CN110127044A - 共轴式无人直升机柔性同轴传动装置 - Google Patents
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Abstract
共轴式无人直升机柔性同轴传动装置，涉及共轴式无人直升机技术领域，特别是属于一种共轴式无人直升机柔性同轴传动装置。具有柔性传动组件，所述的柔性传动组件包括与无人机发动机相连接的输入轴以及驱动组件，驱动组件包括上旋翼驱动轮、上旋翼从动轮、下旋翼驱动轮、下旋翼从动轮，其中，输入轴通过传动键与上旋翼驱动轮、下旋翼驱动轮同轴相连，所述的上旋翼驱动轮、下旋翼驱动轮分别驱动上旋翼从动轮、下旋翼从动轮转动，并带动上旋翼轴、下旋翼轴转动。本发明解决了传统的刚性传动中存在的不足，对改善共轴式无人直升机传动装置起到了积极作用。
Description
技术领域
本发明涉及共轴式无人直升机技术领域，特别是属于一种共轴式无人直升机柔性同轴传动装置。
背景技术
无人直升机传动装置是整个无人机系统中重要的组成部分，其功能是把发动机输出的功率源源不断的传递到螺旋桨上，其传动能力和传动效率直接决定了无人直升机的飞行性能及可靠性。共轴式无人直升机（以下简称共轴无人机）传动装置较单旋翼无人直升机较为复杂，因为共轴无人机一台发动机（电机）要同时驱动上下两层旋翼同速反向旋转以达到自身扭矩平衡，其转速控精度制严格，这无疑增加了传动装置的复杂性。
目前，国内外共轴无人机传动结构大都采用刚性传动，即上下两个大小相等的螺旋锥齿轮（格里森齿轮）面对面同轴安装，上层齿轮通过外旋翼轴与下层旋翼相连，下层齿轮通过内旋翼轴与上层旋翼相连，两层齿轮中间有一个小齿轮同时与上下两层齿轮啮合，小齿转动轮驱动上下两层锥齿轮同速反向旋转已达到同速反向旋转。但这种传动结构存在以下弊端：
1.由于齿轮材料采用金属制成（大都采用碳钢或合金钢），体积大且笨重，导致额外增加了传动重量，降低了载荷效率；
2.整套传动系统中齿轮数量多，导致制造成本增加，制造成本通常在几千至上万元不等，且齿轮轴转动需要大量的轴承支撑配合，轴承数量增加又增加了整体重量和额外的成本；
3.由于齿轮传动为刚性传动，其传动啮合噪音及振动非常大，且容易与机体发生共振，影响飞行稳定性；
4.由于上下两层齿轮均为锥齿轮（通常为90°垂直安装），此结构对齿与齿之间啮合间隙（侧向调整间隙）要求非常高（通常需控制在0.15~0.3之间，视齿轮模数而定），安装时必须反复的拆装调整已达到最佳啮合状态，因此需做大量的工装及夹具量具辅助配合，这无疑增加了齿轮装配的工作量及装配难度，安装效率降低，否则齿轮会因偏心或啮合不良而过早损坏；
5.齿轮一旦加工完成后传动比将无法调整，这给后期的结构优化带来了极大的困难；
6.齿轮传动是在一个密闭的齿轮箱中，一方面加工齿轮箱体成本非常高，加工精度要求高（通常要用到五轴CNC加工中心），另一方面由于齿轮传动是在完全密闭的环境中，工作时容易产生高温，传动阻力增大，需额外损耗发动机功率，降低了传动效率。
发明内容
本发明的目的即在于提供一种共轴式无人直升机柔性同轴传动装置，以达到解决传统刚性传动中存在的不足，实现传动灵活的目的。
本发明所提供的共轴式无人直升机柔性同轴传动装置，其特征在于，具有柔性传动组件，所述的柔性传动组件包括与无人机发动机相连接的输入轴以及驱动组件，驱动组件包括上旋翼驱动轮、上旋翼从动轮、下旋翼驱动轮、下旋翼从动轮，所述的下旋翼从动轮、上旋翼从动轮的两端分别通过轴承并配合轴承座安装在机体上，所述的输入轴两端配合有安装在机体上的轴承支撑，其中，输入轴通过传动键与上旋翼驱动轮、下旋翼驱动轮同轴相连，所述的上旋翼驱动轮、下旋翼驱动轮分别驱动上旋翼从动轮、下旋翼从动轮转动，且上旋翼从动轮、下旋翼从动轮分别带动上旋翼轴、下旋翼轴转动。
进一步的，上旋翼驱动轮和下旋翼驱动轮的直径相等，参数相同；上旋翼从动轮与下旋翼从动轮的直径相等，参数相同。
进一步的，上旋翼驱动轮通过单面齿同步带驱动上旋翼从动轮顺时针转动，且上旋翼轴的旋转方向与上旋翼驱动轮相同；下旋翼驱动轮通过双面齿同步带驱动下旋翼从动轮逆时针转动，且下旋翼轴的旋转方向与下旋翼驱动轮相反。
进一步的，双面齿同步带的内齿面通过两个涨紧轮包覆于下旋翼驱动轮上，涨紧轮轮轴上装有轴承，并配合轴承座安装在机体上。
本发明所提供的共轴式无人直升机柔性同轴传动装置，相比传统的刚性传动机构具有以下明显优势：
1.打破传统刚性齿轮传动结构设计，创新性强，结构简单，传动灵活；
2.传动零件数量少，柔性传动取代螺旋锥齿轮，不需要大量的轴承支撑配合，降低了传动重量及制造成本；
3.整体采用轻质铝合金带轮及柔性同步带结构，降低了装配精度要求，提高了载荷效率；
4.柔性同步带自身存在吸振及缓冲功能，传动噪音及振动非常小，不容易与机体发生共振，不会影响飞行性能；
5.柔性同步带传动不存在调整间隙，因此不需要特定的夹具及量具，安装方便快捷，而且传动精度高，寿命长；
6.柔性传动的传动比具有可调行，在后期的优化过程中只需更改其中一个同步轮的齿数即可轻松改变传动比，高效快捷，降低了研发周期；
7. 柔性同步带传动在开放的自然环境中工作，发热量小，皮带不会产生高温老化，传动阻力小，效率高。综上所述，本发明的应用，解决了传统的刚性传动中存在的不足，对改善共轴式无人直升机传动装置起到了积极作用。
附图说明
附图部分公开了本发明具体实施例，其中，
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的俯视图；
图3为本发明的剖面结构示意图；
图4为本发明安装在机体上的状态示意图。
具体实施方式
如图1-4所示，本发明所提供的共轴式无人直升机柔性同轴传动装置，具有柔性传动组件23，所述的柔性传动组件包括输入轴6以及驱动组件，驱动组件又包括上旋翼驱动轮8、上旋翼从动轮4、下旋翼驱动轮7、下旋翼从动轮1。下旋翼从动轮、上旋翼从动轮的两端分别通过轴承11并配合轴承座12安装在机体25上。具体地，下旋翼从动轮两端安装有轴承，所述的轴承配合轴承座安装在机体上；上旋翼从动轮两端安装有轴承所述的轴承配合轴承座安装在机体上。输入轴的下端与机体的发动机（电机）24相连，输入轴两端配合有安装在机体上的轴承以支撑其转动，且输入轴通过传动键15，分别与上旋翼驱动轮、下旋翼驱动轮实现同轴连接。
在本实施例中的上旋翼驱动轮和下旋翼驱动轮的直径相等，参数相同，上旋翼从动轮与下旋翼从动轮的直径相等，参数相同，上旋翼驱动轮、下旋翼驱动轮分别驱动上旋翼从动轮、下旋翼从动轮转动，并通过上旋翼从动轮、下旋翼从动轮分别带动上旋翼组件22的上旋翼轴10、下旋翼组件21的下旋翼轴9转动，具体地，上旋翼驱动轮通过一条单面齿同步带5驱动上旋翼从动轮顺时针转动，上旋翼从动轮带动上旋翼轴转动，且上旋翼轴的旋转方向与上旋翼驱动轮的转动方向相同；下旋翼驱动轮通过一条双面齿同步带2驱动下旋翼从动轮逆时针转动，下旋翼从动轮带动下旋翼轴转动，且下旋翼轴的旋转方向与下旋翼驱动轮的转动方向相反。其中，双面齿同步带的内齿面通过两个涨紧轮3包覆于下旋翼驱动轮上，涨紧轮的轮轴上安装有轴承，并配合轴承座安装在机体上。
本发明通过一输入轴，即可驱动上旋翼组件的上旋翼轴、下旋翼组件的下旋翼轴的同步反向旋转，大大降低了传动损失，提高了传动效率。而且传动零件数量少，柔性传动取代螺旋锥齿轮，不需要大量的轴承支撑配合，降低了传动重量及制造成本；整体采用轻质铝合金带轮及柔性同步带结构，降低了装配精度要求，提高了载荷效率；柔性同步带自身存在吸振及缓冲功能，传动噪音及振动非常小，不容易与机体发生共振，不会影响飞行性能；柔性同步带传动不存在调整间隙，因此不需要特定的夹具及量具，安装方便快捷，而且传动精度高，寿命长；柔性传动的传动比具有可调行，在后期的优化过程中只需更改其中一个同步轮的齿数即可轻松改变传动比，高效快捷，降低了研发周期；柔性同步带传动在开放的自然环境中工作，发热量小，皮带不会产生高温老化，传动阻力小，效率高。
Claims (4)
1.一种共轴式无人直升机柔性同轴传动装置，其特征在于，具有柔性传动组件，所述的柔性传动组件包括与无人机发动机相连接的输入轴以及驱动组件，驱动组件包括上旋翼驱动轮、上旋翼从动轮、下旋翼驱动轮、下旋翼从动轮，所述的下旋翼从动轮、上旋翼从动轮的两端分别通过轴承并配合轴承座安装在机体上，所述的输入轴两端配合有安装在机体上的轴承支撑，其中，输入轴通过传动键与上旋翼驱动轮、下旋翼驱动轮同轴相连，所述的上旋翼驱动轮、下旋翼驱动轮分别驱动上旋翼从动轮、下旋翼从动轮转动，且上旋翼从动轮、下旋翼从动轮分别带动上旋翼组件的上旋翼轴、下旋翼组件的下旋翼轴转动。
2.根据权利要求1所述的共轴式无人直升机柔性同轴传动装置，其特征还在于，上旋翼驱动轮和下旋翼驱动轮的直径相等，参数相同；上旋翼从动轮与下旋翼从动轮的直径相等，参数相同。
3.根据权利要求1所述的共轴式无人直升机柔性同轴传动装置，其特征还在于，上旋翼驱动轮通过单面齿同步带驱动上旋翼从动轮顺时针转动，且上旋翼轴的旋转方向与上旋翼驱动轮相同；下旋翼驱动轮通过双面齿同步带驱动下旋翼从动轮逆时针转动，且下旋翼轴的旋转方向与下旋翼驱动轮相反。
4.根据权利要求2或3所述的共轴式无人直升机柔性同轴传动装置，其特征还在于，双面齿同步带的内齿面通过两个涨紧轮包覆于下旋翼驱动轮上，涨紧轮轮轴上装有轴承，并配合轴承座安装在机体上。
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|---|---|---|---|---|
| CN113562169A (zh) * | 2021-09-10 | 2021-10-29 | 陕西蓝悦无人机技术有限公司 | 一种多用途无人机和方法 |
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