞齿轮6、第二伞齿轮7、传动轴8、第三伞齿轮9和第四伞齿轮10。其中，加速齿轮5与第一伞齿轮6同轴同步，且加速齿轮5与分配齿轮4齿合连接。第二伞齿轮7与第一伞齿轮6齿合连接，第二伞齿轮7通过传动轴8连接第三伞齿轮9，而第三伞齿轮9与第四伞齿轮10齿合，第四伞齿轮与旋翼同轴同步，可以直接带动旋翼旋转。
该多轴旋翼飞行器传动机构工作时，引擎1将动力通过减速齿轮3输送给分配齿轮4。分配齿轮4通过加速齿轮5驱动第一伞齿轮6，再经第二齿轮7驱动传动轴8。驱动轴8通过第三伞齿轮9和第四伞齿轮10驱动変距螺旋桨11，实现带动变距螺旋桨转动。通过以上传动系，分配齿轮上可以布置多套旋翼传动组件，从而驱动多个変距螺旋桨。本实施方式中，既在分配齿轮上布置了四套旋翼传动组件，驱动四个变距螺旋桨。
此外从外围向中心看，四个传动轴的旋向一致，即如果减速齿轮3做逆时针转动，则传动轴8也做逆时针转动。然而如图2、3所示，通过调整第四伞齿轮10的安装位置，可改变第四伞齿轮10和変距螺旋桨的旋转方向。从上往下看，当第四伞齿轮10安装在下方时，变距螺旋桨做顺时针旋转图2，当第四伞齿轮10安装在上方时，变距螺旋桨做逆时针旋转图3。
如图4所示，本发明多轴旋翼飞行器通过改变第四伞齿轮10的安装位置，在多轴旋翼飞行器传动机构上布置了两个顺时针旋转的变距螺旋桨和两个逆时针旋转的变距螺旋桨。且可以根据实际需要，通过改变第四伞齿轮的安装位置，可以较为自由的布置变距螺旋桨的旋转方向，只要保持变距螺旋桨成对出现，并且保持对称平衡即可。在可以较自由布置变距螺旋桨的旋转方向的情况下，不仅机械结构简单可靠，飞机组装方便，而且可以使多旋翼飞行器进行多种变形和改造，如可以将多旋翼飞行器改造成可折叠式的，从而方便携带或运输。
另外，本发明还可以做进一步改进，首先多轴旋翼飞行器传动机构的分配齿轮上可以布置为2，4，6，8，10，12，16等偶数旋翼布局，且要求相邻変距螺旋桨的旋转方向相反，从而研制不同旋翼数目的飞行器。同时，也可以根据实际需求，将其改造成3,5,7等奇数对旋翼，而此时就不需要满足相邻变距螺旋桨旋转方向不同的条件，从而研制奇数对旋翼的飞行器。
综上所述本发明设计的传动系统，可实现单个引擎对多轴旋翼的驱动，可扩展到3轴以上旋翼的动力系统，大幅提高飞行器的动力可靠性，且由于通过单轴实现对多轴旋翼驱动，同步性好，稳定性强，克服了现有单轴驱动难以对不同旋翼同步性的进行有效控制的难题，另外，每轴的旋转方向可任意配置，机动灵活，方便拆卸、安装、运输。因此，采用本发明设计的多轴旋翼飞行器，可实现比电动多旋翼飞行器大得多的载重能力、续航时间，实用性强，适用性广，可广泛应用于农业、物流、消防和军用多旋翼无人机系统。

Claims (8)

1.一种多轴旋翼飞行器传动机构，其特征在于，包括减速齿轮(3)、分配齿轮(4)以及若干组旋翼传动组件，其中，所述减速齿轮与分配齿轮同轴同步，减速齿轮(3)通过初级齿轮(2)连接外部引擎(1)，所述旋翼传动组件包括加速齿轮(5)、第一伞齿轮(6)、第二伞齿轮(7)、传动轴(8)、第三伞齿轮(9)和第四伞齿轮(10)，其中，加速齿轮(5)与第一伞齿轮(6)同轴同步，且加速齿轮(5)与分配齿轮(4)齿合连接，第二伞齿轮(7)与第一伞齿轮(6)齿合连接，第二伞齿轮(7)通过传动轴(8)连接第三伞齿轮(9)，而第三伞齿轮(9)与第四伞齿轮(10)齿合，第四伞齿轮与旋翼同轴同步，带动旋翼旋转。
2.根据权利要求1所述的多轴旋翼飞行器传动机构，其特征在于，所述引擎为能够带动转轴转动的转动设备。
3.根据权利要求1所述的多轴旋翼飞行器传动机构，其特征在于，所述引擎为电动机、活塞内燃机和涡轴发动机。
4.根据权利要求1所述的多轴旋翼飞行器传动机构，其特征在于，所述旋翼传动组件数目为2、4、6、8、10、12、16。
5.根据权利要求4所述的多轴旋翼飞行器传动机构，其特征在于，相邻旋翼传动组件的第四伞齿轮安装位置所在平面相互平行但存在高度差。
6.根据权利要求4所述的多轴旋翼飞行器传动机构，其特征在于，所述旋翼传动组件数目为3、5、7、9、11。
7.一种多轴旋翼飞行器，其特征在于，在权利要求1至5任一项的多轴旋翼飞行器传动机构上连接若干组变距螺旋桨。
8.根据权利要求6所述的多轴旋翼飞行器，其特征在于，当连接有偶数组变距螺旋桨时，相邻変距螺旋桨的旋转方向相反。
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