CN112124624A - 一种无人机横向风扭矩测试台架 - Google Patents

Abstract

当无人机处在风场环境中，为了实现悬停或平飞，无人机的倾斜盘控制桨尖平面倾转一定角度，使升力的水平分力抵消横向风阻力的影响。然而倾斜盘的最大倾角受限于结构设计，因此对于给定的结构设计方案，为了确定悬停工况下可接受的最大突变风扰动强度，以及平飞工况下可接受的最大来流速度，需要先准确测量横向风引起的扭矩。本发明提供一种无人机横向风扭矩测试台架，包括底架组件、机身模拟框架组件和转轴组件。其中，机身模拟框架组件与转轴组件之间的相对位置可以进行调节，机身模拟框架组件可整体转动。本发明能适应无人机不同的旋翼尺寸、不同的旋翼转速以及不同的横向风风速，能准确测量出由横向风引起的扭矩值。

Description

一种无人机横向风扭矩测试台架

技术领域

本发明属于无人机技术领域，具体涉及一种无人机横向风扭矩测试台架。

背景技术

当无人机处在风场环境中，为了实现悬停或平飞，无人机的倾斜盘控制桨尖平面倾转一定角度，使升力的水平分力抵消横向风阻力的影响。而倾斜盘的最大倾角受限于结构设计，因此对于给定的结构设计方案，为了确定悬停工况下可接受的最大突变风扰动强度，以及平飞工况下可接受的最大来流速度，需要先准确测量横向风引起的扭矩。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种无人机横向风扭矩测试台架，在无人机不同的旋翼尺寸、不同的旋翼转速以及不同的横向风风速情况下，能准确测量出横向风引起的扭矩。

本发明的技术方案是：提供一种无人机横向风扭矩测试台架，其特征在于，包括底架组件、机身模拟框架组件和转轴组件。其中，底架组件与转轴组件之间紧固连接，机身模拟框架组件与转轴组件之间紧固连接，且机身模拟框架组件与转轴组件之间的相对位置可以进行调节，机身模拟框架组件可整体转动。

进一步的，底架组件包括立杆、水平支撑杆、立杆连接杆、底座纵杆、底座横杆、大角件、小角件、压盖。其中，立杆安装于竖直方向，水平支撑杆、立杆连接杆、底座纵杆、底座横杆均安装于水平方向；立杆与水平支撑杆之间、立杆与立杆连接杆之间、立杆与底座纵杆之间均用大角件连接，以保持相互连接位置的垂直度；底座纵杆与底座横杆之间、底座纵杆与立杆连接杆之间、底座纵杆与水平支撑杆之间均用小角件连接，以保持相互连接位置的垂直度。水平支撑杆、底座纵杆的端部均插接压盖。

进一步的，大角件、小角件与各杆件的连接采用螺栓、螺母紧固；压盖的材料为塑料。

进一步的，机身模拟框架组件包括竖杆、法兰盘、转接盘、配重块、配重压块、挡板。其中法兰盘的一面安装于竖杆的一端，挡板安装于竖杆的另一端，两根竖杆与法兰盘、挡板一起组成围合结构，两根竖杆相互平行；法兰盘的另外一面与转接盘连接，转接盘与无人机连接；配重块与配重压块之间紧固连接，配重块、配重压块安装于法兰盘与挡板之间，配重压块与竖杆之间采用螺栓、螺母连接；配重块与法兰盘、挡板的相对位置可以通过螺栓、螺母进行调节。

进一步的，竖杆的侧面标记有长度刻度。

进一步的，转轴组件包括转轴、轴承座、轴承、联轴器、扭矩测试仪、安装支架、转动轴套、轴套盖板。其中，转轴两侧分别安装有轴承和轴承座，轴承的内圈由转轴限位，轴承的外圈由轴承座限位；轴承座安装于底架组件上；转轴两端分别与联轴器连接，其中一端联轴器与扭矩测试仪连接，另一端联轴器悬置，用于扭矩测试仪的标定校准；扭矩测试仪安装于安装支架上，安装支架安装于底架组件上；转轴的中间部位安装有转动轴套和轴套盖板，转动轴套和轴套盖板紧固在转轴上。

进一步的，所述轴承为调心球轴承；转轴的圆柱面上设置有键槽平面，键槽平面与轴套盖板平面贴合；所述联轴器包括方孔转圆孔本体和抱箍。

进一步的，轴承座安装于底架组件的立杆上，安装支架安装于底架组件的水平支撑杆上。

进一步的，竖杆与机身模拟框架组件之间采用螺栓、螺母连接；竖杆与转动轴套之间的相对位置可以通过螺栓、螺母进行调节。

进一步的，所述螺栓、螺母分别为蝶形螺栓和滑块螺母。

本发明的优点和积极效果是：通过调节机身模拟框架组件与转轴组件之间的相对位置，以及调节配重块与法兰盘、挡板的相对位置，使机身模拟框架组件与无人机组成整体后的重心与转轴的旋转中心重合，实现机身模拟框架组件与无人机连接后的整体转动平衡。本发明能适应无人机不同的旋翼尺寸、不同的旋翼转速以及不同的横向风风速，能准确测量出由横向风引起的扭矩值。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是本发明整体结构图。

图2是本发明底架组件结构图。

图3是本发明机身模拟框架组件结构图。

图4是本发明转轴组件结构图。

图5是蝶形螺栓和滑块螺母结构示意图。

图中：1底架组件、10立杆、11水平支撑杆、12立杆连接杆、13底座纵杆、14底座横杆、15大角件、16小角件、17蝶形螺栓、18滑块螺母、19压盖、2机身模拟框架组件、20竖杆、21法兰盘、22转接盘、23配重块、24配重压块、25挡板、3转轴组件、30转轴、31轴承座、32轴承、33联轴器、331方孔转圆孔本体、332抱箍、34扭矩测试仪、35安装支架、36转动轴套、37轴套盖板、4无人机。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合附图对本发明做进一步详细描述，请参阅图1至图5。

如图1所示，为一种无人机横向风扭矩测试台架的整体结构图，包括底架组件（1）、机身模拟框架组件（2）和转轴组件（3）。其中，底架组件（1）与转轴组件（3）之间紧固连接，机身模拟框架组件（2）与转轴组件（3）之间紧固连接，且机身模拟框架组件（2）与转轴组件（3）之间的相对位置可以进行调节，机身模拟框架组件（2）可整体转动。

进一步的，如图2所示，底架组件（1）包括立杆（10）、水平支撑杆（11）、立杆连接杆（12）、底座纵杆（13）、底座横杆（14）、大角件（15）、小角件（16）、压盖（19）。其中，立杆（10）安装于竖直方向，水平支撑杆（11）、立杆连接杆（12）、底座纵杆（13）、底座横杆（14）均安装于水平方向；立杆（10）与水平支撑杆（11）之间、立杆（10）与立杆连接杆（12）之间、立杆（10）与底座纵杆（13）之间均用大角件（15）连接，以保证相互连接位置的垂直度；底座纵杆（13）与底座横杆（14）之间、底座纵杆（13）与立杆连接杆（12）之间、底座纵杆（13）与水平支撑杆（11）之间均用小角件（16）连接，以保证相互连接位置的垂直度。大角件（15）、小角件（16）与各杆件的连接采用蝶形螺栓（17）和滑块螺母（18）紧固。蝶形螺栓（17）和滑块螺母（18）的结构示意图如图5所示。水平支撑杆（11）、底座纵杆（13）的端部插接上压盖（19）。压盖（19）为塑料件。

进一步的，如图3所示，机身模拟框架组件（2）包括竖杆（20）、法兰盘（21）、转接盘（22）、配重块（23）、配重压块（24）、挡板（25）。其中法兰盘（21）的一面安装于竖杆（20）的一端，挡板（25）安装于竖杆（20）的另一端，两根竖杆（20）与法兰盘（21）、挡板（25）一起组成围合结构，两根竖杆（20）相互平行；竖杆（20）的侧面标记有长度刻度。法兰盘（21）的另外一面与转接盘（22）连接，转接盘（22）与无人机（4）连接；配重块（23）与配重压块（24）之间紧固连接，配重块（23）、配重压块（24）安装于法兰盘（21）与挡板（25）之间，配重压块（24）与竖杆（20）之间采用蝶形螺栓（17）和滑块螺母（18）连接；滑块螺母（18）可以在竖杆（20）的滑槽内滑动，配重块（23）与法兰盘（21）、挡板（25）的相对位置可以通过蝶形螺栓（17）和滑块螺母（18）进行调节。

进一步的，如图4所示，转轴组件（3）包括转轴（30）、轴承座（31）、轴承（32）、联轴器（33）、扭矩测试仪（34）、安装支架（35）、转动轴套（36）、轴套盖板（37）。其中，转轴（30）两侧分别安装有轴承（32）和轴承座（31），所述轴承（32）为调心球轴承，轴承（32）的内圈由转轴（30）限位，轴承（32）的外圈由轴承座（31）限位；轴承座（31）安装于底架组件（1）上；转轴（30）两端分别与联轴器（33）连接，其中一端联轴器（33）与扭矩测试仪（34）连接，另一端联轴器（33）悬置，用于扭矩测试仪（34）标定校准使用；所述联轴器（33）包括方孔转圆孔本体（331）和抱箍（332）。扭矩测试仪（34）安装于安装支架（35）上，安装支架（35）安装于底架组件（1）上；转轴（30）的中间部位安装有转动轴套（36）和轴套盖板（37），转轴（30）的圆柱面上设置有键槽平面，键槽平面与轴套盖板（37）平面贴合，转动轴套（36）和轴套盖板（37）紧固在转轴（30）上。

进一步的，轴承座（31）安装于底架组件（1）的立杆（10）上，安装支架（35）安装于底架组件（1）的水平支撑杆（11）上。

进一步的，竖杆（20）与转动轴套（36）之间采用蝶形螺栓（17）和滑块螺母（18）连接；滑块螺母（18）可以在竖杆（20）的滑槽内滑动，竖杆（20）与转动轴套（36）之间的相对位置可以通过蝶形螺栓（17）和滑块螺母（18）进行调节。

本发明无人机横向风扭矩测试台架的测试顺序是：先将无人机（4）用螺钉紧固在转接盘（22）上，然后通过蝶形螺栓（17）和滑块螺母（18）调节配重块（23）与法兰盘（21）、挡板（25）的相对位置，再通过蝶形螺栓（17）和滑块螺母（18）调节竖杆（20）与转动轴套（36）之间的相对位置，使机身模拟框架组件（2）与无人机（4）组成整体后的重心与转轴（30）的旋转中心重合，实现机身模拟框架组件（2）与无人机（4）连接后的整体转动平衡。调平衡后，先用标准扭矩仪器通过悬置的联轴器（33）对扭矩测试仪（34）进行标定和校准，然后施加不同风速的横向风，更换不同的无人机旋翼及设定不同的旋翼转速，通过扭矩测试仪（34）准确测量出由横向风引起的扭矩值。

本发明的优点和积极效果是：通过调节机身模拟框架组件（2）与转轴组件（3）之间的相对位置，以及调节配重块（23）与法兰盘（21）、挡板（25）的相对位置，使机身模拟框架组件（2）与无人机（4）组成整体后的重心与转轴（30）的旋转中心重合，实现机身模拟框架组件（2）与无人机（4）连接后的整体平衡。本发明能适应无人机（4）不同的旋翼尺寸、不同的旋翼转速以及不同的横向风风速，能准确测量出由横向风引起的扭矩值。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种无人机横向风扭矩测试台架，其特征在于，包括底架组件、机身模拟框架组件和转轴组件；其中，底架组件与转轴组件之间紧固连接，机身模拟框架组件与转轴组件之间紧固连接，且机身模拟框架组件与转轴组件之间的相对位置可以进行调节，机身模拟框架组件可整体转动。

2.根据权利要求1所述的无人机横向风扭矩测试台架，所述底架组件包括立杆、水平支撑杆、立杆连接杆、底座纵杆、底座横杆、大角件、小角件、压盖；其中，所述立杆安装于竖直方向，所述水平支撑杆、立杆连接杆、底座纵杆、底座横杆均安装于水平方向；所述立杆与所述水平支撑杆之间、所述立杆与所述立杆连接杆之间、所述立杆与所述底座纵杆之间均用所述大角件连接，以保持相互连接位置的垂直度；所述底座纵杆与所述底座横杆之间、所述底座纵杆与所述立杆连接杆之间、所述底座纵杆与所述水平支撑杆之间均用所述小角件连接，以保持相互连接位置的垂直度；所述水平支撑杆、所述底座纵杆的端部均插接所述压盖。

3.根据权利要求2所述的无人机横向风扭矩测试台架，所述大角件、所述小角件与各杆件的连接均采用螺栓、螺母紧固；所述压盖的材料为塑料。

4.根据权利要求1所述的无人机横向风扭矩测试台架，所述机身模拟框架组件包括竖杆、法兰盘、转接盘、配重块、配重压块、挡板；其中，所述法兰盘的一面安装于所述竖杆的一端，所述挡板安装于所述竖杆的另一端，两根所述竖杆与所述法兰盘、所述挡板一起组成围合结构，两根所述竖杆相互平行；所述法兰盘的另外一面与所述转接盘连接，所述转接盘与无人机连接；所述配重块与所述配重压块之间紧固连接，所述配重块、所述配重压块安装于所述法兰盘与所述挡板之间，所述配重压块与所述竖杆之间采用螺栓、螺母连接；所述配重块与所述法兰盘、所述挡板的相对位置可以通过螺栓、螺母进行调节。

5.根据权利要求4所述的无人机横向风扭矩测试台架，所述竖杆的侧面标记有长度刻度。

6.根据权利要求1所述的无人机横向风扭矩测试台架，所述转轴组件包括转轴、轴承座、轴承、联轴器、扭矩测试仪、安装支架、转动轴套、轴套盖板；其中，所述转轴两侧分别安装有所述轴承和所述轴承座，所述轴承的内圈由所述转轴限位，所述轴承的外圈由所述轴承座限位；所述轴承座安装于所述底架组件上；所述转轴两端分别与所述联轴器连接，其中一端所述联轴器与所述扭矩测试仪连接，另一端所述联轴器悬置，用于所述扭矩测试仪的标定校准；所述扭矩测试仪安装于所述安装支架上，所述安装支架安装于所述底架组件上；所述转轴的中间部位安装有所述转动轴套和所述轴套盖板，所述转动轴套和所述轴套盖板紧固在所述转轴上。

7.根据权利要求6所述的无人机横向风扭矩测试台架，所述轴承为调心球轴承；所述转轴的圆柱面上设置有键槽平面，所述键槽平面与所述轴套盖板平面贴合；所述联轴器包括方孔转圆孔本体和抱箍。

8.根据权利要求4所述的无人机横向风扭矩测试台架，所述竖杆与所述转轴组件之间采用所述螺栓、螺母连接；所述竖杆与所述转轴组件之间的相对位置可以通过所述螺栓、螺母进行调节。

9.根据权利要求3或4任一所述的无人机横向风扭矩测试台架，所述螺栓、螺母分别为蝶形螺栓和滑块螺母。

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