CN107031834A - 多旋翼无人机用变桨距装置 - Google Patents

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刘思远
宋朝省
朱才朝
刘怀举
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C27/00—Rotorcraft; Rotors peculiar thereto
    • B64C27/54—Mechanisms for controlling blade adjustment or movement relative to rotor head, e.g. lag-lead movement
    • B64C27/58—Transmitting means, e.g. interrelated with initiating means or means acting on blades

Abstract

本发明公开了一种多旋翼无人机用变桨距装置，包括安装板、以可绕自身轴线转动的方式设置于安装板上并用于安装旋翼的回转轴和安装于安装板上由动力驱动的变桨距机构，变桨距机构包括丝杠和以丝杠旋转时可沿丝杠轴向上下移动的方式设置的升降架，变桨距机构还包括与升降架配合并用于驱动回转轴转动以驱使旋翼变桨距的回转轴驱动机构，安装板下方固定有提供整个旋翼旋转的动力轴；改变了锂电池旋翼飞行器的载重和续航问题，通过丝杠变桨距装置，使内燃机能够运用在旋翼飞行器上，另外，相比于传统连杆机构调节桨距，采用丝杠调节桨距精度更高，响应更快，同时滚珠丝杠具有自锁功能，能更好的固定旋翼的桨距和升角，且体积更小，结构紧凑，所有零部件都在旋翼连接处，具有更好的市场推广性。

Description

多旋翼无人机用变桨距装置
技术领域
本发明涉及多旋翼无人机领域，特别涉及一种多旋翼无人机用变桨距装置。
背景技术
现有技术中，具有悬停能力的飞行器有直升机和多旋翼无人机，相较于直升机，多旋翼无人机有起降方便、机械结构简单的特点。目前，市面上较多的多旋翼无人机采用的是固定浆距，由电机驱动产生升力的模式，由于电池的能量密度远远低于燃油，受到电池的限制，多以摄像为主，载重在几公斤以内，续航时间半小时左右，这类飞行器主要用于航拍，无法利用多旋翼机的特点发挥更大的作用。
随着技术发展的进步，为了解决上述飞行器桨距固定不可变的问题，有人设计了油动变浆距多旋翼无人机，其可解决飞行器载重小、续航时间低的问题，但是，这种多旋翼无人机的变桨距部分是采用连杆结构，不但结构复杂，而且设计加工困难，并且需要较大的安装空间，在控制上难以控制，精度不高，响应速度也相对较慢，灵活性大大降低。
因此，需要对现有的多旋翼无人机的变桨距方式进行改进，使其达到空间利用率高，响应快，精度高等优点。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种多旋翼无人机用滚珠丝杠变桨距装置，解决现有多旋翼飞行器的变桨距方式结构复杂、空间利用率低、响应速度慢等问题。
本发明的多旋翼无人机用变桨距装置，包括安装板、以可绕自身轴线转动的方式设置于安装板上并用于安装旋翼片的回转轴和安装于安装板上由动力驱动的变桨距机构，变桨距机构包括丝杠和以丝杠旋转时可沿丝杠轴向上下移动的方式设置的升降架，变桨距机构还包括与升降架配合并用于驱动回转轴转动以驱使旋翼变桨距的回转轴驱动机构。
进一步，回转轴驱动机构包括提升杆和套杆，套杆以与回转轴轴线相垂直的方式固定设置，套杆上设置有条形孔，提升杆包括与升降架固定连接的固定部和与固定部相垂直并伸入条形孔内用于驱使套杆带动回转轴转动的驱动部。
进一步，回转轴驱动机构为相对升降架对称设置的两组。
进一步，安装板上还设置有对升降架升降导向的导向机构，导向机构为对称设置的两组，每一导向机构包括固定于安装板上设置的导柱和与升降架一体并外套导柱形成相对滑动配合的导套。
进一步，还包括固定于安装板下侧设置的机架和设置于机架内并用于为变桨距机构提供动力的舵机。
进一步，还包括外罩变桨距机构上方设置并与安装板固定连接的机壳。
进一步，丝杠的上端还设置有用于限制升降架的最高位置的限位片。
进一步，还包括固定于机架底部设置的过渡法兰和与过渡法兰传动连接并用于驱动变桨距装置整体旋转的动力轴。
本发明的有益效果：本发明的多旋翼无人机多旋翼无人机用变桨距装置，丝杠与升降架形成丝杠螺母副结构，通过动力驱动使升降架上下移动，从而带动回转轴驱动机构工作使回转轴转动，以使旋翼改变浆距，不仅能够精确、快速的响应，而且丝杠旋转相应的圈数，升降架升降相应的高度，从而使得回转轴旋转相应的角度，达到了精确控制的目的；同时，由于采用丝杠螺母副结构，可大大节约横向空间，空间利用率较高，设计加工均相对较为容易。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。
图1为本发明整体结构示意图；
图2为本发明的结构原理示意图(正视图)；
图3为本发明的结构原理示意图(左视图)；
图4为本发明安装双侧旋翼的装配示意图。
具体实施方式
图1为本发明整体结构示意图，图2为本发明的结构原理示意图(正视图)，图3为本发明的结构原理示意图(左视图)，图4为本发明安装双侧旋翼的装配示意图，如图所示：本实施例的多旋翼无人机用变桨距装置，包括安装板10、以可绕自身轴线转动的方式设置于安装板10上并用于安装旋翼片的回转轴5和安装于安装板10上由动力驱动的变桨距机构，变桨距机构包括丝杠1和以丝杠 1旋转时可沿丝杠1轴向上下移动的方式设置的升降架2，变桨距机构还包括与升降架2配合并用于驱动回转轴5转动以驱使旋翼变桨距的回转轴5驱动机构；如图所示，其中，丝杠1为滚珠丝杠1，升降架2位于安装板10的上方，丝杠1 自安装板10中心设置的通孔内穿过与升降架2配合，本发明的适用于多旋翼无人机上，即设置有多个旋翼总成，每一旋翼总成内包括有一个变桨距装置，回转轴5在每一变桨距装置设置两个，每一回转轴5上安装有一旋翼17，旋翼为国家标准旋翼，由四位数字表示，前两位数字表示直径，后两位数字表示桨距，由于本实例是变桨距控制，故旋翼后两位数字表示的是初始桨距，可根据具体运行情况进行调节；回转轴5通过轴承座6和轴承7固定在安装板10上，回转轴5 一端形成轴驱动端，另一端形成用于固定旋翼的U形臂；当丝杠1由动力驱动转动时，升降架2沿丝杆的轴向做上下移动，并带动回转轴5驱动机构工作，从而实现驱动回转轴5转动，以实现旋翼的变浆距；本发明的设计改变了锂电池旋翼飞行器的载重和续航问题，通过丝杠1变桨距装置，使内燃机能够运用在旋翼飞行器上，另外，相比于传统连杆机构调节桨距，采用丝杠1调节桨距精度更高，响应更快，同时滚珠丝杠1具有自锁功能，能更好的固定旋翼的桨距和升角，且体积更小，结构紧凑，所有零部件都在旋翼连接处，具有更好的市场推广性。
本实施例中，回转轴5驱动机构包括提升杆3和套杆4，套杆4以与回转轴 5轴线相垂直的方式固定设置，套杆4上设置有条形孔，提升杆3包括与升降架 2固定连接的固定部和与固定部相垂直并伸入条形孔内用于驱使套杆4带动回转轴5转动的驱动部；如图所示，升降架2为环形结构，丝杠1为滚珠丝杠1，升降架2与丝杠1为螺纹连接形成丝杠1螺母副结构，升降架2的外部设置有与提升杆3的固定部固定连接的固定套，驱动部与固定部形成垂直结构，驱动部插入条形孔内，当提升杆3随升降架2上下移动时，提升杆3的驱动部在条形孔内移动，从而实现使得套杆4带动回转轴绕回转轴5的中心转动，进而实现旋翼的变桨距。
本实施例中，回转轴5驱动机构为相对升降架2对称设置的两组；由于本实施例中，升降架2为环形，回转轴5驱动机构为径向对称设置的两组，每一组驱动一个旋翼。
本实施例中，安装板10上还设置有对升降架2升降导向的导向机构，导向机构为对称设置的两组，每一导向机构包括固定于安装板10上设置的导柱9和与升降架2一体并外套导柱9形成相对滑动配合的导套8；导向机构除对升降架 2上下移动的导向，还可防止升降架2转动，从而实现升降架2与丝杠1的丝杠 1螺母副配合；在导柱9上做直线运动，保证了整个过程的稳定性。
本实施例中，还包括固定于安装板10下侧设置的机架13和设置于机架13 内并用于为变桨距机构提供动力的舵机18；舵机的动力输出端与丝杠1传动连接驱动丝杠1旋转。
本实施例中，还包括外罩变桨距机构上方设置并与安装板10固定连接的机壳16；机壳由透明塑料材料制成，机壳与安装板10通过螺栓连接，并机壳与导柱9通过螺栓连接，目的是保证导柱9的垂直度，使整个运动更加平稳。
本实施例中，丝杠1的上端还设置有用于限制升降架2最高位置的限位片 11；当丝杠1转动，升降架2的最高位置由限位片形成限制，从机械角度限位，增加了运行过程的可靠性。
本实施例中，还包括固定于机架底部设置的过渡法兰14和与过渡法兰14传动连接并用于驱动变桨距装置整体旋转的动力轴15；过渡法兰通过螺柱12与安装板连接。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种多旋翼无人机用变桨距装置，其特征在于：包括安装板、以可绕自身轴线转动的方式设置于安装板上并用于安装旋翼的回转轴和安装于安装板上由动力驱动的变桨距机构，所述变桨距机构包括丝杠和以丝杠旋转时可沿丝杠轴向上下移动的方式设置的升降架，所述变桨距机构还包括与升降架配合并用于驱动回转轴转动以驱使旋翼变桨距的回转轴驱动机构。
2.根据权利要求1所述的多旋翼无人机用变桨距装置，其特征在于：所述回转轴驱动机构包括提升杆和套杆，所述套杆以与回转轴轴线相垂直的方式固定设置，所述套杆上设置有条形孔，所述提升杆包括与升降架固定连接的固定部和与固定部相垂直并伸入条形孔内用于驱使套杆带动回转轴转动的驱动部。
3.根据权利要求2所述的多旋翼无人机用变桨距装置，其特征在于：所述回转轴驱动机构为相对升降架对称设置的两组。
4.根据权利要求1所述的多旋翼无人机用变桨距装置，其特征在于：所述安装板上还设置有对升降架升降导向的导向机构，所述导向机构为对称设置的两组，每一导向机构包括固定于安装板上设置的导柱和与升降架一体并外套导柱形成相对滑动配合的导套。
5.根据权利要求1所述的多旋翼无人机用变桨距装置，其特征在于：还包括固定于安装板下侧设置的机架和设置于机架内并用于为变桨距机构提供动力的舵机。
6.根据权利要求1所述的多旋翼无人机用变桨距装置，其特征在于：还包括外罩变桨距机构上方设置并与安装板固定连接的机壳。
7.根据权利要求1所述的多旋翼无人机用变桨距装置，其特征在于：所述丝杠的上端还设置有用于限制升降架最高位置的限位片。
8.根据权利要求5所述的多旋翼无人机用变桨距装置，其特征在于：还包括固定于机架底部设置的过渡法兰和与过渡法兰传动连接并用于驱动变桨距装置整体旋转的动力轴。
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