CN113443136A - 一种多连杆旋翼飞行器倾转机构及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多连杆旋翼飞行器倾转机构及其工作方法，其技术方案要点是包括设置于机体内的固定座、驱动单元和倾转单元，机体上开设有舱室，固定座设置于舱室的顶壁，机体上还设置有旋翼机构，倾转单元与旋翼机构之间通过支撑座连接，倾转单元包括传动构件、推力构件和倾转构件，驱动单元设置于固定座上，驱动单元与传动构件连接，推力构件连接驱动单元和支撑座，倾转构件与推力构件连接，并与固定座、支撑座连接，驱动单元控制传动构件带动推力构件转动，推力构件带动倾转构件沿与固定座转动，控制旋翼机构倾转运动。本发明一种多连杆旋翼飞行器倾转机构，具有在静态或飞行状态下，实现安全稳定对旋翼进行倾转的效果。

Description

一种多连杆旋翼飞行器倾转机构及其工作方法

技术领域

本发明涉及飞行器技术领域，更具体的说是涉及一种多连杆旋翼飞行器倾转机构及其工作方法。

背景技术

随着工业的快速发展，飞行器的种类和功能也不断的进行革新，也衍生出了很多不同类型的飞行器，其中直升机具有垂直起降、空中悬停的功能，但飞行速度交底，航程和航行时间难以提高，固定翼飞行器可以高速巡航，但需要借助跑到滑跑起降，倾转旋翼飞行器结合了旋翼飞行器和固定翼飞行器的优势，具有进行垂直起降、空中悬停、长航程和长航时的优势。

现有公开号为CN108910030A的中国专利公开了一种倾转旋翼无人机电机倾转机构，它包括固定座、倾转臂、连接杆及动作舵机，在所述固定座的一端设置有开槽及运动导槽；所述倾转臂可摆动的设置在固定座两侧壁之间，所述倾转臂包括固定杆及带有活动导槽的摆动杆，所述动作舵机设置在固定座上；所述连接杆一端连接于动作舵机，另一端通过推动销穿过活动导槽且推动销的两端可滑动的位于固定座的运动导槽上。

上述这种倾转机构虽然能够实现带动旋翼进行倾转，但是整体结构稳定性差，在进行倾转时若处于航行状态，在受飞行阻力作用时带动旋翼进行倾转存在折断的可能性，导致在需要通过倾转旋翼改变飞行姿态时，容易出现危险，因此一种能够在任意飞行状态下稳定的控制旋翼进行倾转的倾转结构尤为重要。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种多连杆旋翼飞行器倾转机构及其工作方法，具有在静态或飞行状态下，实现安全稳定对旋翼进行倾转的效果。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种多连杆旋翼飞行器倾转机构，包括设置于机体内的固定座、驱动单元和倾转单元，所述机体上开设有舱室，所述固定座设置于舱室的顶壁，所述机体上还设置有旋翼机构，所述倾转单元与旋翼机构之间通过支撑座连接，所述倾转单元包括传动构件、推力构件和倾转构件，所述驱动单元设置于固定座上，所述驱动单元与传动构件连接，所述推力构件连接驱动单元和支撑座，所述倾转构件与推力构件连接，并与固定座、支撑座连接，所述驱动单元控制传动构件带动所述推力构件沿与固定座连接处转动，所述推力构件带动倾转构件沿与固定座转动，控制所述旋翼机构倾转运动。

作为本发明的进一步改进，所述传动构件包括蜗杆和与蜗杆啮合的蜗轮，所述蜗杆与驱动单元连接，所述蜗轮设置于固定座上；

所述推力构件包括驱动转臂和联动推座，所述驱动转臂与蜗轮之间通过第一转动轴同轴固定连接，所述第一转动轴两端与固定座连接，所述联动推座连接支撑座和驱动转臂远离蜗轮的一端，所述联动推座与支撑座、驱动转臂均转动连接；

所述倾转构件包括绕动转臂和推力转臂，所述绕动转臂两端分别与固定座、联动推座转动连接，所述绕动转臂与固定座之间通过第二转动轴连接，所述推力转臂两端分别与支撑座、绕力转臂转动连接，所述推力转臂与支撑座之间通过第三转动轴连接；

所述驱动单元带动蜗杆转动带动所述蜗轮转动，所述蜗轮带动所述驱动转臂沿固定座连接处转动，所述驱动转臂带动所述联动推座推动支撑座倾转，所述联动推座还带动所述绕动转臂和推力转臂转动，所述推力转臂进一步推动所述支撑座倾转，所述支撑座倾转时带动所述旋翼机构倾转运动。

作为本发明的进一步改进，所述固定座包括底座和设置于底座两侧的角座，所述第一转动轴和第二转动轴均与角座连接。

作为本发明的进一步改进，所述驱动单元包括驱动电机和联轴器，所述驱动电机设置于固定座上，所述联轴器连接蜗杆和驱动电机，所述固定座上还设置有轴承座，所述蜗杆远离联轴器的一端穿设至轴承座中。

作为本发明的进一步改进，所述联轴器和驱动电机之间还设置有行星减速器。

作为本发明的进一步改进，所述驱动转臂、绕动转臂和推力转臂上均设置有加强筋板。

作为本发明的进一步改进，所述旋翼机构包括桨叶、桨罩和旋翼电机，所述旋翼电机设置于支撑座上，所述桨叶与旋翼电机同轴连接，所述桨罩罩设于桨叶上。

一种多连杆旋翼飞行器倾转机构的工作方法，具体方法为：

所述机体起降时；

所述驱动单元中驱动电机反向转动，带动所述蜗杆反向转动，所述蜗杆带动所述蜗轮转动，控制所述驱动转臂沿与固定座连接处转动，驱动所述联动推座转动，所述联动推座驱动所述绕动转臂沿与固定座连接处转动，以使所述绕动转臂从舱室中伸出，带动所述推力转臂转动，从而推动所述支撑座转动，以使所述旋翼机构转动至于机体垂直位置，提供所述机体上升或降落的动力；

所述机体进行巡航时；

所述驱动单元中驱动电机正向转动，带动所述蜗杆正向转动，所述蜗杆带动所述蜗轮转动，控制所述驱动转臂复位转动，带动所述联动推座复位转动，所述联动推座带动绕动转臂和推力转臂复位转动，从而带动所述旋翼机构转动至于机体水平位置，提供所述机体巡航时的动力，所述倾转单元折叠收纳至舱室内；

所述机体改变飞行姿态时；

所述驱动电机带动所述蜗杆转动，所述蜗杆带动所述蜗轮转动，控制所述驱动转臂推动所述联动推座伸出舱室，带动所述绕动转臂和推力转臂转动，从而带动所述旋翼机构倾转至于机体呈锐角位置，通过控制驱动电机的正反转，控制所述旋翼机构与机体的角度，从而改变所述机体飞行姿态。

本发明的有益效果：

通过在机体上开设舱室，固定座、驱动单元和倾转单元均设置于舱室内，在驱动单元的作用下带动倾转单元中的传动构件、推力构件和倾转构件转动，从而带动旋翼机构进行倾转，实现控制机体垂直起降、巡航飞行或调节飞行姿态，在巡航时倾转单元收纳至舱室内，垂直起降或调节飞行姿态时，倾转单元从舱室内伸出，整体结构能够稳固的控制旋翼进行倾转调节，实现在起降或飞行状态中能够稳定的进行调节，达到安全稳定对旋翼进行倾转的效果；

附图说明

图1为体现整体结构的立体结构示意图；

图2为体现驱动单元、倾转单元和旋翼机构的结构示意图；

图3为体现倾转单元收叠时的结构示意图；

图4为体现旋翼机构倾转至与机体垂直时的结构示意图；

图5为体现倾转单元呈垂直倾转时的结构示意图。

附图标记：1、机体；11、舱室；12、支撑座；2、固定座；21、底座；22、角座；3、驱动单元；31、驱动电机；32、联轴器；33、轴承座；34、行星减速器；4、倾转单元；5、传动构件；51、蜗杆；52、蜗轮；6、推力构件；61、驱动转臂；62、联动推座；63、第一转动轴；7、倾转构件；71、绕动转臂；72、推力转臂；73、第二转动轴；74、第三转动轴；8、旋翼机构；81、桨叶；82、桨罩；83、旋翼电机；9、加强筋板。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明进一步详细说明。其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“底面”和“顶面”、“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。

参考图1至图3所示，为本发明一种多连杆旋翼飞行器倾转机构及其工作方法的具体实施方式，包括设置于机体1内的固定座2、驱动单元3和倾转单元4，机体1上开设有舱室11，固定座2设置于舱室11的顶壁，机体1上还设置有旋翼机构8，倾转单元4与旋翼机构8之间通过支撑座12连接，倾转单元4在驱动单元3的作用下控制旋翼机构8的倾转，从而实现控制旋翼机构8提供机体1垂直起降、巡航飞行或调节飞行姿态，以使整体机体1实现倾转旋翼飞行器的功能。

参考图2至图5，倾转单元4包括传动构件5、推力构件6和倾转构件7，固定座2包括底座21和设置于底座21两侧的角座22，驱动单元3包括驱动电机31和联轴器32，驱动电机31选用为伺服电机，联轴器32与驱动电机31之间还设置有行星减速器34，驱动电机31和行星减速器34均设置于底座21上，驱动电机31通过行星减速器34带动联轴器32转动，传动构件5包括蜗杆51和与蜗杆51啮合的蜗轮52，蜗杆51与联轴器32同轴固定连接，底座21上还设置有轴承座33，蜗杆51远离联轴器32的一端穿设至轴承座33中，以使驱动电机31通过行星减速器34和联轴器32带动蜗杆51转动，从而带动蜗轮52转动；

推力构件6包括驱动转臂61和联动推座62，驱动转臂61与蜗轮52之间通过第一转动轴63同轴固定连接，第一转动轴63的两端与角座22连接，使得在蜗轮52转动时能够带动驱动转臂61沿第一转动轴63轴线转动，联动推座62连接支撑座12和驱动转臂61远离蜗轮52的一端，联动推座62与支撑座12、驱动转臂61均转动连接，以使在驱动转臂61沿第一转动轴63轴线转动时能够带动联动推座62带动支撑座12倾转；

倾转构件7包括绕动转臂71和推力转臂72，绕动转臂71两端分别与角座22、联动推座62转动连接，绕动转臂71与角座22之间通过第二转动轴73连接，推力转臂72两端分别于支撑座12、绕动转臂71转动连接，推力转臂72与支撑座12之间通过第三转动轴74连接，推力转臂72与绕动转臂71连接处位于绕动转臂71沿长度方向朝向联动推座62的四分之三处，驱动转臂61、绕动转臂71和推力转臂72上均设置有加强筋板9，以使在进行转动时能够保持结构的稳定性，提高结构抗扭矩形变的强度；

当需要进行巡航飞行时，整体倾转单元4收纳至舱室11内，此时支撑座12封堵舱室11，旋翼机构8与机体1保持水平，从而使得能够进行高速的巡航飞行；

当需要倾转或垂直起降时，驱动电机31通过行星减速器34和联轴器32带动蜗杆51转动，从而带动蜗轮52转动，以使蜗轮52带动驱动转臂61沿第一转动轴63轴线进行转动，推动联动推座62从舱室11中伸出，在联动推座62的作用下带动绕动转动臂沿第二转动轴73转动，从而带动推力转臂72转动并从舱室11中伸出，由于推力转臂72和联动推座62均与支撑座12转动连接，从而在联动推座62和推力转臂72的作用下控制支撑座12进行倾转，从而控制旋翼机构8进行稳定倾转，进而能够实现机体1飞行中的姿态调节或控制机体1进行垂直起降，在垂直起降时，旋翼机构8与机体1处于垂直状态，并且在飞行中需要控制机体1处于空中悬停时，控制旋翼机构8与机体1保持垂直状态，从而控制机体1的悬停，在进行姿态调节倾转时，旋翼机构8与机体1之间保持锐角状态。

参考图1和图2，旋翼机构8包括桨叶81、桨罩82和旋翼电机83，旋翼电机83设置于支撑座12上，并通过螺栓进行固定连接，桨叶81与旋翼电机83同轴连接，桨罩82罩设于桨叶81上，以使在旋翼电机83的作用带动桨叶81转动，提供机体1进行飞行或起降的动力，桨罩82对驱动电机31和桨叶81进行防护。

参考图1至图5，控制旋翼机构8进行倾转的具体工作方法为：

机体1起降或悬停时；

驱动单元3中的驱动电机31反向转动，带动蜗杆51反向转动，蜗杆51带动蜗轮52转动，控制驱动转臂61沿第一转动轴63轴线转动，驱动联动推座62转动并从舱室11中伸出，联动推座62驱动绕动转臂71沿第二转动轴73轴线转动，以使绕动转臂71从舱室11中伸出，带动推力转臂72转动，从而推动支撑座12转动，以使旋翼机构8转动至于机体1垂直位置时停止，从而在旋翼机构8的作用下提供机体1垂直上升或降落的动力；

机体1进行巡航时；

驱动单元3中驱动电机31正向转动，带动蜗杆51正向转动，蜗杆51带动蜗轮52转动，控制驱动转臂61复位转动，带动联动推座62复位转动，联动推座62带动绕动转臂71和推力转臂72复位转动，从而带动旋翼机构8转动至于机体1水平位置，提供机体1巡航时的动力，此时倾转单元4折叠收纳至舱室11内，支撑座12封堵舱室11，从而使得能够进行高速稳定的巡航飞行；

机体1改变飞行姿态时；

驱动电机31带动蜗杆51转动，蜗杆51带动蜗轮52转动，控制驱动转臂61推动联动推座62伸出舱室11，带动绕动转臂71和推力转臂72转动，从而带动旋翼机构8倾转至于机体1呈锐角位置，通过控制驱动电机31的正反转，使得蜗杆51控制蜗轮52的转动，并且由于蜗轮52、蜗杆51结构具备有自锁功能，使得在蜗杆51停止转动时，蜗轮52不易出现转动，以使能够通过控制蜗杆51转动的圈数控制蜗轮52的转动，实现控制旋翼机构8与机体1保持锐角状态，从而改变机体1飞行姿态。

工作原理及其效果：

在驱动单元3的作用下能够带动蜗杆51的正转或反转，并且在蜗轮52、蜗杆51的自身特性作用下，在驱动蜗杆51转动时，蜗轮52与蜗杆51之间能够实现自锁，以使在通过蜗轮52带动倾转单元4进行倾转转动时，能够在倾转后控制旋翼机构8倾转并保持倾转后的状态，以使在倾转至旋翼机构8与机体1保持水平时，支撑座12封堵舱室11，倾转单元4收叠在舱室11内，以使飞行器保持巡航飞行，在倾转旋翼机构8与机体1呈锐角时，能够实现机体1飞行姿态的调节，在倾转旋翼机构8与机体1垂直时，实现机体1能够进行垂直起降或悬停，整体倾转单元4结构稳定，并且抗扭力强度高，使得不管在静态还是飞行状态时，均能够平稳的对旋翼机构8进行倾转控制，实现能够安全稳定的对旋翼进行倾转的效果。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。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前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种多连杆旋翼飞行器倾转机构，其特征在于：包括设置于机体(1)内的固定座(2)、驱动单元(3)和倾转单元(4)，所述机体(1)上开设有舱室(11)，所述固定座(2)设置于舱室(11)的顶壁，所述机体(1)上还设置有旋翼机构(8)，所述倾转单元(4)与旋翼机构(8)之间通过支撑座(12)连接，所述倾转单元(4)包括传动构件(5)、推力构件(6)和倾转构件(7)，所述驱动单元(3)设置于固定座(2)上，所述驱动单元(3)与传动构件(5)连接，所述推力构件(6)连接驱动单元(3)和支撑座(12)，所述倾转构件(7)与推力构件(6)连接，并与固定座(2)、支撑座(12)连接，所述驱动单元(3)控制传动构件(5)带动所述推力构件(6)沿与固定座(2)连接处转动，所述推力构件(6)带动倾转构件(7)沿与固定座(2)转动，控制所述旋翼机构(8)倾转运动。

2.根据权利要求1所述的一种多连杆旋翼飞行器倾转机构，其特征在于：所述传动构件(5)包括蜗杆(51)和与蜗杆(51)啮合的蜗轮(52)，所述蜗杆(51)与驱动单元(3)连接，所述蜗轮(52)设置于固定座(2)上；

所述推力构件(6)包括驱动转臂(61)和联动推座(62)，所述驱动转臂(61)与蜗轮(52)之间通过第一转动轴(63)同轴固定连接，所述第一转动轴(63)两端与固定座(2)连接，所述联动推座(62)连接支撑座(12)和驱动转臂(61)远离蜗轮(52)的一端，所述联动推座(62)与支撑座(12)、驱动转臂(61)均转动连接；

所述倾转构件(7)包括绕动转臂(71)和推力转臂(72)，所述绕动转臂(71)两端分别与固定座(2)、联动推座(62)转动连接，所述绕动转臂(71)与固定座(2)之间通过第二转动轴(73)连接，所述推力转臂(72)两端分别与支撑座(12)、绕力转臂转动连接，所述推力转臂(72)与支撑座(12)之间通过第三转动轴(74)连接；

所述驱动单元(3)带动蜗杆(51)转动带动所述蜗轮(52)转动，所述蜗轮(52)带动所述驱动转臂(61)沿固定座(2)连接处转动，所述驱动转臂(61)带动所述联动推座(62)推动支撑座(12)倾转，所述联动推座(62)还带动所述绕动转臂(71)和推力转臂(72)转动，所述推力转臂(72)进一步推动所述支撑座(12)倾转，所述支撑座(12)倾转时带动所述旋翼机构(8)倾转运动。

3.根据权利要求2所述的一种多连杆旋翼飞行器倾转机构，其特征在于：所述固定座(2)包括底座(21)和设置于底座(21)两侧的角座(22)，所述第一转动轴(63)和第二转动轴(73)均与角座(22)连接。

4.根据权利要求2所述的一种多连杆旋翼飞行器倾转机构，其特征在于：所述驱动单元(3)包括驱动电机(31)和联轴器(32)，所述驱动电机(31)设置于固定座(2)上，所述联轴器(32)连接蜗杆(51)和驱动电机(31)，所述固定座(2)上还设置有轴承座(33)，所述蜗杆(51)远离联轴器(32)的一端穿设至轴承座(33)中。

5.根据权利要求4所述的一种多连杆旋翼飞行器倾转机构，其特征在于：所述联轴器(32)和驱动电机(31)之间还设置有行星减速器(34)。

6.根据权利要求2所述的一种多连杆旋翼飞行器倾转机构，其特征在于：所述驱动转臂(61)、绕动转臂(71)和推力转臂(72)上均设置有加强筋板(9)。

7.根据权利要求1至6中任意一项所述的一种多连杆旋翼飞行器倾转机构，其特征在于：所述旋翼机构(8)包括桨叶(81)、桨罩(82)和旋翼电机(83)，所述旋翼电机(83)设置于支撑座(12)上，所述桨叶(81)与旋翼电机(83)同轴连接，所述桨罩(82)罩设于桨叶(81)上。

8.一种多连杆旋翼飞行器倾转机构的工作方法，其特征在于：

具体方法为：

所述机体(1)起降或悬停时；

所述驱动单元(3)中驱动电机(31)反向转动，带动所述蜗杆(51)反向转动，所述蜗杆(51)带动所述蜗轮(52)转动，控制所述驱动转臂(61)沿第一转动轴(63)轴线转动，驱动所述联动推座(62)转动，所述联动推座(62)驱动所述绕动转臂(71)沿第二转动轴(73)轴线转动，以使所述绕动转臂(71)从舱室(11)中伸出，带动所述推力转臂(72)转动，从而推动所述支撑座(12)转动，以使所述旋翼机构(8)转动至于机体(1)垂直位置，提供所述机体(1)上升或降落的动力；

所述机体(1)进行巡航时；

所述驱动单元(3)中驱动电机(31)正向转动，带动所述蜗杆(51)正向转动，所述蜗杆(51)带动所述蜗轮(52)转动，控制所述驱动转臂(61)复位转动，带动所述联动推座(62)复位转动，所述联动推座(62)带动绕动转臂(71)和推力转臂(72)复位转动，从而带动所述旋翼机构(8)转动至于机体(1)水平位置，提供所述机体(1)巡航时的动力，所述倾转单元(4)折叠收纳至舱室(11)内；

所述机体(1)改变飞行姿态时；

所述驱动电机(31)带动所述蜗杆(51)转动，所述蜗杆(51)带动所述蜗轮(52)转动，控制所述驱动转臂(61)推动所述联动推座(62)伸出舱室(11)，带动所述绕动转臂(71)和推力转臂(72)转动，从而带动所述旋翼机构(8)倾转至于机体(1)呈锐角位置，通过控制驱动电机(31)的正反转，控制所述旋翼机构(8)与机体(1)的角度，从而改变所述机体(1)飞行姿态。

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