CN105857601A - 一种无人机机臂连接装置 - Google Patents

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陈伟
宋笔锋
安伟刚
宣建林
黄拓
魏辰
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Abstract

一种无人机机臂连接装置，包括机臂接头、轴套和锁紧螺母。其中，所述机臂接头通过该机臂接头的两个支架固定在机身上板和机身下板之间。轴套装入机臂接头的套筒内，机翼连接杆装入所述轴套内并通过螺母锁紧。本发明有效综合了螺丝连接的优点，能够应用于大载重飞行器机身机臂的连接，有效解决传统的机身机翼无法拆卸或者拆卸困难的问题，具有结构简单、机械强度高和二次拆装快速方便的特点。

Description

一种无人机机臂连接装置
技术领域
本发明涉及飞机机械结构设计领域，具体而言，涉及一种高强度多旋翼无人机机臂快速连接装置。
背景技术
无人机应用很广，目前已涉及多方面领域，包括地图测绘、地质勘测、气象探测、农药喷洒等等。
多旋翼无人机在飞行时，由于桨叶高速旋转，产生的瞬时力矩较大，对整个无人机的机械结构有较高的要求。目前多旋翼飞机机臂和机身的连接，大多有两种方式，一种是整体式，即机臂和机身之间不可拆卸；另一种是分部式，即机身和机翼是分开的两部分。
整体式结构的旋翼机由于机身机翼为一体，具有较高的机械强度。但存在的问题是机身机翼不能拆卸，占用空间较大，不方便运输和储存，携带性较差，只适合于整机体积较小的多旋翼飞行器。相比于整体式结构，分部式结构旋翼机机身和机翼可拆装，特别是对于大体积大翼展的旋翼机，大大节省了储存和运输空间，具有较好的可携带性。
目前，分部式多旋翼飞行器，机身和机翼之间大多通过螺丝固定连接，螺丝连接的优点是机械强度好，可媲美整体一体式结构，但带来的问题就是，螺丝较多，拆卸不够方便，时间长，效率低。
发明内容
为克服现有技术中存在的无法拆卸或难以拆卸的不足，发明提出了一种无人机机臂连接装置。
本发明包括机臂接头、轴套和锁紧螺母；其中，所述机臂接头通过该机臂接头的两个支架固定在机身上板和机身下板之间；轴套装入机臂接头的套筒内，机翼连接杆装入所述轴套内并通过螺母锁紧。所述的机臂接头的套筒、轴套、锁紧螺母、机翼连接杆均同轴。
所述的机臂接头包括两个支架和一个套筒；所述两个支架的结构相同，均为方形的框结构；所述两个支架的方形框的边框内对称的表面上分别有一个支撑台；各支撑台的表面为与套筒的曲率相同的弧面；在所述两个支架的方形框有支撑台的的边框的外表面均分布有螺孔，分别用于连接机身上板和机身下板；所述套筒的内径与机翼连接杆直径相同，并使二者之间过渡配合；在所述套筒一端端面开有轴向的定位槽；所述有定位槽一端套筒的外圆周表面为螺纹面。
所述轴套的外径略小于套筒的内径，当该轴套4装入所述套筒内后，二者之间滑动配合；轴套的内径与机翼连接杆的外径相同，当所述机翼连接杆装入该轴套内后，二者之间过盈配合；所述轴套一端的壳体上有用于连接机翼连接杆的螺纹孔；所述轴套另一端端头处的外圆周表面有径向凸出的环状的限位台；该限位台一侧有与所述套筒一端端面的定位槽相配合的卡块；该卡块的表面为弧形；通过所述限位台实现轴套与套筒之间的轴向定位；所述限位台的外径与套筒的外径相同。
所述锁紧螺母的内表面为与所述套筒配合的螺纹面；所述锁紧螺母一端端面的中心有与机翼连接杆配合的通孔，该通孔的孔径与机翼连接杆的外径相同。
本发明提出了一种能够快速方便拆卸的多旋翼无人机机臂连接装置，有效解决传统的机身机翼无法拆卸或者拆卸困难的问题，具有结构简单、机械强度大且便于存放和安装的特点。
本发明中，机臂接头由两块相同结构的方形的支架和一个套筒组成，为整体一体式结构，套筒嵌于由两个支架搭建结构的几何中心内部，其两端各伸出距离支架外端一定尺寸。两个支架结构一致，以一个为例进行说明。支架整体为长方体结构，中间掏设有一个套筒大小的圆孔，在其顶部和底部分别设置2个相同尺寸的螺栓孔，依靠螺栓分别固定在机身上板和机身下板对应的通孔中。套筒为中空圆筒状，嵌于由两个方形支架搭建结构的几何中心内部，其两端各伸出距离方形架外端一定尺寸。该套筒与轴套之间为过渡配合。轴套内径等于机翼连接杆直径，轴套与机翼连接杆之间为过盈配合；轴套的一端有沉头螺纹孔，另一端端口位置设置有一径向凸缘，用于轴套的限位，外径略小于锁紧螺母的内径。凸缘底部位置处开设有一拱形凸台，用于与机臂接头的径向固定，其拱形凸台尺寸大小与机臂接头套筒外端拱形槽口配合一致。
本发明取得的有益效果表现在：
(1)结构简单，由机臂接头、轴套、锁紧螺母组成；
(2)机械强度高。机身上下板和机臂接头的连接沿用传统的螺纹连接的方式，保证高强度连接的同时，避免了传统的重复拆卸的麻烦，仅需预安装一次。特别适合应用于特殊、复杂、大载荷任务时机身机臂的连接。
(3)再次拆装快速方便：以本发明的六旋翼机为例，按照传统方式，需要拆卸机身上下板与机臂接头的所有螺栓，共计8X6＝48个，以每个螺丝拆卸10秒进行计算，共需8min。本发明仅需安装一次，再次安装拆卸时，只需松开锁紧螺母即可，且不需要任何根据手工即可完成，6个锁紧螺母按每个5秒钟计算，只需0.5min。有效的节省了时间，且不需要任何工具即可完成。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是图1的结构示意图；
图3是机臂接头的结构示意图，其中，图3a是主视图，图3b是侧视图，图3c是俯视图，图3d是等轴侧视图；
图4是轴套的结构示意图，其中，图4a是等轴侧视图，图4b是俯视图；
图5是锁紧螺母的结构示意图，其中，图5a是等轴侧视图，图5b是径向剖视图。
图中：
1.机身上板；2.机身下板；3.机臂接头；4.轴套；5.锁紧螺母；6.机翼连接杆；7.支架；8.套筒；9.定位凸台。
具体实施方式
本发明提出了一种多轴飞行器机臂连接装置，包括机臂接头3、轴套4和锁紧螺母5。其中：所述机臂接头3通过该机臂接头的两个支架固定在机身上板1和机身下板2之间。轴套4装入机臂接头3的套筒内，机翼连接杆6装入所述轴套内并通过螺母锁紧。所述的机臂接头的套筒、轴套、锁紧螺母、机翼连接杆均同轴。
所述的机臂接头3包括两个支架7和一个套筒8。所述两个支架的结构相同，均为方形的框结构。所述两个支架的方形框的边框内对称的表面上分别有一个支撑台；各支撑台的表面为与套筒的曲率相同的弧面。在所述两个支架的方形框有支撑台的的边框的外表面均分布有螺孔，分别用于连接机身上板1和机身下板2。所述套筒的内径与机翼连接杆直径相同，并使二者之间过渡配合。在所述套筒一端端面开有轴向的定位槽。所述有定位槽一端套筒的外圆周表面为螺纹面。
所述轴套4为中空圆筒状结构，其外径略小于套筒8的内径，当该轴套4装入所述套筒内后，二者之间滑动配合。轴套4的内径与机翼连接杆6的外径相同，当所述机翼连接杆装入该轴套内后，二者之间过盈配合。所述轴套一端的壳体上有一沉头螺纹孔，用于连接机翼连接杆，使再次安装时方便快捷。
所述轴套另一端端头处的外圆周表面有径向凸出的环状的限位凸台9)；该限位凸台一侧有与所述套筒一端端面的定位槽相配合的卡块；该卡块的表面为弧形。通过所述限位凸台9实现轴套与套筒8之间的轴向定位。所述限位凸台9的外径与套筒8的外径相同。
所述锁紧螺母5的内表面为与所述套筒8配合的螺纹面。所述锁紧螺母一端端面的中心有与机翼连接杆配合的通孔，该通孔的孔径与机翼连接杆的外径相同。
与本实施例配合的机身上板和机身下板为正多边形碳板。
首次装配时，需完成两项预装配工作。
一是机身板与机臂接头的预安装：将所述机臂接头3通过螺纹固定连接的方式安装在机身上板1和机身下板2之间，完成机身上下板和机臂接头之间的固定连接。
二是轴套与机翼连接杆的预安装：将机翼连接杆6的一端装入所述轴套内，并使二者过盈配合。机翼连接杆6穿入到轴套之后，通过轴套4尾端的沉头螺栓孔，用螺栓将机翼连接杆与所述轴套连接，并使该螺栓头部沉入轴套尾端的螺栓孔，保证了轴套和机翼连接杆之间不会产生轴向和径向的相对运动。
完成首次安装后，预装配工作不需要再次进行。再次安装时，轴套和机翼连接杆作为一体，穿入所述机臂接头3，拧紧锁紧螺母5，即完成安装。反之，拆卸时，松开锁紧螺母5，将轴套和机翼连接杆作为一体从机臂接头3处拔出，即完成拆卸。

Claims (4)

1.一种无人机机臂连接装置，其特征在于，包括机臂接头、轴套和锁紧螺母；其中，所述机臂接头通过该机臂接头的两个支架固定在机身上板和机身下板之间；轴套装入机臂接头的套筒内，机翼连接杆装入所述轴套内并通过螺母锁紧；所述的机臂接头的套筒、轴套、锁紧螺母、机翼连接杆均同轴。
2.如权利要求1所述无人机机臂连接装置，其特征在于，所述的机臂接头包括两个支架和一个套筒；所述两个支架的结构相同，均为方形的框结构；所述两个支架的方形框的边框内对称的表面上分别有一个支撑台；各支撑台的表面为与套筒的曲率相同的弧面；在所述两个支架的方形框有支撑台的的边框的外表面均分布有螺孔，分别用于连接机身上板和机身下板；所述套筒的内径与机翼连接杆直径相同，并使二者之间过渡配合；在所述套筒一端端面开有轴向的定位槽；所述有定位槽一端套筒的外圆周表面为螺纹面。
3.如权利要求1所述无人机机臂连接装置，其特征在于，所述轴套的外径略小于套筒的内径，当该轴套4装入所述套筒内后，二者之间滑动配合；轴套的内径与机翼连接杆的外径相同，当所述机翼连接杆装入该轴套内后，二者之间过盈配合；所述轴套一端的壳体上有用于连接机翼连接杆的螺纹孔；所述轴套另一端端头处的外圆周表面有径向凸出的环状的限位台；该限位台一侧有与所述套筒一端端面的定位槽相配合的卡块；该卡块的表面为弧形；通过所述限位台实现轴套与套筒之间的轴向定位；所述限位台的外径与套筒的外径相同。
4.如权利要求1所述无人机机臂连接装置，其特征在于，所述锁紧螺母的内表面为与所述套筒配合的螺纹面；所述锁紧螺母一端端面的中心有与机翼连接杆配合的通孔，该通孔的孔径与机翼连接杆的外径相同。
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