CN106005453A - 一种无人机吊舱收放机构及装配方法 - Google Patents

Abstract

一种无人机吊舱收放机构及装配方法，涉及无人机吊舱收放技术领域，解决无人机吊舱可靠收放与工作状态舱体稳定的问题，主要由固定组件、转动组件、滑块曲柄机构、辅助锁紧机构组成。吊舱通过减振器与隔振板固定，构成转动组件，固定组件和转动组件以销轴连接；滑块曲柄机构的滑块通过连杆推动曲柄和转动组件转动；辅助锁紧机构通过改变转动组件转动过程中锁紧拉簧的挂点位置实现锁紧转矩的换向，将转动组件在下放和收起状态下锁定于固定组件，实现舱体稳定。本发明结构紧凑，模块化地实现了吊舱的收放和支撑，使用经过尺寸优化的滑块曲柄机构推动吊舱的转动收起和放下，尽可能地降低了对动力源的驱动力要求和减小了驱动机构的尺寸。

Description

一种无人机吊舱收放机构及装配方法

技术领域

本发明涉及无人机的吊舱收放技术领域，具体涉及一种无人机吊舱收放机构。

背景技术

目前，无人机在已经不局限于军用领域，已经逐步扩展到民用领域，在无人机上搭载吊舱，完成预定任务是无人机的主要作用。由于无人机飞行过程中存在各种不同的工况，需要在吊舱不工作状态下将其妥善收起，以保护吊舱，减少飞机飞行阻力。美国专利4635067提出了一种机载雷达收放机构，该装置可靠地实现了雷达的平行收起下放，但是机构复杂、尺寸大，不能适用于安装空间有限的无人机吊舱收放；中国专利201420563246.5提出了一种无人机吊舱，该装置主要通过开闭保护罩来实现吊舱的露出和收起，动作简单，机构紧凑，但是吊舱伸出机体尺寸不足，容易影响吊舱的工作视野。

发明内容

本发明为解决现有无人机吊舱收放机构复杂、尺寸大，进而导致使用效果差等问题，提供一种无人机吊舱收放机构及装配方法。

一种无人机吊舱收放机构，包括由机架和与机架铰接的定板吊耳组成的固定组件，由吊舱、隔振板、减振器和动板吊耳组成的转动组件，所述吊舱通过减振器固定隔振板上，所述动板吊耳固定在隔振板上，所述定板吊耳和动板吊耳形成旋转副连接，还包括滑块曲柄机构和辅助锁紧机构；所述滑块曲柄机构包括电机、电机基座、丝杆、丝杆支座、滑块、连杆和曲柄；所述电机和丝杆分别通过电机基座和丝杆支座固定到机架上；滑块与丝杆以螺旋副连接；所述连杆的两端分别与滑块和曲柄铰接；所述曲柄固定于隔振板上；电机驱动丝杆转动，丝杆通过螺旋副推动滑块沿丝杆轴线运动，滑块通过连杆推动曲柄，实现驱动隔振板转动；所述辅助锁紧机构包括固定挂点、锁紧拉簧、动挂点滑轨和下限位挡块，所述固定挂点和下限位挡块固定在机架上，动挂点滑轨固定在隔振板上，锁紧拉簧的一端挂在固定挂点上，另一端挂在动挂点滑轨上；所述滑块曲柄机构通过曲柄驱动转动组件转动，辅助锁紧机构通过改变转动组件转动过程中锁紧拉簧的挂点位置实现锁紧转矩的换向，并将转动组件在下放和收起状态下锁定固定组件。

一种无人机吊舱收放机构的装配方法，该方法由以下步骤实现：

步骤一、将动板吊耳、曲柄和动挂点滑轨固定在隔振板上；

步骤二、将吊舱通过减振器固定在隔振板上，将固定挂点、丝杆支座、电机基座、下限位挡块和定板吊耳固定在机架上；

步骤三、将电机安装在电机基座上，将滑块穿在丝杆上，并将丝杆一端与电机连接，另一端用丝杆支座支撑；

步骤四、将定板吊耳与动板吊耳铰接，用连杆连接滑块和曲柄，将锁紧拉簧的一端挂在固定挂点上，另一端挂在动挂点滑轨中，完成装配。

本发明的有益效果：本发明设计的无人机吊舱收放机构主要解决吊舱放下工作、收起保护两种工作状态间的转换以及两种工作状态下可靠稳定的问题。本发明使用滑块曲柄机构驱动吊舱转动收起和下放，使用梯形丝杆通过螺旋副驱动滑块运动，使用辅助锁紧机构实现收起放下状态下吊舱的稳定锁紧。具体优点体现为以下几点：

1、本发明独立于无人机的其他机构，方便于吊舱部分的安装维护。

2、本发明使用经过尺寸优化的滑块曲柄机构推动吊舱的转动收起和放下，尽可能地降低了对动力源的驱动力要求和减小了驱动机构的尺寸。

3、本发明使用螺旋副作为一级传动，提高了传动比，降低了对电机驱动转矩的要求。

4、本发明使用梯形丝杆作为螺旋副，利用丝杆与滑块间的反向传动自锁实现吊舱收起与放下状态下的主要锁定。

5、本发明使用锁紧拉簧配合一个固定挂点和一个滑动挂点实现了锁紧力矩的换向，辅助梯形丝杆实现锁紧。

6、本发明结构简单紧凑，安装方便，通用性好。

附图说明

图1是吊舱放下状态的轴测图；

图2是吊舱放下状态辅助锁紧机构的详细视图；

图3是吊舱收起状态的轴测图；

图4是吊舱收起状态辅助锁紧机构的详细视图；

图5是辅助锁紧机构的原理图。

图中：1、吊舱；2、隔振板；3、减振器；4、动板吊耳；5、机架；6、锁紧拉簧；7、固定挂点；8、动挂点滑轨；9、曲柄；10、连杆；11、丝杆支座；12、丝杆；13、电机基座；14、电机；15、滑块；16、下限位挡块；17、定板吊耳；18、下限位标识；19、滑轨标线；20、动挂点标识；21、上限位标识；22、定挂点标识；23、拉簧轴线；24、转动中心。

具体实施方式

具体实施方式一、结合图1至图5说明本实施方式，一种无人机吊舱收放机构，主要由固定组件、转动组件、滑块曲柄机构、辅助锁紧机构四个部分组成。通过铰接固定组件的定板吊耳17和转动组件的动板吊耳4使固定组件与转动组件以旋转副连接；滑块曲柄机构通过曲柄9驱动转动组件转动；辅助锁紧机构通过改变转动组件转动过程中锁紧拉簧6的挂点位置实现锁紧转矩的换向，将转动组件在下放和收起状态下锁定于固定组件。

所述固定组件由机架5、定板吊耳17组成。机架5用于机构整体在无人机机体上的安装固定，定板吊耳17用于同转动组件构成旋转副。所述滑块曲柄机构由电机14、电机基座13、丝杆12、丝杆支座11、滑块15、连杆10、曲柄9组成。电机14和丝杆12分别通过电机基座13和丝杆支座11固定到机架5上；滑块15与丝杆12以螺旋副连接；连杆10一段与滑块15铰接，另一端与曲柄9铰接；曲柄9固定于隔振板2上。电机14驱动丝杆12转动，丝杆12通过螺旋副推动滑块15沿丝杆12轴线运动，滑块15通过连杆10推动曲柄9，最终驱动隔振板2转动。

所述的辅助锁紧机构由固定挂点7、锁紧拉簧6、动挂点滑轨8、下限位挡块16组成。固定挂点7、下限位挡块16固定在机架5上，动挂点滑轨8固定在隔振板2上，锁紧拉簧6一端挂在固定挂点7上，另一端挂在动挂点滑轨8中。所述转动组件由吊舱1、隔振板2、减振器3、动板吊耳4组成。吊舱1通过减振器3固联到隔振板2上，隔振板2上固定有动板吊耳4，用于同固定组件构成旋转副。

结合图5说明本实施方式，辅助锁紧机构的定挂点标识22保持不动，动挂点标识20沿滑轨标线19自由滑动，锁紧拉簧6的拉力使锁紧拉簧6趋于最短化，从而能保持拉簧轴线23与滑轨标线19垂直。吊舱1放下状态时，滑轨标线19水平，动挂点标识20位于滑轨标线19右端，锁紧拉簧6的拉力使滑轨标线19压紧于下限位标识，实现锁紧；吊舱1收起过程中，滑轨标线19由水平转向竖直，动挂点标识20从滑轨标线19右端移向左端，锁紧拉簧6的拉力给滑轨标线19相对于转动中心施加的转矩换向；吊舱1收起状态时，滑轨标线19竖直，动挂点标识20位于滑轨标线19左端，锁紧拉簧6的拉力使滑轨标线19压紧于上限位标识21实现锁紧。

具体实施方式二、本实施方式为具体实施方式一所述的一种无人机吊舱收放机构的装配过程：由以下步骤实现：

步骤一、将动板吊耳4、曲柄9、动挂点滑轨8固定在隔振板2上。

步骤二、将吊舱1通过减振器3固定在隔振板上。

步骤三、将固定挂点7、丝杆支座11、电机基座13、下限位挡块16、定板吊耳17固定在机架5上。

步骤四、将电机14安装在电机基座13上。

步骤五、将滑块15穿在丝杆12上，并将丝杆12一端与电机14连接，另一端用丝杆支座11支撑。

步骤六、将定板吊耳17与动板吊耳4铰接。

步骤七、用连杆10连接滑块15和曲柄9。

步骤八、将锁紧拉簧6一端挂在固定挂点7上，另一端挂在动挂点滑轨8中，完成整体装配。

接好电机14的控制线与电源线，供电使丝杆12带动滑块15运动到丝杆12的近端，使隔振板2压紧下限位挡块16，完成姿态初始化。

控制电机14转动使丝杆12带动滑块15通过连杆10推动曲柄9和隔振板2转动90度，完成吊舱1的收起动作。

本实施方式中，辅助锁紧机构的锁紧拉簧6一端挂在固定挂点7上保持不动，一端挂在动挂点滑轨8中动挂点滑轨8自由滑动，锁紧拉簧6的拉力使锁紧拉簧6回弹至原长，从而能保持锁紧拉簧6与动挂点滑轨8垂直。吊舱1放下状态时，动挂点滑轨8水平，锁紧拉簧6的动挂点标识20位于动挂点滑轨8的右端，锁紧拉簧6的拉力使隔振板2压紧下限位挡块16，实现锁紧；吊舱1收起过程中，动挂点滑轨8由水平转向竖直，动挂点标识20从动挂点滑轨8右端移向左端，锁紧拉簧6的拉力给动挂点滑轨8相对于转动中心施加的转矩换向；吊舱1收起状态时，动挂点滑轨8竖直，动挂点标识20位于动挂点滑轨8左端，锁紧拉簧6的拉力使动挂点滑轨8压紧于固定挂点7的侧面实现锁紧。

本实施方式所述的吊舱机构结构紧凑，实现了吊舱的收放和支撑，使用经过尺寸优化的滑块曲柄机构推动吊舱的转动收起和放下，尽可能地降低了对动力源的驱动力要求和减小了驱动机构的尺寸；使用螺旋副作为一级传动，提高了传动比，降低了对电机驱动转矩的要求；利用梯形丝杆与滑块间的反向传动自锁，辅助锁紧机构实现吊舱收起与放下状态下的可靠锁紧。

Claims (6)

1.一种无人机吊舱收放机构，包括由机架(5)和与机架铰接的定板吊耳(17)组成的固定组件，由吊舱(1)、隔振板(2)、减振器(3)和动板吊耳(4)组成的转动组件，所述吊舱(1)通过减振器(3)固定隔振板(2)上，所述动板吊耳(4)固定在隔振板(2)上，其特征是；所述定板吊耳(17)和动板吊耳(4)形成旋转副连接，还包括滑块曲柄机构和辅助锁紧机构；

所述滑块曲柄机构包括电机(14)、电机基座(13)、丝杆(12)、丝杆支座(11)、滑块(15)、连杆(10)和曲柄(9)；所述电机(14)和丝杆(12)分别通过电机基座(13)和丝杆支座(11)固定到机架(5)上；滑块(15)与丝杆(12)以螺旋副连接；所述连杆(10)的两端分别与滑块(15)和曲柄(9)铰接；所述曲柄(9)固定于隔振板(2)上；电机(14)驱动丝杆(12)转动，丝杆(12)通过螺旋副推动滑块(15)沿丝杆(12)轴线运动，滑块(15)通过连杆(10)推动曲柄(9)，实现驱动隔振板(2)转动；

所述辅助锁紧机构包括固定挂点(7)、锁紧拉簧(6)、动挂点滑轨(8)和下限位挡块(16)，所述固定挂点(7)和下限位挡块(16)固定在机架(5)上，动挂点滑轨(8)固定在隔振板(2)上，锁紧拉簧(6)的一端挂在固定挂点(7)上，另一端挂在动挂点滑轨(8)上；

所述滑块曲柄机构通过曲柄(9)驱动转动组件转动，辅助锁紧机构通过改变转动组件转动过程中锁紧拉簧(6)的挂点位置实现锁紧转矩的换向，并将转动组件在下放和收起状态下锁定固定组件。

2.根据权利要求1所述的一种无人机吊舱收放机构，其特征在于，所述辅助锁紧机构的锁紧拉簧(6)的一端挂在固定挂点(7)上保持不动，另一端挂在动挂点滑轨(8)中自由滑动，锁紧拉簧(6)的拉力使锁紧拉簧(6)回弹至原长，保持锁紧拉簧(6)与动挂点滑轨(8)垂直。

3.根据权利要求1所述的一种无人机吊舱收放机构，其特征在于，所述吊舱(1)处于放下状态时，动挂点滑轨(8)水平放置，锁紧拉簧(6)的动挂点标识(20)位于动挂点滑轨(8)的右端，锁紧拉簧(6)的拉力使隔振板(2)压紧下限位挡块(16)，实现锁紧；

吊舱(1)收起过程中，动挂点滑轨(8)由水平转向竖直放置，动挂点标识(20)从动挂点滑轨(8)右端移向左端，锁紧拉簧(6)的拉力为动挂点滑轨(8)相对于转动中心施加的转矩换向；吊舱(1)收起状态时，动挂点滑轨(8)竖直，动挂点标识(20)位于动挂点滑轨(8)左端，锁紧拉簧(6)的拉力使动挂点滑轨(8)压紧于固定挂点(7)的侧面实现锁紧。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的一种无人机吊舱收放机构的装配方法，其特征是，该方法由以下步骤实现：

步骤一、将动板吊耳(4)、曲柄(9)和动挂点滑轨(8)固定在隔振板(2)上；

步骤二、将吊舱(1)通过减振器(3)固定在隔振板(2)上，将固定挂点(7)、丝杆支座(11)、电机基座(13)、下限位挡块(16)和定板吊耳(17)固定在机架(5)上；

步骤三、将电机(14)安装在电机基座(13)上，将滑块(15)穿在丝杆(12)上，并将丝杆(12)一端与电机(14)连接，另一端用丝杆支座(11)支撑；

步骤四、将定板吊耳(17)与动板吊耳(4)铰接，用连杆(10)连接滑块(15)和曲柄(9)，将锁紧拉簧(6)的一端挂在固定挂点(7)上，另一端挂在动挂点滑轨(8)中，完成装配。

5.根据权利要求4所述的装配方法，其特征在于，还包括步骤五、电机(14)上电后，丝杆(12)带动滑块(15)运动到丝杆(12)的电机的一端，使隔振板(2)压紧下限位挡块(16)，完成姿态初始化；控制电机(14)转动使丝杆(12)带动滑块(15)，通过连杆(10)推动曲柄(9)和隔振板(2)转动90度，完成吊舱(1)的收起动作。

6.根据权利要求5所述的装配方法，其特征在于，所述丝杆(12)为梯形丝杆。