CN108454846B - 一种十字轴铰接式桨毂结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种十字轴铰接式桨毂结构，包括：所述中央件安装于电机平台座上，其与电机平台座上的转轴驱动连接；两个十字轴相对布置于中央件两侧，且桨叶转接头与十字轴一一对应连接；所述十字轴由一个连接块及两个轴线垂直且相互交错、贯穿连接块的销轴构成，十字轴通过其中一个水平布置的销轴铰接于中央件侧面顶部的耳片上，且桨叶转接头通过内端开口与另一个斜置销轴铰接，分别构成水平铰和摆振‑变距耦合铰；所述桨叶对应连接于桨叶转接头外端，且配重块安装于中央件顶部。本发明具有高强度、长寿命、轻质量、小振动、低噪音等优点，使得旋翼系统实现安全、高效的同时保证轻小型的无人机具有良好的机动性。
Description
技术领域
本发明涉及一种十字轴铰接式桨毂结构，属于航空飞行器技术领域。
背景技术
无人机的发展已经成为21世纪的主流。现代战场，侦查领域，探险和救援等都需要一款体积小，质量轻，操纵敏捷的无人机来进行实时工作和执行任务。
针对轻小型的无人机，本领域技术人员致力于开发一种新型十字轴铰接式桨毂来满足其系统重量，操纵性以及外形设计等要求。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种十字轴铰接式桨毂结构，具有高强度、长寿命、轻质量、小振动、低噪音等优点，使得旋翼系统实现安全、高效的同时保证轻小型的无人机具有良好的机动性。
技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种十字轴铰接式桨毂结构，包括电机平台座、中央件、十字轴、桨叶转接头、桨叶及配重块；
其中，所述中央件安装于电机平台座上，其与电机平台座上的转轴驱动连接；两个十字轴相对布置于中央件两侧，且桨叶转接头与十字轴一一对应连接；所述十字轴由一个连接块及两个轴线垂直且相互交错、贯穿连接块的销轴构成，十字轴通过其中一个水平布置的销轴铰接于中央件侧面顶部的耳片上，且桨叶转接头通过内端开口与另一个斜置销轴铰接，因此两个销轴结构分别构成水平铰和摆振铰；所述桨叶一一对应连接于桨叶转接头外端，且配重块安装于中央件顶部。
本发明中，中央件具有高强度，能抗疲劳等良好特性，能承受由桨叶传来的离心力以及在挥舞和摆振时的交变载荷；该十字轴是错开设计，保证两个插销能贯通安装。十字轴既实现了桨叶旋转挥舞的功能，又完成了摆振-变距耦合的运动状态，使得结构简化，重量减轻。
优选的，在桨叶活动至水平的情况下，两侧十字轴的斜置销轴(摆振铰)相互平行而与竖直面成45°夹角，从而实现桨叶的摆振-扭转耦合运动。摆振角度产生一度的变化，扭转角度也对应产生一度的变化，摆振-扭转耦合可以抑制直升机旋翼系统和机体系统的动不稳定性。
优选的，所述桨叶转接头的表面采用倒圆角处理，从而降低其在旋转过程中受到的阻力。
优选的，所述中央件、配重块、桨叶通过若干螺栓实现紧固安装，连接稳定可靠。所述配重块，通过四个螺栓固定在中央件上，配平整个桨毂系统的动不平衡，以防在旋翼转动工作的时候产生大振动以及高噪音等不良影响，配重块的大小和质量根据实际的平衡情况可以替换调整。
有益效果：本发明提供的一种十字轴铰接式桨毂结构，相对于现有技术，具有以下优点：1、通过错开的十字轴中引入一个竖直平面内倾斜45度的摆振铰，即摆振-变距耦合铰，使得桨叶在摆振运动的同时出现相应频率的变距运动；2、极大地简化了桨毂的结构和零件，在保证疲劳强度和寿命的情况下，使得整体重量得以减轻。
附图说明
图1为本发明一种十字轴铰接式桨毂结构的整体结构示意图；
图2为本发明一种十字轴铰接式桨毂结构中桨叶转接头的结构示意图；
图3为本发明一种十字轴铰接式桨毂结构中十字轴的结构示意图；
图4为本发明一种十字轴铰接式桨毂结构中中央件的结构示意图；
图5为本发明在桨叶1水平布置的情况下中央件两侧的结构示意图；
图中包括：1、桨叶，2、桨叶转接头，3、十字轴，4、中央件，5、电机平台座，6、销轴，7、螺栓，8、配重块。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作更进一步的说明。
如图1所示为一种十字轴铰接式桨毂结构，包括电机平台座5、中央件4、十字轴3、桨叶转接头2、桨叶1及配重块8；
其中，所述中央件4通过若干螺栓7安装于电机平台座5上，其与电机平台座5上的转轴驱动连接；两个十字轴3相对布置于中央件4两侧，且桨叶转接头2与十字轴3一一对应连接；如图3、4所示，所述十字轴3由一个连接块及两个轴线垂直且相互交错、贯穿连接块的销轴6构成，十字轴3通过其中一个水平布置的销轴6铰接于中央件4侧面顶部的耳片上，且桨叶转接头2通过内端开口与另一个斜置销轴6铰接，因此两个销轴6分别构成水平铰和摆振铰；桨叶转接头2外端通过两个螺栓紧固桨叶1，使得桨叶1与之不发生相对运动；配重块8通过4个螺栓安装在中央件4的中心，通过改变配重块的大小，配平整个桨毂系统的动不平衡，以防在旋翼转动工作的时候产生大振动以及高噪音等不良影响。
如图2所示，所述桨叶转接头2的表面采用倒圆角处理，从而降低其在旋转过程中受到的阻力。
如图5所示，在桨叶1水平布置的情况下，两侧十字轴3的斜置销轴6相互平行而与竖直面成45°夹角，两侧桨叶转接头2关于桨毂中心点(一般为两个水平销轴中心连线与中央件中心轴线是的交点)中心对称；其中一侧的桨叶转接头2开口朝上，通过摆振铰与十字轴3相连，实现摆振-扭转耦合运动；另外一侧的桨叶转接头2开口朝下，同样通过摆振铰与十字轴3相连，同样实现摆振-扭转耦合运动。
本发明的具体实施方式如下：
通过电机平台座5上的电机转轴带动中央件4的转动，使得桨叶1通过十字轴3实现挥舞、摆振-扭转耦合等运动。其中，十字轴3中的水平铰实现挥舞运动，十字轴3中的竖直平面内倾斜45度的摆振铰，即摆振-变距耦合铰，使得桨叶在摆振运动的同时出现相应频率的变距运动，桨距的变化直接决定了桨叶挥舞运动的特性。通过电子调速器调节桨距，实现在空中各方向的飞行运动。摆振-扭转耦合可以抑制直升机旋翼系统和机体系统的动不稳定性，从而提高整个直升机系统的操纵稳定性。
本发明设计的一种新型十字轴铰接式桨毂结构，运用在轻小型的无人机中(一般只设置两片桨叶)，在总体布局设计的过程中，主要针对满足其功能的基础上，同时也保证了气动和结构方面的性能要求。桨毂采用光滑的流线型外型以及良好的加工工艺。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种十字轴铰接式桨毂结构，其特征在于，包括电机平台座（5）、中央件（4）、十字轴（3）、桨叶转接头（2）、桨叶（1）及配重块（8）；
其中，所述中央件（4）安装于电机平台座（5）上，其与电机平台座（5）上的转轴驱动连接；两个十字轴（3）相对布置于中央件（4）两侧，且桨叶转接头（2）与十字轴（3）一一对应连接；所述十字轴（3）由一个连接块及两个轴线垂直且相互交错、贯穿连接块的销轴（6）构成，十字轴（3）通过其中一个水平布置的销轴（6）铰接于中央件（4）侧面顶部的耳片上，且桨叶转接头（2）通过内端开口与另一个斜置销轴（6）铰接；两个销轴（6）分别构成水平铰和摆振铰；所述桨叶（1）一一对应连接于桨叶转接头（2）外端，且配重块（8）安装于中央件（4）顶部；十字轴（3）中的水平铰实现挥舞运动，十字轴（3）中的竖直平面内倾斜45度的摆振铰，即摆振-变距耦合铰，使得桨叶在摆振运动的同时出现相应频率的变距运动。
2.根据权利要求1所述的一种十字轴铰接式桨毂结构，其特征在于，所述桨叶（1）水平布置的情况下，两侧十字轴（3）的斜置销轴（6）相互平行而与竖直面成45°夹角。
3.根据权利要求1所述的一种十字轴铰接式桨毂结构，其特征在于，所述桨叶转接头（2）的表面采用倒圆角处理。
4.根据权利要求1所述的一种十字轴铰接式桨毂结构，其特征在于，所述中央件（4）、配重块（8）、桨叶（1）通过若干螺栓（7）实现紧固安装。
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