CN107472514A - 变距螺旋桨及无人机 - Google Patents
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Abstract
本发明属于航空技术领域，尤其涉及一种变距螺旋桨及无人机；变距螺旋桨包括转轴、固定在转轴上的第一锥齿轮、转动连接在转轴上的第二锥齿轮、套设在两者间的转轴上与其转动连接的轴毂、与轴毂固定连接与其轴向垂直的固定轴，在固定轴上套设有与其转动连接的桨毂，在桨毂与轴毂间的固定轴部分上套设有与轴毂、桨毂固定连接的扭转变形件，在桨毂上固定安装有与第一锥齿轮、第二锥齿轮啮合的桨叶驱动锥齿轮；无人机包括变距螺旋桨。在转轴扭矩与扭转变形件反扭矩的相互作用下实现桨距自动调整，扭矩变大时桨距变小，推力性能增强，便于加速能力、飞行速度的提高，解决了通过推力改变桨距的变距螺旋桨加速能力弱及飞行速度不易提高的问题。
Description
技术领域
本发明属于航空技术领域，尤其涉及一种变距螺旋桨及无人机。
背景技术
变距螺旋桨是通过推力改变桨距的，桨距改变相应的桨叶角也会发生改变，是利用螺旋桨产生的推力通过弹簧的形变来调节桨距，推力大时桨距减小，推力小时桨距变大，这种变距螺旋桨存在的主要不足是无法提供良好的加速能力，飞行速度也不容易提高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种变距螺旋桨及无人机，旨在解决通过推力改变桨距的变距螺旋桨加速能力弱及飞行速度不易提高的问题。
本发明是这样实现的，一种变距螺旋桨，所述变距螺旋桨包括转轴、固定安装在所述转轴上的第一锥齿轮、与所述转轴转动连接且与所述第一锥齿轮相向设置的第二锥齿轮、套设在所述第一锥齿轮与所述第二锥齿轮之间的转轴部分上且与其转动连接的轴毂、以及与所述轴毂固定连接且与所述轴毂轴向垂直的固定轴；在所述固定轴上套设有与其转动连接的桨毂，在所述桨毂与所述轴毂之间的固定轴部分上套设有具有弹性的扭转变形件，所述扭转变形件分别与所述轴毂、所述桨毂固定连接；在所述桨毂上固定安装有桨叶驱动锥齿轮，所述桨叶驱动锥齿轮相对的两侧分别与所述第一锥齿轮、所述第二锥齿轮啮合；在所述桨毂远离所述轴毂的一侧固定连接有桨叶。
作为一种改进，在所述轴毂的外侧壁上对应所述扭转变形件处设有套筒，在所述套筒靠近所述扭转变形件的端部上设有沿周向间隔设置的套筒连接槽，在所述桨毂靠近所述扭转变形件的端部上设有沿周向间隔设置的桨毂连接槽；在所述扭转变形件的两端部上对应所述套筒连接槽、所述桨毂连接槽处分别设有连接齿，对应侧的所述连接齿分别卡入所述套筒连接槽、所述桨毂连接槽内。
作为一种改进，所述套筒与所述轴毂为一体式结构。
作为一种改进，所述固定轴为长螺栓，与所述轴毂的外侧壁螺纹连接。
作为一种改进，所述桨毂、所述桨叶驱动锥齿轮为分体式结构，所述桨叶驱动锥齿轮套在桨毂上并与其固定连接；在所述桨毂的两端部处与所述长螺栓的光杆部分之间分别设有轴承。
作为一种改进，所述桨叶的安装部插入所述桨毂的内腔中，在所述桨毂与所述桨叶的安装部之间设有连接件。
作为一种改进，所述桨叶设置有一个、两个、三个或者更多个，对应每个所述桨叶处分别设有与其固定连接的所述桨毂、套设在所述桨毂上与其固定连接的所述桨叶驱动锥齿轮、与所述轴毂固定连接的所述固定轴、设置在所述桨毂与所述轴毂之间的扭转变形件、以及设置在所述轴毂侧壁上的所述套筒。
作为一种改进，所述扭转变形件是由弹性材料制成的筒形件。
本发明是这样实现的，一种无人机，所述无人机包括所述变距螺旋桨。
作为一种改进，所述无人机还包括机体、安装在所述机体上的发动机，所述发动机的输出端与所述变距螺旋桨的转轴传动连接。
由于采用了上述技术方案，本发明的变距螺旋桨包括转轴、固定安装在转轴上的第一锥齿轮、与转轴转动连接且与第一锥齿轮相向设置的第二锥齿轮、套设在第一锥齿轮与第二锥齿轮之间的转轴部分上且与其转动连接的轴毂、以及与轴毂固定连接且与轴毂轴向垂直的固定轴；在固定轴上套设有与其转动连接的桨毂，在桨毂与轴毂之间的固定轴部分上套设有具有弹性的扭转变形件，该扭转变形件分别与轴毂、桨毂固定连接；在桨毂上固定安装有桨叶驱动锥齿轮，桨叶驱动锥齿轮分别与第一锥齿轮、第二锥齿轮啮合；在桨毂远离轴毂的一侧固定连接有桨叶；本发明的无人机包括变距螺旋桨。变距螺旋桨是在转轴的扭矩与扭转变形件的反扭矩的相互作用来实现螺旋桨的桨距随工作负载、旋转转速以及飞行速度自动调整，转轴的扭矩变大时，转轴的扭矩传递给桨叶使桨叶角变小、桨距变小，推力性能增强，便于变距螺旋桨加速能力的增强及飞行速度的提高，解决了通过推力改变桨距的变距螺旋桨加速能力弱及飞行速度不易提高的问题。
附图说明
图1是本发明实施例的变距螺旋桨的立体结构示意图；
图2是本发明实施例的变距螺旋桨的剖视结构示意图；
其中，11、转轴，12、第一锥齿轮，13、第二锥齿轮，14、轴毂，141a、套筒，141b、套筒，15a、桨毂，15b、桨毂，16a、桨叶驱动锥齿轮、16b、桨叶驱动锥齿轮，17a、扭转变形件，17b、扭转变形件，18a、桨叶，18b、桨叶，19a、固定轴，19b、固定轴。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
由图1和图2可知，该变距螺旋桨包括转轴11、固定安装在转轴11上的第一锥齿轮12、与转轴11转动连接且与第一锥齿轮12相对设置的第二锥齿轮13、套设在第一锥齿轮12与第二锥齿轮13之间的转轴11部分上且与其转动连接的轴毂14、以及与轴毂14固定连接且与轴毂14轴向垂直的固定轴，在固定轴上套设有与其转动连接的桨毂，在桨毂与轴毂14之间的固定轴部分上套设有具有弹性的扭转变形件，该扭转变形件分别与轴毂14、桨毂固定连接，在桨毂上固定安装有桨叶驱动锥齿轮，该桨叶驱动锥齿轮相对的两侧分别与第一锥齿轮12、第二锥齿轮13啮合，在桨毂远离轴毂14的一侧固定连接有桨叶。
结合附图对变距螺旋桨的工作原理及过程作如下说明：
螺旋桨停车时，转轴11和扭转变形件上的扭矩都为零，设置桨叶角使得螺旋桨处于顺桨状态，顺桨状态是螺旋桨在这种状态下受沿转轴方向运动的流体作用不转动，通常桨叶角接近90度，桨叶角是桨叶与旋转平面之间的夹角。
通常，相同飞行速度下，螺旋桨转速高，转轴11提供的扭矩较大；相同转速下，飞行速度快，转轴11提供的扭矩越小。
转轴11的扭矩变大时，转轴11的扭矩通过齿轮机构推动桨叶绕固定轴转动桨叶角减小，使扭转变形件发生更大的扭转变形，当扭转变形件所产生的反扭矩增大到与转轴11的扭矩平衡时，螺旋桨固定在某一桨距。转轴11的扭矩变小时，扭矩变形件的反扭矩大于通过齿轮机构传递给桨叶的转轴11的扭矩，桨叶在扭转变形件的推动下桨叶角增大，当扭转变形件所产生的反扭矩减小到与转轴11的扭矩平衡时，螺旋桨固定在一个较大桨距的位置处。
当飞行速度或者转速发生变化后转轴11的扭矩也发生变化，齿轮机构将转轴11的扭矩传递给桨叶，桨叶在转轴11和扭转变形件的共同作用下改变其桨叶角，当扭转变形件所产生的反扭矩与转轴11的扭矩平衡后，飞行速度、螺旋桨转速和桨距都将稳定下来，这样螺旋桨的桨距随飞行速度和转速的实时自动调节。
本发明实施例的变距螺旋桨是在转轴11的扭矩与扭转变形件的反扭矩的相互作用来实现螺旋桨的桨距随工作负载、旋转转速以及飞行速度自动调整，转轴11的扭矩变大时，转轴11的扭矩传递给桨叶使桨叶角变小、桨距变小，推力性能增强，便于变距螺旋桨加速能力的增强及飞行速度的提高，解决了通过推力改变桨距的变距螺旋桨加速能力弱及飞行速度不易提高的问题。
在本实施例中，在轴毂14的外侧壁上对应扭转变形件处设有套筒，在套筒靠近扭转变形件的端部上设有沿周向间隔设置的套筒连接槽，在桨毂靠近扭转变形件的端部上设有沿周向间隔设置的桨毂连接槽，具体的说，套筒与轴毂14为一体式结构，便于加工及确定套筒的设置位置；扭转变形件呈筒状且套设在固定轴上，在扭转变形件的两端部上对应套筒连接槽、桨毂连接槽处分别设有连接齿，对应侧的连接齿分别卡入套筒连接槽、桨毂连接槽，实现扭转变形件与轴毂14、桨毂的连接。通常扭转变形件是由硅胶、橡胶等具有弹性的材料制成的筒形件。
在本实施例中，固定轴为长螺栓，与轴毂14的外侧壁螺纹连接；桨毂通过轴承与长螺栓的光杆部分连接。固定轴选用长螺栓不仅可以当做桨毂转动的轴，而且可以当做紧固件将桨毂与轴毂14连接并将扭转变形件加持在桨毂与轴毂14之间。
在本实施例中，桨毂、桨叶驱动锥齿轮为分体式结构，桨叶驱动锥齿轮套在桨毂上并与其固定连接，便于桨毂及桨叶驱动锥齿轮的加工制造、安装；在桨毂的两端部处与长螺栓的光杆部分之间分别设有轴承，增强转动性能和支撑性能。
在本实施例中，桨叶的安装部插入桨毂的内腔中，在桨毂与桨叶的安装部之间设有连接件，通常连接件为螺栓。
在本实施例中，桨叶设置有两个，分别为桨叶18a、桨叶18b；对应桨叶18a处设有与桨叶18a固定连接的桨毂15a、套设在桨毂15a上、与其固定连接的桨叶驱动锥齿轮16a、与轴毂14固定连接的固定轴19a、设置在桨毂15a与轴毂14之间的扭转变形件17a、以及设置在轴毂14侧壁上对应扭转变形件17a设置的套筒141a；对应桨叶18b处设有与桨叶18b固定连接的桨毂15b、套设在桨毂15b上、与其固定连接的桨叶驱动锥齿轮16b、与轴毂14固定连接的固定轴19b、设置在桨毂15b与轴毂14之间的扭转变形件17b、以及设置在轴毂14侧壁上对应扭转变形件17b设置的套筒141b。当然桨叶也可以设置有一个、三个或者更多个。
本发明实施例中还涉及一种无人机，该无人机包括机体、安装在机体上的发动机以及上述的变距螺旋桨，该发动机的输出轴与变距螺旋桨的转轴11传动连接。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.变距螺旋桨，包括转轴、其特征在于，所述变距螺旋桨还包括固定安装在所述转轴上的第一锥齿轮、与所述转轴转动连接且与所述第一锥齿轮相向设置的第二锥齿轮、套设在所述第一锥齿轮与所述第二锥齿轮之间的转轴部分上且与其转动连接的轴毂、以及与所述轴毂固定连接且与所述轴毂轴向垂直的固定轴；在所述固定轴上套设有与其转动连接的桨毂，在所述桨毂与所述轴毂之间的固定轴部分上套设有具有弹性的扭转变形件，所述扭转变形件分别与所述轴毂、所述桨毂固定连接；在所述桨毂上固定安装有桨叶驱动锥齿轮，所述桨叶驱动锥齿轮相对的两侧分别与所述第一锥齿轮、所述第二锥齿轮啮合；在所述桨毂远离所述轴毂的一侧固定连接有桨叶。
2.根据权利要求1所述的变距螺旋桨，其特征在于，在所述轴毂的外侧壁上对应所述扭转变形件处设有套筒，在所述套筒靠近所述扭转变形件的端部上设有沿周向间隔设置的套筒连接槽，在所述桨毂靠近所述扭转变形件的端部上设有沿周向间隔设置的桨毂连接槽；在所述扭转变形件的两端部上对应所述套筒连接槽、所述桨毂连接槽处分别设有连接齿，对应侧的所述连接齿分别卡入所述套筒连接槽、所述桨毂连接槽内。
3.根据权利要求2所述的变距螺旋桨，其特征在于，所述套筒与所述轴毂为一体式结构。
4.根据权利要求2所述的变距螺旋桨，其特征在于，所述固定轴为长螺栓，与所述轴毂的外侧壁螺纹连接。
5.根据权利要求4所述的变距螺旋桨，其特征在于，所述桨毂、所述桨叶驱动锥齿轮为分体式结构，所述桨叶驱动锥齿轮套在桨毂上并与其固定连接；在所述桨毂的两端部处与所述长螺栓的光杆部分之间分别设有轴承。
6.根据权利要求2至5任一项所述的变距螺旋桨，其特征在于，所述桨叶的安装部插入所述桨毂的内腔中，在所述桨毂与所述桨叶的安装部之间设有连接件。
7.根据权利要求6所述的变距螺旋桨，其特征在于，所述桨叶设置有一个、两个、三个或者更多个，对应每个所述桨叶处分别设有与其固定连接的所述桨毂、套设在所述桨毂上与其固定连接的所述桨叶驱动锥齿轮、与所述轴毂固定连接的所述固定轴、设置在所述桨毂与所述轴毂之间的扭转变形件、以及设置在所述轴毂侧壁上的所述套筒。
8.根据权利要求1所述的变距螺旋桨，其特征在于，所述扭转变形件是由弹性材料制成的筒形件。
9.无人机，其特征在于，包括如权利要求1至8任一项所述的变距螺旋桨。
10.根据权利要求9所述的无人机，其特征在于，所述无人机还包括机体、安装在所述机体上的发动机，所述发动机的输出端与所述变距螺旋桨的转轴传动连接。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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