CN104507800A - 变形飞行器 - Google Patents

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Abstract

一种变形飞行器(100)，包括机身(20)和连接在机身上的机架(30)，所述机身(20)包括传动机构(26)所述机架(30)包括主支臂(31)、横杆(33)和螺旋动力机构(26)。所述主支臂(31)连接于所述机身(20)的传动机构(26)上，所述横杆(33)连接于主支臂(31)，所述螺旋动力机构(34)安装于横杆(33)上，所述传动机构(26)包括丝杠(261)，螺接在丝杠(261)上的至少两螺母(262,263)和套设在其中一个螺母上的螺母转接件(265)，所述至少两螺母(262,263)相互连接，所迷主支臂(31)与螺母转接件(265)连接，增加了整体的动刚度，满足变形飞行器在变形过程中和飞行过程中的动刚度，提升飞行性能，同时能够降低成本。

Description

变形飞行器
技术领域
本发明涉及飞行器领域，尤其涉及一种变形飞行器。
背景技术
在航拍领域中，微小型飞行器特别是四旋翼飞行器特别适合在近地面环境(如室内、城区和丛林等)中执行监视、侦察等任务，具有广阔的军用和民用前景。另外，新颖的外形、简单的结构、低廉的成本、卓越的性能以及独特的飞行控制方式使其成为国际上新的研究热点。
然而一般飞行器的机身是刚性结构，而变形飞行器的机身上由于设计有很多铰链，因此动刚度变差。因此，如何提高变形飞行器的动刚度成为业界目前深入探讨的问题。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种动刚度较高的变形飞行器。
一种变形飞行器，包括机身和连接在机身上的机架，所述机身包括传动机构，所述机架包括主支臂、横杆和螺旋动力机构，所述主支臂连接于所述机身的传动机构上，所述横杆连接于主支臂，所述螺旋动力机构安装于横杆上，所述传动机构包括丝杠，螺接在丝杠上的至少两螺母和套设在其中一个螺母上的螺母转接件，所述至少两螺母相互连接，所述主支臂与螺母转接件连接。
进一步，在一个实施方式中，所述至少两螺母包括第一螺母和第二螺母，所述第一螺母和第二螺母相互间隔设置，两者套设于螺母加长件内并通过螺母加长件连接。
所述螺母加长件的上下两端分别设有第一阶梯孔和第二阶梯孔，所述第一螺母套设于第一阶梯孔内，第二螺母套设于第二阶梯孔内。
在另一个实施方式中，所述机身还包括中心架和舵机，所述中心架包括顶梁，底盘和连接于顶梁和底盘之间的支撑架，所述舵机装设于顶梁上，所述传动机构装设于中心架内，所述传动机构的一端与舵机连接，另一端滑动连接在底盘上。
在一个实施方式中，所述变形飞行器还包括至少两个防尘套，每一防尘套套设在对应的螺母与机身的中心架之间。
所述至少两个防尘套其中一个抵持在第一螺母和中心架的顶梁之间，另一个抵持在第二螺母和中心架的底盘之间。
在另一个实施方式中，所述机架有两个，每一机架分设于机身的一侧。
所述机架的主支臂的一端通过一个主支臂端关节连接于机身的中心架上，并通过一个螺母分体连杆连接于传动机构的螺母转接件，主支臂的另一端与横杆连接。
所述主支臂端关节包括连接端和固定端，连接端与固定端相互垂直，连接端连接于机身的中心架上，固定端套设主支臂。
在一个实施方式中，所述主支臂端关节的固定端与主支臂套接的结合处内设有胶体。
所述主支臂的另一端连接于横杆的中部，两者通过横杆连接件垂直连接。
在另一个实施方式中，所述横杆连接件分别与主支臂、横杆套接的结合处内设有胶体。
在又一个实施方式中，所述螺旋动力机构有四个，每两个螺旋动力机构装设在一个横杆的前后两端。
本发明的实施方式提供的变形飞行器用两个螺母叠加的方式代替滚珠螺母与丝杠配合，从而抵消螺母本身和丝杠之间的配合间隙，使螺母在丝杠上运动时没有抖动，从而增加了整体的动刚度，满足变形飞行器在变形过程中和飞行过程中的动刚度，提升飞行性能，同时能够降低成本。
附图说明
图1是本发明实施方式提供的一种变形飞行器结构的立体图。
图2是图1中的变形飞行器沿II-II处的剖视图。
图3是图1中的变形飞行器的机身的立体分解放大图。
图4是图1中的变形飞行器机身与机架结构的立体图。
图5是图4中的变形飞行器的机身与机架沿V-V处的剖视放大图。
图6是图3中的变形飞行器的机身的立体组装图。
主要元件符号说明
变形飞行器      100
机壳            10
机身            20
中心架          22
顶梁            221
底盘            222
通孔            2221
支撑架          223
螺杆            2231
舵机            24
传动机构        26
丝杠            261
第一螺母        262
第一头部        2621
第一肩部        2622
第一主体        2623
第一螺纹孔      2624
第二螺母        263
第二头部        2631
第二肩部        2632
第二主体        2633
第二螺纹孔      2634
螺母加长件      264
第一阶梯孔      2641
第二阶梯孔      2642
螺母转接件      265
框体            2651
侧杆            2652
防尘套          266
机架            30
主支臂          31
主支臂端关节    311
连接端          3111
固定端          3112
连接片          3113
螺母分体连杆    312
辅支臂          32
横杆            33
横杆连接件      331
螺旋动力机构    34
起落架          35
液压阻尼杆      351
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
请参见图1和图2，本发明的实施方式提供一种变形飞行器100，其用于将某些附件(例如摄像机、机械臂等等)携带到高空中，以执行一些特定的任务(例如监视、侦察、高空操作等)。在本实施方式中，所述变形飞行器100可以为遥控微型飞行器。
所述变形飞行器100包括机壳10，机身20和机架30。所述机身20安装在机壳10中，所述机架30与机身20连接，通过控制机身20可调整机架30的方向和角度，所述机架30从机壳10内伸出。
请同时参阅图3、图5和图6，所述机身20包括中心架22，舵机24和传动机构26。所述中心架22固定于机壳10内，中心架22大致呈矩形框体，其包括顶梁221，底盘222，和连接于顶梁221和底盘222之间的支撑架223。支撑架223上可穿设若干螺杆2231，在本实施方式中，螺杆2231的数量为两个，两螺杆2231设置在支撑架223上，两者分别从中心架22的外部向内同轴且相对的穿设在支撑架223上，并将螺杆2231露出在中心架22的内部，以供机架30的部件连接固定在中心架22上。所述舵机24安装于中心架22的顶梁221上，并与传动机构26连接，以驱动传动机构26运动。所述传动机构26装设于中心架22内，所述传动机构26的一端与舵机24连接，另一端滑动连接在底盘222上。所述底盘222上开设有一个通孔2221以供传动机构26连接。
所述传动机构26包括丝杠261，穿设于丝杠261上的至少两螺母，第一螺母262和第二螺母263，连接于第一螺母262和第二螺母263之间的螺母加长件264，连接在其中一个螺母上的螺母转接件265，以及抵持在螺母与中心架22之间的防尘套266。所述螺母的数量至少为两个，在其他实施方式中还可以为三个、四个等。
所述丝杠261的外周具有外螺纹结构，丝杠261的顶端与机身20顶部的舵机24固定连接。所述舵机24带动丝杠261转动。所述丝杠261的底端插设于中心架22的底盘222的通孔2221中。所述丝杠261底端的直径与通孔2221的直径相当，以使丝杠261的另一端容置在通孔2221中。所述丝杠261整体收容于所述中心架22内，并大致位于中心架22的中间，将中心架22的形状大致平分。
所述第一螺母262和第二螺母263均与丝杠261螺纹连接。所述第一螺母262和第二螺母263可以为塑胶螺母，两者的形状和尺寸都可以相同，以便于批量生产，降低成本。所述第一螺母262的外周为外径分别为三种不同大小、轴向高度也分别不同的圆柱体，分别为第一头部2621、第一肩部2622和第一主体2623。其中第一肩部2622的直径最大，第一主体2623的高度最大。所述第一螺母262的中央为一第一螺纹孔2624，该第一螺纹孔2624与丝杠261的外螺纹相互啮合。所述第二螺母263的外周为外径分别为三种不同大小、轴向高度也分别不同的圆柱体，分别为第二头部2631、第二肩部2632和第二主体2633。其中第二肩部2632的直径最大，第二主体2633的高度最大。所述第二螺母263的中央为一第二螺纹孔2634，该第二螺纹孔2634与丝杠261的外螺纹相互啮合。在其他实施方式中，第一螺母262和第二螺母263的外部形状可以改变，如还可以为多边形等。
在本实施方式中，第一螺母262和第二螺母263相互间隔设置，两者套设于所述螺母加长件264内并通过螺母加长件264连接。螺母加长件264上端套设第一螺母262，螺母加长件264的下端套设第二螺母263。用两个螺母叠加的方式代替滚珠螺母与丝杠261配合，从而抵消螺母本身和丝杠261之间的配合间隙，使螺母在丝杠261上运动时没有抖动，从而增加了整体的动刚度，满足变形飞行器100在变形过程中和飞行过程中的动刚度，提升飞行性能，同时能够降低成本。
所述螺母加长件264大致为圆筒体，其上端和下端均向内凹陷形成有阶梯孔，为第一阶梯孔2641和第二阶梯孔2642。第一阶梯孔2641用于套设第一螺母262的第一肩部2622和第一主体2623，第一主体2623与第一阶梯孔2641形成过盈配合。第二阶梯孔2642用于套设第二螺母263的第二头部2631和第二肩部2632，第二头部2631和第二肩部2632抵持在第二阶梯孔2642内。采用所述螺母加长件264不但能够连接第一螺母262和第二螺母263，而且能够增加螺母对丝杠261的包围程度，进一步抵消螺母本身和丝杠261之间的配合间隙，使螺母在丝杠261上运动时没有抖动。
所述螺母转接件265套设在第二螺母263的第二主体2633上，当丝杠261转动转化为第二螺母263的直线运动时，螺母转接件265可随着第二螺母263的上下运动而产生运动。所述螺母转接件265包括一框体2651和侧杆2652。所述框体2651的形状与第二螺母263的第二主体2633的形状相当，两者的直径尺寸相当。所述框体2651为环形，其与第二螺母263的第二主体2633配合连接。所述侧杆2652分别从框体2651的两侧边背向延伸而出，其用于连接机架30。
所述防尘套266为两个，其中一个防尘套266套设在第一螺母262的上端，具体的，该防尘套266抵持在第一螺母262和中心架22的顶梁221之间。另一个防尘套266套设在第二螺母263的下端，具体的，该防尘套266抵持在第二螺母263和中心架22的底盘222之间。当丝杠261转动时，由于该运动转化为第一螺母262和第二螺母263的上下往复运动，因此分别位于上部和下部的防尘套266的长短在第一螺母262和第二螺母263的直线运动的带动下发生压缩或拉伸。在丝杠261外面套设防尘套266，防止灰尘落在丝杠261上久而久之影响丝杠261与螺母的啮合，大大增加了丝杠261的使用寿命，保证了产品寿命。
请同时参阅图4和图5，所述机架30有两个，分别对称设置在变形飞行器100的左右两侧。每一个机架30包括主支臂31，辅支臂32、横杆33以及连接在横杆33上的螺旋动力机构34和起落架35。
所述主支臂31从变形飞行器100的机壳10的一侧伸出，并连接在机身20的同一侧。在本实施方式中，该主支臂31的一端通过一个主支臂端关节311连接于机身20的中心架22上。具体地，主支臂端关节311呈T字三通形状，其包括连接端3111和固定端3112，在本实施方式中，连接端3111与固定端3112相互垂直，连接端3111上设有连接片3113，中心架22的两螺杆2231穿设在连接片3113上以将主支臂端关节311转动连接在中心架22内。所述固定端3112用于套设主支臂31。所述主支臂端关节311还通过两个螺母分体连杆312连接于传动机构26上。具体地，螺母分体连杆312的一端连接在主支臂端关节311上，另一端连接在传动机构26的螺母转接件265上，并与侧杆2652连接。当螺母转接件265在传动机构26的丝杠261的带动下做往复运动时，螺母分体连杆312连接到螺母转接件265的一端带动连接主支臂端关节311的另一端产生连杆运动，进而带动主支臂31运动。所述主支臂端关节311的数量为两个，两者分别连接在中心架22的两侧，并通过上述螺杆2231连接。两个螺母分体连杆312各自连接在主支臂端关节311的两侧，每一螺母分体连杆312的形状可以根据实际运动需要设计，在本实施方式中，每一螺母分体连杆312大致为镰刀形。
所述主支臂31的另一端与横杆33连接，两者之间通过一横杆连接件331连接固定。该横杆连接件331的形状大致为T形三通形，从而使主支臂31与横杆33垂直。主支臂31大致连接在横杆33的中间位置。所述辅支臂32的一端固定在机身20的中心架22上，另一端固定在横杆33上，以配合主支臂31变形运动。
每一个横杆33上连接两个螺旋动力机构34和两个起落架35，一个螺旋动力机构34和起落架35连接在横杆33的前端，另一个螺旋动力机构34和起落架35连接在横杆33的后端。螺旋动力机构34和起落架35可以先整合为一个整体再连接在横杆33的一端，每一螺旋动力机构34设置在与其对应的起落架35的上方。在本实施方式中，每一螺旋动力机构34和起落架35套设在横杆33的一端。起落架35是通过液压阻尼杆351控制起落架35的伸出和收起的动作，所述液压阻尼杆351能够在飞行器100降落时对飞行器100起到缓冲的作用。在本实施方式中，所述螺旋动力机构34和起落架35的数量分别为四个。
机架30上结构与结构之间连接处设置胶体，在本实施方式中，主支臂端关节311与主支臂31的连接处，横杆连接件331与主支臂31以及横杆33的连接处，螺旋动力机构34和起落架35与横杆33的连接处均进一步采用具有较好粘合性能的胶水材料连接，既能保持外观的可看性又能避免机架30的振动引起紧固螺丝松动的问题。
本发明的实施方式提供的变形飞行器100用两个螺母叠加的方式代替滚珠螺母与丝杠261配合，从而抵消螺母本身和丝杠261之间的配合间隙，使螺母在丝杠261上运动时没有抖动，从而增加了整体的动刚度，满足变形飞行器100在变形过程中和飞行过程中的动刚度，提升飞行性能，同时能够降低成本。进一步的，采用所述螺母加长件264不但能够连接第一螺母262和第二螺母263，而且能够增加螺母对丝杠261的包围程度，进一步抵消螺母本身和丝杠261之间的配合间隙，使螺母在丝杠261上运动时没有抖动。此外，在丝杠261外面套设防尘套266，防止灰尘落在丝杠261上久而久之影响丝杠261与螺母的啮合，大大增加了丝杠261的使用寿命，保证了产品寿命。机架30上结构与结构之间连接处可以采用胶体连接固定，既能保持外观的可看性又能避免机架30的振动引起紧固螺丝松动的问题。
可以理解的是，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术构思做出其它各种相应的改变与变形，而所有这些改变与变形都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (13)

1.一种变形飞行器，包括机身和连接在机身上的机架，所述机身包括传动机构，所述机架包括主支臂、横杆和螺旋动力机构，所述主支臂连接于所述机身的传动机构上，所述横杆连接于主支臂，所述螺旋动力机构安装于横杆上，其特征在于：所述传动机构包括丝杠，螺接在丝杠上的至少两螺母和套设在其中一个螺母上的螺母转接件，所述至少两螺母相互连接，所述主支臂与螺母转接件连接。
2.如权利要求1所述的变形飞行器，其特征在于：所述至少两螺母包括第一螺母和第二螺母，所述第一螺母和第二螺母相互间隔设置，两者套设于螺母加长件内并通过螺母加长件连接。
3.如权利要求2所述的变形飞行器，其特征在于：所述螺母加长件的上下两端分别设有第一阶梯孔和第二阶梯孔，所述第一螺母套设于第一阶梯孔内，第二螺母套设于第二阶梯孔内。
4.如权利要求2所述的变形飞行器，其特征在于：所述机身还包括中心架和舵机，所述中心架包括顶梁，底盘和连接于顶梁和底盘之间的支撑架，所述舵机装设于顶梁上，所述传动机构装设于中心架内，所述传动机构的一端与舵机连接，另一端滑动连接在底盘上。
5.如权利要求4所述的变形飞行器，其特征在于：还包括至少两个防尘套，每一防尘套套设在对应的螺母与机身的中心架之间。
6.如权利要求5所述的变形飞行器，其特征在于：所述至少两个防尘套其中一个抵持在第一螺母和中心架的顶梁之间，另一个抵持在第二螺母和中心架的底盘之间。
7.如权利要求4所述的变形飞行器，其特征在于：所述机架有两个，每一机架分设于机身的一侧。
8.如权利要求7所述的变形飞行器，其特征在于：所述机架的主支臂的一端通过一个主支臂端关节连接于机身的中心架上，并通过一个螺母分体连杆连接于传动机构的螺母转接件，主支臂的另一端与横杆连接。
9.如权利要求7所述的变形飞行器，其特征在于：所述主支臂端关节包括连接端和固定端，连接端与固定端相互垂直，连接端连接于机身的中心架上，固定端套设主支臂。
10.如权利要求9所述的变形飞行器，其特征在于：所述主支臂端关节的固定端与主支臂套接的结合处内设有胶体。
11.如权利要求8所述的变形飞行器，其特征在于：所述主支臂的另一端连接于横杆的中部，两者通过横杆连接件垂直连接。
12.如权利要求11所述的变形飞行器，其特征在于：所述横杆连接件分别与主支臂、横杆套接的结合处内设有胶体。
13.如权利要求1所述的变形飞行器，其特征在于：所述螺旋动力机构有四个，每两个螺旋动力机构装设在一个横杆的前后两端。
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