CN107472520A - 一种倾转机构和电机倾转装置 - Google Patents
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Abstract
一种倾转机构，包括驱动装置、连杆、从动装置和支撑构件，所述驱动装置拉动连杆，带动从动装置发生倾转。本发明采用曲柄连杆的方式驱动倾转，可以在特定角度实现自锁，不但简化了内部结构、降低了生产难度，还大大延长了伺服电机的使用寿命。本发明还包括一种包含上述倾转机构的用于倾转旋翼飞行器的电机倾转装置。
Description
技术领域
本发明属于飞行器设计技术领域，具体涉及一种倾转机构和电机倾转装置。
背景技术
倾转旋翼飞行器是一种兼具垂直起降和固定翼模态飞行的新型飞行器。电机倾转装置是其核心技术之一，是实现该类飞行器在固定翼模态和垂直起降模态之间转换的装置。该装置应具备：无传动间隙、负载端的不平衡力矩不会反向传递给驱动装置、结构紧凑、重量轻、可靠性高、耐久性强、耐冲击性强和生产加工简单等特点。
常见的倾转装置主要有以下几种驱动方式：舵机直驱式、蜗轮蜗杆驱动式，平行连杆驱动式。舵机直驱式虽简单实用，但固定翼模态下的倾转位置会产生不平衡力矩，反向传递给驱动装置，导致驱动舵机需要持续性修正，大大减小了舵机的使用寿命，降低了倾转机构的可靠性和耐久性。蜗轮蜗杆驱动式可以实现自锁，但是此驱动方式传动间隙较大，加工精度要求高。平行连杆驱动式也会将负载端的不平衡力矩反向传递给驱动装置，极易造成驱动装置损坏。
发明内容
为了克服现有倾转机构可靠性低、耐久性低、生产难度高等问题，本发明提供一种倾转机构及其工作方式。
此外，本发明还提供一种用于倾转旋翼飞行器且包括该倾转机构的电机倾转装置。
一种倾转机构，包括驱动装置、连杆、从动装置和支撑构件，所述驱动装置包括主动曲柄和伺服电机，所述从动装置包括从动曲柄和从动轴，所述伺服电机和从动轴与支撑构件固定连接，所述连杆的两端分别连接主动曲柄和从动曲柄，连杆和主动曲柄的连接处为第一关节，连杆和主动曲柄可以绕第一关节转动，连杆和从动曲柄的连接处为第二关节，连杆和从动曲柄可以绕第二关节转动，所述驱动装置通过连杆驱动从动装置倾转，所述伺服电机的电机轴、第一关节和第二关节的轴心呈一条直线的时候构成自锁状态。
优选地，所述伺服电机包括伺服电机主体、电机轴和花键，所述电机轴为可以与所述花键配合安装的花键轴，所述花键与所述主动曲柄通过紧固件连接。
优选地，所述从动装置还包括从动支撑柄和负载安装板，所述负载安装板通过紧固件分别与从动支撑柄和从动曲柄连接。
优选地，所述从动轴贯穿所述支撑构件上的从动轴孔位、从动曲柄的孔位和从动支撑柄的孔位，从动曲柄和从动支撑柄可以绕从动轴旋转。
优选地，所述从动轴两端各套有一个铜套轴承，所述从动曲柄和从动支撑柄与铜套轴承接触，绕从动轴旋转。
优选地，所述连杆与主动曲柄和从动曲柄分别通过铆钉连接。
优选地，所述连杆、主动曲柄、从动轴、从动曲柄和从动支撑柄由碳纤维材质制成。
优选地，所述负载安装座的材质为铝。
优选地，所述支撑构件包括底板、顶板、左立板、中立板和右立板，所述底板、顶板、左立板、中立板和右立板通过拼插的方式连接，使用固定胶进行固定。
优选地，所述伺服电机嵌入左立板、中立板和右立板上的伺服电机安装位，通过螺钉固定在中立板上。
优选地，所述中立板包括止挡件。
优选地，所述支撑构件的材质为碳纤维材质。
一种用于倾转旋翼飞行器的电机倾转装置，包括上述的倾转机构和飞行动力单元，所述飞行动力单元安装在该倾转机构上。
优选地，所述飞行动力单元包括电机和电调，所述电机与负载安装座通过紧固件连接，所述电调与底板通过紧固件连接。
优选地，所述电机的电机线穿过从动轴与电调的电调线连接。
优选地，当采用此电机倾转装置的倾转旋翼飞行器处于固定翼飞行模态时，所述倾转机构处于自锁状态。
本发明的实施方式提供的倾转机构采用曲柄连杆的方式驱动倾转，可以在特定角度实现自锁。其应用于倾转旋翼飞行器的电机倾转装置，在固定翼飞行模态时保持自锁状态，减轻了伺服电机在保持倾转角度时需要承受的扭转力。此倾转机构，不但简化了内部结构、降低了生产难度，还大大延长了伺服电机的使用寿命，从而提高了该倾转机构的稳定性和高效性。
附图说明
图1是本发明实施方式提供的一种用于倾转旋翼飞行器的电机倾转装置立体图。
图2是本发明实施方式提供的一种倾转机构立体图。
图3是驱动装置的俯视图。
图4是支撑构件的立体图。
图5是图1倾转机构的自锁状态右视图。
图6是用于倾转旋翼飞行器的电机倾转装置处于固定翼飞行模态的的立体图。
图7是用于倾转旋翼飞行器的电机倾转装置处于垂直起降模态的的立体图
主要元件符号说明
电机倾转装置 100
倾转机构 10
驱动装置 11
伺服电机 111
伺服电机主体 1111
电机轴 1112
花键 1113
主动曲轴 112
连杆 12
第一关节 121
第二关节 122
从动装置 13
从动曲柄 131
从动轴 132
铜套轴承 1321
从动支撑柄 133
负载安装板 134
支撑构件 14
底板 141
顶板 142
左立板 143
中立板 144
止挡件 1441
右立板 145
飞行动力单元 20
电机 21
电调 22
具体实施方案
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参照图1，本发明实施方式提供一种电机倾转装置100包括倾转机构10和飞行动力单元20。
请参照图2，所述倾转机构10包括驱动装置11、连杆12、从动装置13和支撑构件14。所述驱动装置11包括伺服电机111和主动曲柄112。
请同时参考图3，所述伺服电机111包括伺服电机主体1111、电机轴1112和花键1113。电机轴1112是可以与花键1113配合的花键轴，主动曲柄112的一端与花键1113用紧固件连接，主动曲柄112与花键1113之间不发生相对位移，电机主体1111可以驱动电机轴1112转动，花键1113和主动曲柄112跟随电机轴1112转动，产生角度变化。花键1113和主动曲柄112转动的平面与电机轴1112垂直。
所述从动装置13包括从动曲柄131、从动轴132、铜套轴承1321、从动支撑柄133和负载安装板134。从动曲柄131、从动轴132和从动支撑柄133是碳纤维材质。从动轴132穿过从动曲柄131和从动支撑柄133上的从动轴孔位，从动曲柄131和从动支撑柄133可以绕从动轴132旋转。从动轴132两端各套有一个铜套轴承1321，从动曲柄131和从动支撑柄133可以直接接触铜套轴承1321绕从动轴132旋转。铜套轴承1321既可以减轻从动轴132、从动曲柄131和从动支撑柄133直接接触发生转动时的磨损，又可以达到限制从动轴132和从动曲柄131位置的作用。铝制的负载安装板134通过紧固件分别与从动曲柄131和从动支撑柄133固定连接。从动曲柄131和从动支撑柄133绕从动轴132旋转时，可以带动负载安装板134一起旋转。负载安装板134为铝或者其他金属是为了保证负载安装时的强度。
所述连杆12的两端用铆钉分别与主动曲柄112和从动曲柄131连接，连杆12和主动曲柄112的连接处为第一关节121，连杆12和主动曲柄112可以绕第一关节121转动，连杆12和从动曲柄131的连接处为第二关节122，连杆12和从动曲柄131可以绕第二关节122转动。所述铆钉也可以用螺栓、穿销等代替。连杆12和主动曲柄112为碳纤维材质。
请同时参考图4，所述支撑构件14用于支撑固定驱动装置11和从动装置13，同时提供与飞行器主体配合的安装位，包括底板141、顶板142、左立板143、中立板144和右立板145，支撑构件14的各个部分通过拼插的方式连接，使用固定胶进行固定，构成一个稳定的支撑结构。支撑构件14为碳纤维材质。所述中立板144还包括止挡件1441，该止挡件1441可以对负载安装板134的倾转角度进行限制。左立板143、中立板144和右立板145上留有伺服电机111和从动轴132的安装位。伺服电机111通过紧固件固定在中立板144上，同时左立板143、中立板144和右立板145穿套在从动轴132上，确保伺服电机111和从动轴132的位置相对不变。
请同时参考图5，由于伺服电机111和从动轴132的相对位置固定，当伺服电机111驱动主动曲柄112转动时，主动曲柄112通过第一关节121带动连杆12，连杆12通过第二关节122带动从动曲柄131绕从动轴132转动。当伺服电机111的电机轴1112、第一关节121和第二关节122的轴心呈一条直线的时候，负载对驱动装置11的有效回转力矩为零，此倾转机构10处于自锁状态。
请参考图6，飞行动力单元20包括电机21和电调22。电机21通过紧固件与负载安装板134连接，电调22通过紧固件与底板141连接。电机21的电机线穿过从动轴132与电调22的电调线相连，这样可以限制电机线的位置，使其不会在电机倾转装置100发生倾转时造成干扰。在固定翼飞行模态时，电机轴1112、第一关节121和第二关节122的轴心呈一条直线，电机21对驱动装置11的有效回转力矩为零，倾转机构10处于自锁状态，电机21水平指向前。
请同时参考图7，在垂直起降模态时，从动曲柄131被连杆12牵引旋转约90度，电机21垂直指向上。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种倾转机构，其特征在于：包括驱动装置、连杆、从动装置和支撑构件，所述驱动装置包括主动曲柄和伺服电机，所述从动装置包括从动曲柄和从动轴，所述伺服电机和从动轴与支撑构件固定连接，所述连杆的两端分别连接主动曲柄和从动曲柄，连杆和主动曲柄的连接处为第一关节，连杆和主动曲柄可以绕第一关节转动，连杆和从动曲柄的连接处为第二关节，连杆和从动曲柄可以绕第二关节转动，所述驱动装置通过连杆驱动从动装置倾转，所述伺服电机的电机轴、第一关节和第二关节的轴心呈一条直线的时候构成自锁状态。
2.如权利要求1所述的一种倾转机构，其特征在于：所述伺服电机包括伺服电机主体、电机轴和花键，所述电机轴为可以与所述花键配合安装的花键轴，所述花键与所述主动曲柄通过紧固件连接。
3.如权利要求1所述的一种倾转机构，其特征在于：所述从动装置还包括从动支撑柄和负载安装板，所述负载安装板通过紧固件分别与从动支撑柄和从动曲柄连接。
4.如权利要求1所述的一种倾转机构，其特征在于：所述从动轴贯穿所述支撑构件上的从动轴孔位、从动曲柄的孔位和从动支撑柄的孔位，从动曲柄和从动支撑柄可以绕从动轴旋转。
5.如权利要求1所述的一种倾转机构，其特征在于：所述从动轴两端各套有一个铜套轴承，所述从动曲柄和从动支撑柄与铜套轴承接触，绕从动轴旋转。
6.如权利要求1所述的一种倾转机构，其特征在于：所述连杆与主动曲柄和从动曲柄分别通过铆钉连接。
7.如权利要求1所述的一种倾转机构，其特征在于：所述支撑构件包括底板、顶板、左立板、中立板和右立板，所述底板、顶板、左立板、中立板和右立板通过拼插的方式连接，使用固定胶进行固定。
8.如权利要求1所述的一种倾转机构，其特征在于：所述伺服电机嵌入左立板、中立板和右立板上的伺服电机安装位，通过螺钉固定在中立板上。
9.一种用于倾转旋翼飞行器的电机倾转装置，其特征在于：包括如权利要求1～12中任一项所述的一种倾转机构和飞行动力单元，所述飞行动力单元安装在该倾转机构上，所述飞行动力单元包括电机和电调，所述电机与负载安装座通过紧固件连接，所述电调与底板通过紧固件连接。
10.如权利要求9所述的一种用于倾转旋翼飞行器的电机倾转装置，其特征在于：当采用此电机倾转装置的倾转旋翼飞行器处于固定翼飞行模态时，所述倾转机构处于自锁状态。
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