CN204452932U - 一种共轴式无人直升机主传动结构 - Google Patents
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Abstract
一种共轴式无人直升机主传动结构，属于飞行器技术领域，目的在于提出解决现有技术存在的主传动链长，传动不稳定，体积质量大的问题。本实用新型的同速反转机构包括内轴、外轴、内套组件、外套组件和传动支架；内轴与外轴为中空轴，且同轴相套，外套组件与外轴固定连接，内套组件与内轴固定连接，内套组件和外套组件之间设置有通过传动支架定位的滚子，内套组件和外套组件均为偏心结构，滚子分别和外套组件的内环面及内套组件的外环面相切；内轴上端与上旋翼机构固接，外轴上端与下旋翼机构固接，上旋翼机构和下旋翼机构共同提供升力；内轴下端与无刷电机的输出轴通过梅花型联轴器固定连接；无刷电机的下端面固接于主支撑架的下端面。
Description
技术领域
本实用新型属于飞行器技术领域，具体涉及一种共轴式无人直升机主传动结构。
背景技术
共轴式无人直升机由于无尾桨，依靠上下两旋翼共轴同速反转，使得其本身的结构紧凑、气动布局对称以及悬停效率高，被广泛应用到各个领域。现有技术中，为实现同轴，一般将两中空轴内外相套；而同速反转则通过锥齿轮或行星齿轮系传动实现。这样的齿轮传动方案限制了无人机的整体尺寸。随着现代侦查探测等需求的发展，微型共轴式无人机以其独特的优势，迅速占领了一席之地。但是，其主传动方案却一直限制了其体积和质量。现有的电动共轴式无人机主传动方案，一般由两个电机分别控制内外两主轴，然后有各自的齿轮减速装置。这样不仅增加了体积和质量，而且，为了实现两旋翼完全同速，使得其控制系统要更精确复杂。而其他的采用齿轮传动的方案，都不可避免的拉长了传动链，限制了微型共轴式无人机的增加了体积质量。而且，齿轮传动存在的振动问题，也为微型无人机飞行和侦查的稳定性带来了很大影响。
此外，共轴反转结构还应用在其他领域，例如鱼雷采用对转式螺旋桨提高稳定性和速度、采用对转式的钻头提高钻探开采效率、对转式搅拌机提高搅拌效率等。但是目前并没有一种可以简单通用的实现共轴反转的机构，都是通过设置两个电机或者添加齿轮传动等来实现，限制了共轴反转功能的实现。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提出一种共轴式无人直升机主传动结构，解决现有技术存在的主传动链长，传动不稳定，体积质量大的问题，建立一种简单实用的共轴同速反转机构。
为实现上述目的，本实用新型的一种共轴式无人直升机主传动结构包括上旋翼机构、下旋翼机构、变距控制机构、同速反转机构、梅花型联轴器、无刷电调、无刷电机、电池、主支撑架和起落架；
所述同速反转机构包括内轴、外轴、内套组件、外套组件和传动支架；所述内轴与外轴为中空轴，且同轴相套，所述外套组件与所述外轴固定连接，所述内套组件与所述内轴固定连接，所述内套组件和所述外套组件之间设置有通过传动支架定位的滚子，所述内套组件和外套组件均为偏心结构，所述滚子分别和外套组件的内环面及内套组件的外环面相切；
所述内轴上端与上旋翼机构固接，外轴上端与下旋翼机构固接，上旋翼机构和下旋翼机构共同提供升力；变距控制机构位于外轴和下旋翼机构之间，调节下旋翼的桨距；主支撑架有相互垂直的四个镂空端面；同速反转机构的传动支架底端面与主支撑架上端面重合，并通过螺钉紧固；内轴下端与无刷电机的输出轴通过梅花型联轴器固定连接；无刷电机的下端面固接于主支撑架的下端面；无刷电调固接于主支撑架的左侧端面控制无刷电机转速；电池固接于主支撑架的右侧端面对无刷电机充电；所述主支撑架的下端面与所述起落架固定连接。
所述外套组件包括从上到下依次通过螺钉固定连接的外套上盖、外套偏心区Ⅰ、外套同心区和外套偏心区Ⅱ；所述外套偏心区Ⅰ的外圈为直径为D1的正圆，内圈为直径为D2的偏心圆，偏心距为e，D1＞D2+2e；所述外套上盖与外套偏心区Ⅰ形状及安装角度一致，外套上盖内圈直径小于外套偏心区Ⅰ内圈直径；所述外套偏心区Ⅱ与外套偏心区Ⅰ形状和尺寸相同，所述外套同心区外圈直径为D1，内圈直径为D2+2e，外套组件外侧开有键槽Ⅰ，所述外套偏心区Ⅱ和外套偏心区Ⅰ沿周向相差90°。
所述内套组件包括从上到下依次通过螺钉固定连接的内套上盖、内套偏心区Ⅰ、内套同心区和内套偏心区Ⅱ；所述内套偏心区Ⅰ的内圈为直径为D3的正圆，内圈为直径为D4的偏心圆，偏心距为e，D4-2e＞D3，且厚度与外套偏心区Ⅰ一致；所述内套上盖与内套偏心区Ⅰ形状及安装角度一致，所述内套上盖外圈直径大于内套偏心区Ⅰ外圈直径，且厚度与外套上盖一致；所述内套偏心区Ⅱ与内套偏心区Ⅰ形状和尺寸相同，且厚度与外套偏心区Ⅱ一致；所述外套同心区内圈直径为D3，外圈直径为D4-2e，且厚度与外套同心区一致；内套组件内侧开有键槽Ⅱ，所述内套偏心区Ⅱ和内套偏心区Ⅰ沿周向相差90°。
所述传动支架包括上支撑圈、导轨组件和下支撑架，其中所述导轨组件包括上导轨Ⅰ、上导轨Ⅱ、下导轨Ⅰ、下导轨Ⅱ和导轨底座；
所述上支撑圈为两段对称的环状圆弧组成，每段圆弧的首尾分别固接于上导轨Ⅰ和上导轨Ⅱ的同侧外侧面，上支撑圈的下端面固接于导轨底座的上端面；
所述导轨底座为圆环，内圈直径略大于内套同心区的外圈，外圈直径略小于外套同心区的内圈；
所述上导轨Ⅰ和上导轨Ⅱ固接于导轨底座的上端面，且位于同一直径上；上导轨Ⅰ的下部分为两块相互平行的长方形挡板，上部分为两块相互平行的细长挡板，每块细长挡板沿径向的两端面分别与上支撑圈的内外圈的两环面重合，每块细长挡板沿周向的两端面分别与其下方的长方形挡板的轴向两端面重合；上导轨Ⅱ与上导轨Ⅰ的结构完全相同且对称设置；
所述下导轨Ⅰ、下导轨Ⅱ固接于导轨底座的下端面，且位于同一直径上，下导轨Ⅰ、下导轨Ⅱ所在的直径与上导轨Ⅰ和上导轨Ⅱ所在的直径相差90°；下导轨Ⅰ的上部分为两块相互平行的长方形挡板，下部分为一块细长U型挡板，所述细长U型挡板沿径向的两端面分别与上支撑圈的内外圈的两环面重合，细长U型挡板凹槽内侧两端面与其下方的长方形挡板的导轨内侧两端面重合；下导轨Ⅱ与下导轨Ⅰ的结构完全相同且对称设置；
所述下支撑架的上部分形状尺寸与上支撑圈相同，沿周向相差90°，为两段对称的环状圆弧，每段圆弧的首尾分别固接于下导轨Ⅰ、下导轨Ⅱ的同侧外侧面，下支撑架的上端面固接于导轨底座的下端面；下支撑架的中部为环状圆弧立柱，内外环面分别与上部分的环状圆弧环面重合；下支撑架的下部分为圆环底座，内环面与上部分的圆弧环面重合，所述下支撑架的圆环底座与主支撑架通过螺钉固定连接。
所述同速反转机构的内套组件内环与外套组件的外环同轴安装，下支撑架的下部分圆环底座内环与内套组件内环同轴安装，且内套组件与外套组件的上端面重合，内套偏心区Ⅰ的外圈偏心圆圆心、外套偏心区Ⅰ的内圈偏心圆圆心和内套偏心区Ⅰ的内圈正圆圆心三点一线，且正圆圆心位于中间，三者连线垂直于上导轨Ⅰ和上导轨Ⅱ所在的直径；内轴与内套组件内环同轴安装，并通过键Ⅱ在键槽Ⅱ处固定连接；外轴与外套组件的外环同轴安装，并通过键Ⅰ在键槽Ⅰ处固定连接。
所述内套组件和外套组件之间设置有四个大小相同的圆柱滚子，分别为滚子Ⅰ、滚子Ⅱ、滚子Ⅲ和滚子Ⅳ；滚子Ⅰ和滚子Ⅱ的上端面与外套上盖和内套上盖的下端面重合，圆柱的下端面与导轨底座的上端面重合，滚子的侧面同时与外套偏心区Ⅰ的内环面、内套偏心区Ⅰ的外环面相切；滚子Ⅲ和滚子Ⅳ的上端面与导轨底座的下端面重合，侧面同时与外套偏心区Ⅱ的内环面、内套偏心区Ⅱ的外环面相切；滚子Ⅰ位于导轨Ⅰ内，侧面与导轨两内侧面相切；滚子Ⅱ位于上导轨Ⅱ内，侧面与导轨两内侧面相切；滚子Ⅲ位于下导轨Ⅰ内，侧面与导轨两内侧面相切，下端面导轨细长U型挡板的底端水平挡板的上端面重合；滚子Ⅳ位于上导轨Ⅱ内，侧面与导轨两内侧面相切，下端面导轨细长U型挡板的底端水平挡板的上端面重合。
本实用新型的有益效果为：本实用新型的一种共轴式无人直升机主传动方案中的同速反转机构的内套组件和外套组件分别设置有上偏心区、同心区和下偏心区，偏心区内有滚子同时与内外偏心圆相切，且通过传动支架的导轨限制滚子的径向运动轨迹，实现内套组件和外套组件同速发转。上下偏心区结构相同，安装角度相差90°，可使传动平稳，越过死点位置，本实用新型是一种传动链简短、传动平稳、体积小、结构紧凑的传动结构。
附图说明
图1为本实用新型的一种共轴式无人直升机主传动结构轴测图；
图2为本实用新型的一种共轴式无人直升机主传动结构中的同速反转机构正向剖视图；
图3为本实用新型的一种共轴式无人直升机主传动结构中的同速反转机构正向剖视图的局部放大图；
图4为本实用新型的一种共轴式无人直升机主传动结构中的同速反转机构右向剖视图的局部放大图；
图5为本实用新型的一种共轴式无人直升机主传动结构中的外套组件整体结构轴测图；
图6为本实用新型的一种共轴式无人直升机主传动结构中的外套上盖结构轴测图；
图7为本实用新型的一种共轴式无人直升机主传动结构中的外套偏心区Ⅰ结构轴测图；
图8为本实用新型的一种共轴式无人直升机主传动结构中的外套同心区结构轴测图；
图9为本实用新型的一种共轴式无人直升机主传动结构中的外套偏心区Ⅱ结构轴测图；
图10为本实用新型的一种共轴式无人直升机主传动结构中的内套组件整体结构轴测图；
图11为本实用新型的一种共轴式无人直升机主传动结构中的内外套上盖结构轴测图；
图12为本实用新型的一种共轴式无人直升机主传动结构中的内套偏心区Ⅰ结构轴测图；
图13为本实用新型的一种共轴式无人直升机主传动结构中的内套同心区结构轴测图；
图14为本实用新型的一种共轴式无人直升机主传动结构中的内套偏心区Ⅱ结构轴测图；
图15为本实用新型的一种共轴式无人直升机主传动结构中的传动支架整体结构轴测图；
图16为本实用新型的一种共轴式无人直升机主传动结构中的导轨组件结构轴测图；
图17为本实用新型的一种共轴式无人直升机主传动结构中的下支撑架结构轴测图；
图18为本实用新型的一种共轴式无人直升机主传动结构中的传动原理图初始状态示意图；
图19为本实用新型的一种共轴式无人直升机主传动结构中的传动原理图中间状态示意图；
其中：1、上旋翼机构，2、下旋翼机构，3、变距控制机构，4、同速反转机构，5、梅花型联轴器，6、无刷电调，7、无刷电机，8、螺钉X，9、电池，10、主支撑架，11、起落架，12、内轴，13、外轴，14、内套组件，15、外套组件，16、滚子Ⅰ，17、键Ⅰ，18、传动支架，19、键Ⅱ，20、滚子Ⅱ，21、外套上盖，22、外套偏心区Ⅰ，23、键槽Ⅰ，24、外套同心区，25、外套偏心区Ⅱ，26、内套偏心区Ⅱ，27、键槽Ⅱ，28、内套同心区，29、内套偏心区Ⅰ，30、内套上盖，31、螺钉Ⅰ，32、螺钉Ⅴ，33、螺钉Ⅵ，34、滚子Ⅲ，35、螺钉Ⅱ，36、螺钉Ⅳ，37、滚子Ⅳ，38、螺钉Ⅷ，39、螺钉Ⅶ，40、螺钉Ⅲ，41、上支撑圈，42、导轨组件，43、下支撑架，44、上导轨Ⅰ，45、导轨底座，46、下导轨Ⅱ，47、下导轨Ⅰ，48、上导轨Ⅱ。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的实施方式作进一步说明。
参见附图1和附图2，本实用新型的一种共轴式无人直升机主传动结构包括上旋翼机构1、下旋翼机构2、变距控制机构3、同速反转机构4、梅花型联轴器5、无刷电调6、无刷电机7、电池9、主支撑架10和起落架11；
所述同速反转机构4包括内轴12、外轴13、内套组件14、外套组件15和传动支架18；所述内轴12与外轴13为中空轴，且同轴相套，所述外套组件15与所述外轴13固定连接，所述内套组件14与所述内轴12固定连接，所述内套组件14和所述外套组件15之间设置有通过传动支架10定位的滚子，所述内套组件14和外套组件15均为偏心结构，所述滚子分别和外套组件15的内环面及内套组件14的外环面相切；
所述内轴12上端与上旋翼机构1固接，外轴13上端与下旋翼机构2固接，上旋翼机构1和下旋翼机构2共同提供升力；变距控制机构3位于外轴13和下旋翼机构2之间，调节下旋翼的桨距；主支撑架10有相互垂直的四个镂空端面；同速反转机构4的传动支架18底端面与主支撑架10上端面重合，并通过与圆周均布的多个螺钉X8紧固；内轴12下端与无刷电机7的输出轴通过梅花型联轴器5固定连接；无刷电机7的下端面固接于主支撑架10的下端面；无刷电调6固接于主支撑架10的左侧端面控制无刷电机7转速；电池9固接于主支撑架10的右侧端面对无刷电机7充电；所述主支撑架10的下端面与所述起落架11固定连接。
参见附图3至附图9，所述外套组件包括从上到下依次通过螺钉固定连接的外套上盖、外套偏心区Ⅰ、外套同心区24和外套偏心区Ⅱ25；所述外套偏心区Ⅰ22的外圈为直径为D1的正圆，内圈为直径为D2的偏心圆，偏心距为e，D1＞D2+2e；所述外套上盖21与外套偏心区Ⅰ22形状及安装角度一致，但内圈直径尺寸略小；所述外套偏心区Ⅱ25与外套偏心区Ⅰ22形状和尺寸相同，所述外套同心区24外圈直径为D1，内圈直径为D2+2e，外套组件15外侧开有键槽Ⅰ23，所述外套偏心区Ⅱ25和外套偏心区Ⅰ22沿周向相差90°。
所述外套组件15包括从上到下依次通过螺钉固定连接的外套上盖21、外套偏心区Ⅰ22、外套同心区24和外套偏心区Ⅱ25具体指：所述外套上盖21、外套偏心区Ⅰ22、外套同心区24和外套偏心区Ⅱ25通过螺钉Ⅴ32、螺钉Ⅵ33、螺钉Ⅶ39和螺钉Ⅷ38进行螺纹固定，螺钉Ⅴ32和螺钉Ⅵ33在同一个孔内相对安装，螺钉Ⅶ39和螺钉Ⅷ38在对称的另一孔内相对安装；所述键槽Ⅰ23与螺钉Ⅴ32沿周向相差90°。
参见附图3、附图4和附图10至附图14，所述内套组件14包括从上到下依次通过螺钉固定连接的内套上盖30、内套偏心区Ⅰ29、内套同心区28和内套偏心区Ⅱ26；所述内套偏心区Ⅰ29的内圈为直径为D3的正圆，内圈为直径为D4的偏心圆，偏心距为e，D4-2e＞D3，且厚度与外套偏心区Ⅰ22一致；所述内套上盖30与内套偏心区Ⅰ29形状及安装角度一致，但外圈直径尺寸略大，且厚度与外套上盖21一致；所述内套偏心区Ⅱ26与内套偏心区Ⅰ29形状和尺寸相同，且厚度与外套偏心区Ⅱ25一致；所述外套同心区24内圈直径为D3，外圈直径为D4-2e，且厚度与外套同心区24一致；内套组件14内侧开有键槽Ⅱ27，所述内套偏心区Ⅱ26和内套偏心区Ⅰ29沿周向相差90°。
所述内套组件14包括从上到下依次通过螺钉固定连接的内套上盖30、内套偏心区Ⅰ29、内套同心区28和内套偏心区Ⅱ26具体指：所述内套上盖30、内套偏心区Ⅰ29、内套同心区28和内套偏心区Ⅱ26通过螺钉Ⅰ31、螺钉Ⅱ35、螺钉Ⅲ40和螺钉Ⅳ36进行螺纹固定，螺钉Ⅰ31和螺钉Ⅱ35在同一个孔内相对安装，螺钉Ⅲ40和螺钉Ⅳ36在对称的另一孔内相对安装；所述键槽Ⅱ27与螺钉Ⅰ31沿周向相差90°。
参见附图15至附图17，所述传动支架18包括上支撑圈41、导轨组件42和下支撑架43，其中所述导轨组件42包括上导轨Ⅰ44、上导轨Ⅱ48、下导轨Ⅰ47、下导轨Ⅱ46和导轨底座45；
所述上支撑圈41为两段对称的环状圆弧组成，每段圆弧的首尾分别固接于上导轨Ⅰ44和上导轨Ⅱ48的同侧外侧面，上支撑圈41的下端面固接于导轨底座45的上端面；
所述导轨底座45为圆环，内圈直径略大于内套同心区28的外圈，外圈直径略小于外套同心区24的内圈；
所述上导轨Ⅰ44和上导轨Ⅱ48固接于导轨底座45的上端面，且位于同一直径上；上导轨Ⅰ44的下部分为两块相互平行的长方形挡板，上部分为两块相互平行的细长挡板，每块细长挡板沿径向的两端面分别与上支撑圈41的内外圈的两环面重合，每块细长挡板沿周向的两端面分别与其下方的长方形挡板的轴向两端面重合；上导轨Ⅱ48与上导轨Ⅰ44的结构完全相同且对称设置；
所述下导轨Ⅰ47、下导轨Ⅱ46固接于导轨底座45的下端面，且位于同一直径上，下导轨Ⅰ47、下导轨Ⅱ46所在的直径与上导轨Ⅰ44和上导轨Ⅱ48所在的直径相差90°；下导轨Ⅰ47的上部分为两块相互平行的长方形挡板，下部分为一块细长U型挡板，所述细长U型挡板沿径向的两端面分别与上支撑圈41的内外圈的两环面重合，细长U型挡板凹槽内侧两端面与其下方的长方形挡板的导轨内侧两端面重合；下导轨Ⅱ46与下导轨Ⅰ47的结构完全相同且对称设置；
所述下支撑架43的上部分形状尺寸与上支撑圈41相同，沿周向相差90°，为两段对称的环状圆弧，每段圆弧的首尾分别固接于下导轨Ⅰ47、下导轨Ⅱ46的同侧外侧面，下支撑架43的上端面固接于导轨底座45的下端面；下支撑架43的中部为环状圆弧立柱，内外环面分别与上部分的环状圆弧环面重合；下支撑架43的下部分为圆环底座，内环面与上部分的圆弧环面重合，所述下支撑架43的圆环底座与主支撑架通过螺钉固定连接。
所述同速反转机构4的内套组件14内环与外套组件15的外环同轴安装，下支撑架43的下部分圆环底座内环与内套组件14内环同轴安装，且内套组件14与外套组件15的上端面重合，内套偏心区Ⅰ29的外圈偏心圆圆心、外套偏心区Ⅰ22的内圈偏心圆圆心和内套偏心区Ⅰ29的内圈正圆圆心三点一线，且正圆圆心位于中间，三者连线垂直于上导轨Ⅰ44和上导轨Ⅱ48所在的直径；内轴12与内套组件14内环同轴安装，并通过键Ⅱ19在键槽Ⅱ27处固定连接；外轴13与外套组件15的外环同轴安装，并通过键Ⅰ17在键槽Ⅰ23处固定连接。
所述内套组件14和外套组件15之间设置有四个大小相同的圆柱滚子，分别为滚子Ⅰ16、滚子Ⅱ20、滚子Ⅲ34和滚子Ⅳ37；滚子Ⅰ16和滚子Ⅱ20的上端面与外套上盖21和内套上盖30的下端面重合，圆柱的下端面与导轨底座45的上端面重合，滚子的侧面同时与外套偏心区Ⅰ22的内环面、内套偏心区Ⅰ29的外环面相切；滚子Ⅲ34和滚子Ⅳ37的上端面与导轨底座45的下端面重合，侧面同时与外套偏心区Ⅱ25的内环面、内套偏心区Ⅱ26的外环面相切；滚子Ⅰ16位于导轨Ⅰ44内，侧面与导轨两内侧面相切；滚子Ⅱ20位于上导轨Ⅱ48内，侧面与导轨两内侧面相切；滚子Ⅲ34位于下导轨Ⅰ47内，侧面与导轨两内侧面相切，下端面导轨细长U型挡板的底端水平挡板的上端面重合；滚子Ⅳ37位于上导轨Ⅱ48内，侧面与导轨两内侧面相切，下端面导轨细长U型挡板的底端水平挡板的上端面重合。
本实用新型的共轴式无人直升机主传动方案的工作状态控制原理如下：
一、航向操纵：采用半差动方式进行航向的控制，上旋翼机构1和下旋翼机构2的转速相同，上旋翼机构1负责平衡转矩，桨距不变，而下旋翼机构2的桨距由变距控制机构3进行调节控制。当变距控制机构3调节下旋翼机构2的桨距使其与上旋翼机构1的桨距相同时，直升机可实现垂直起降时；当变距控制机构3调节下旋翼机构2的桨距，使其与上旋翼机构1的桨距形成一定的差值时，实现桨距差动，可进行俯仰或者横滚时。
二、电机动力：采用直驱，无刷电机7的kv值低，扭矩大，无需减速箱，直接连接内轴12进行输出，进而驱动外轴13。
三、共轴反转：初始安装时，参见附图18，O为内套偏心区Ⅰ29内圈的圆心，O1为内套偏心区Ⅰ29外圈偏心圆的圆心，O2为外套偏心区Ⅰ22内圈偏心圆的圆心；当内套偏心区Ⅰ29顺时针转动时，滚子Ⅰ16与内偏心区Ⅰ29的接触点依次为B2—A2—D2—C2—B2，滚子Ⅱ20与内偏心区Ⅰ29的接触点依次为D2—C2—B2—A2—D2，接触点与圆心O的距离分别为OB2、OC2、OD2、OA2，其中，OA2＜OB2＝OD2＜OC2，对于外套偏心区Ⅰ22与滚子Ⅰ16的接触点来说，OA1＜OB1＝OD1＜OC1；第一阶段：当内套偏心区Ⅰ29顺时针转动90°时，其与滚子Ⅱ20接触点由D2变为C2，接触点与圆心的距离逐渐变长，滚子Ⅱ20沿上导轨Ⅱ48远离圆心运动，进而迫使外套偏心区Ⅰ22内圈与滚子Ⅱ20的接触点到圆心距离变长，即由B1变为C1，即使外套偏心区Ⅰ22逆时针转动90°；同时内套偏心区Ⅰ29与滚子Ⅰ16接触点由B2变为A2，接触点与圆心的距离逐渐变短，滚子Ⅰ16沿上导轨Ⅰ44靠近圆心运动，迫使外套偏心区Ⅰ22内圈与滚子Ⅰ16的接触点到圆心距离变短，即由D1变为A1，同样满足外套偏心区Ⅰ22逆时针转动90°；第二阶段：转过90°之后，到达附图19所示位置，内套偏心区Ⅰ29顺时针运动再转过90°，与滚子Ⅰ16接触点由A2变为D2，与滚子Ⅱ20接触点由C2变为B2，但外偏心区Ⅰ22可逆时针也可顺时针运动，运动不确定，此时外套偏心区Ⅱ25、内套偏心区Ⅱ26、滚子Ⅲ34、滚子Ⅳ37、下导轨Ⅰ47和下导轨Ⅱ46处于附图8位置状态，相当于内套偏心区Ⅰ29与外套偏心区Ⅰ22的第一阶段，从而使外套组件15逆时针转动90°，即外偏心区Ⅰ22与滚子Ⅰ16接触点由A1变为B1，与滚子Ⅱ20接触点由C1变为D1；第三阶段：内套偏心区Ⅰ29顺时针运动再转过90°，与滚子Ⅰ16接触点由D2变为C2，使滚子Ⅰ16远离圆心，迫使外套偏心区Ⅰ22与滚子Ⅰ16接触点由B1变为C1，同时内套偏心区Ⅰ29与滚子Ⅱ20接触点由B2变为A2，使滚子Ⅱ20靠近圆心，迫使外套偏心区Ⅰ22与滚子Ⅱ20接触点由D1变为A1，即外套偏心区Ⅰ22逆时针转过90°；第四阶段：外套偏心区Ⅱ25、内套偏心区Ⅱ26、滚子Ⅲ34、滚子Ⅳ37、下导轨Ⅰ47和下导轨Ⅱ46相当于内套偏心区Ⅰ29与外套偏心区Ⅰ22的第三阶段，从而使外套组件15逆时针转动90°；之后周而复始，完成内套组件14与外套组件15的共轴同速反转。
Claims (6)
1.一种共轴式无人直升机主传动结构，包括上旋翼机构(1)、下旋翼机构(2)和起落架(11)，其特征在于，还包括变距控制机构(3)、同速反转机构(4)、梅花型联轴器(5)、无刷电调(6)、无刷电机(7)、电池(9)和主支撑架(10)；
所述同速反转机构(4)包括内轴(12)、外轴(13)、内套组件(14)、外套组件(15)和传动支架(18)；所述内轴(12)与外轴(13)为中空轴，且同轴相套，所述外套组件(15)与所述外轴(13)固定连接，所述内套组件(14)与所述内轴(12)固定连接，所述内套组件(14)和所述外套组件(15)之间设置有通过传动支架(18)定位的滚子，所述内套组件(14)和外套组件(15)均为偏心结构，所述滚子分别和外套组件(15)的内环面及内套组件(14)的外环面相切；
所述内轴(12)上端与上旋翼机构(1)固接，外轴(13)上端与下旋翼机构(2)固接，上旋翼机构(1)和下旋翼机构(2)共同提供升力；变距控制机构(3)位于外轴(13)和下旋翼机构(2)之间，调节下旋翼的桨距；主支撑架(10)有相互垂直的四个镂空端面；同速反转机构(4)的传动支架(18)底端面与主支撑架(10)上端面重合，并通过螺钉紧固；内轴(12)下端与无刷电机(7)的输出轴通过梅花型联轴器(5)固定连接；无刷电机(7)的下端面固接于主支撑架(10)的下端面；无刷电调(6)固接于主支撑架(10)的左侧端面控制无刷电机(7)转速；电池(9)固接于主支撑架(10)的右侧端面对无刷电机(7)充电；所述主支撑架(10)的下端面与所述起落架(11)固定连接。
2.根据权利要求1所述的一种共轴式无人直升机主传动结构，其特征在于，所述外套组件(15)包括从上到下依次通过螺钉固定连接的外套上盖(21)、外套偏心区Ⅰ(22)、外套同心区(24)和外套偏心区Ⅱ(25)；所述外套偏心区Ⅰ(22)的外圈为直径为D1的正圆，内圈为直径为D2的偏心圆，偏心距为e，D1＞D2+2e；所述外套上盖(21)与外套偏心区Ⅰ(22)形状及安装角度一致，外套上盖(21)内圈直径小于外套偏心区Ⅰ(22)内圈直径；所述外套偏心区Ⅱ(25)与外套偏心区Ⅰ(22)形状和尺寸相同，所述外套同心区(24)外圈直径为D1，内圈直径为D2+2e，外套组件(15)外侧开有键槽Ⅰ(23)，所述外套偏心区Ⅱ(25)和外套偏心区Ⅰ(22)沿周向相差90°。
3.根据权利要求2所述的一种共轴式无人直升机主传动结构，其特征在于，所述内套组件(14)包括从上到下依次通过螺钉固定连接的内套上盖(30)、内套偏心区Ⅰ(29)、内套同心区(28)和内套偏心区Ⅱ(26)；所述内套偏心区Ⅰ(29)的内圈为直径为D3的正圆，内圈为直径为D4的偏心圆，偏心距为e，D4-2e＞D3，且厚度与外套偏心区Ⅰ(22)一致；所述内套上盖(30)与内套偏心区Ⅰ(29)形状及安装角度一致，所述内套上盖(30)外圈直径大于内套偏心区Ⅰ(29)外圈直径，且厚度与外套上盖(21)一致；所述内套偏心区Ⅱ(26)与内套偏心区Ⅰ(29)形状和尺寸相同，且厚度与外套偏心区Ⅱ(25)一致；所述外套同心区(24)内圈直径为D3，外圈直径为D4-2e，且厚度与外套同心区(24)一致；内套组件(14)内侧开有键槽Ⅱ(27)，所述内套偏心区Ⅱ(26)和内套偏心区Ⅰ(29)沿周向相差90°。
4.根据权利要求3所述的一种共轴式无人直升机主传动结构，其特征在于，所述传动支架(18)包括上支撑圈(41)、导轨组件(42)和下支撑架(43)，其中所述导轨组件(42)包括上导轨Ⅰ(44)、上导轨Ⅱ(48)、下导轨Ⅰ(47)、下导轨Ⅱ(46)和导轨底座(45)；
所述上支撑圈(41)为两段对称的环状圆弧组成，每段圆弧的首尾分别固接于上导轨Ⅰ(44)和上导轨Ⅱ(48)的同侧外侧面，上支撑圈(41)的下端面固接于导轨底座(45)的上端面；
所述导轨底座(45)为圆环，内圈直径略大于内套同心区(28)的外圈，外圈直径略小于外套同心区(24)的内圈；
所述上导轨Ⅰ(44)和上导轨Ⅱ(48)固接于导轨底座(45)的上端面，且位于同一直径上；上导轨Ⅰ(44)的下部分为两块相互平行的长方形挡板，上部分为两块相互平行的细长挡板，每块细长挡板沿径向的两端面分别与上支撑圈(41)的内外圈的两环面重合，每块细长挡板沿周向的两端面分别与其下方的长方形挡板的轴向两端面重合；上导轨Ⅱ(48)与上导轨Ⅰ(44)的结构完全相同且对称设置；
所述下导轨Ⅰ(47)、下导轨Ⅱ(46)固接于导轨底座(45)的下端面，且位于同一直径上，下导轨Ⅰ(47)、下导轨Ⅱ(46)所在的直径与上导轨Ⅰ(44)和上导轨Ⅱ(48)所在的直径相差90°；下导轨Ⅰ(47)的上部分为两块相互平行的长方形挡板，下部分为一块细长U型挡板，所述细长U型挡板沿径向的两端面分别与上支撑圈(41)的内外圈的两环面重合，细长U型挡板凹槽内侧两端面与其下方的长方形挡板的导轨内侧两端面重合；下导轨Ⅱ(46)与下导轨Ⅰ(47)的结构完全相同且对称设置；
所述下支撑架(43)的上部分形状尺寸与上支撑圈(41)相同，沿周向相差90°，为两段对称的环状圆弧，每段圆弧的首尾分别固接于下导轨Ⅰ(47)、下导轨Ⅱ(46)的同侧外侧面，下支撑架(43)的上端面固接于导轨底座(45)的下端面；下支撑架(43)的中部为环状圆弧立柱，内外环面分别与上部分的环状圆弧环面重合；下支撑架(43)的下部分为圆环底座，内环面与上部分的圆弧环面重合，所述下支撑架(43)的圆环底座与主支撑架(10)通过螺钉固定连接。
5.根据权利要求4所述的一种共轴式无人直升机主传动结构，其特征在于，所述同速反转机构(4)的内套组件(14)内环与外套组件(15)的外环同轴安装，下支撑架(43)的下部分圆环底座内环与内套组件(14)内环同轴安装，且内套组件(14)与外套组件(15)的上端面重合，内套偏心区Ⅰ(29)的外圈偏心圆圆心、外套偏心区Ⅰ(22)的内圈偏心圆圆心和内套偏心区Ⅰ(29)的内圈正圆圆心三点一线，且正圆圆心位于中间，三者连线垂直于上导轨Ⅰ(44)和上导轨Ⅱ(48)所在的直径；内轴(12)与内套组件(14)内环同轴安装，并通过键Ⅱ(19)在键槽Ⅱ(27)处固定连接；外轴(13)与外套组件(15)的外环同轴安装，并通过键Ⅰ(17)在键槽Ⅰ(23)处固定连接。
6.根据权利要求5所述的一种共轴式无人直升机主传动结构，其特征在于，所述内套组件(14)和外套组件(15)之间设置有四个大小相同的圆柱滚子，分别为滚子Ⅰ(16)、滚子Ⅱ(20)、滚子Ⅲ(34)和滚子Ⅳ(37)；滚子Ⅰ(16)和滚子Ⅱ(20)的上端面与外套上盖(21)和内套上盖(30)的下端面重合，圆柱的下端面与导轨底座(45)的上端面重合，滚子的侧面同时与外套偏心区Ⅰ(22)的内环面、内套偏心区Ⅰ(29)的外环面相切；滚子Ⅲ(34)和滚子Ⅳ(37)的上端面与导轨底座(45)的下端面重合，侧面同时与外套偏心区Ⅱ(25)的内环面、内套偏心区Ⅱ(26)的外环面相切；滚子Ⅰ(16)位于导轨Ⅰ内，侧面与导轨两内侧面相切；滚子Ⅱ(20)位于上导轨Ⅱ(48)内，侧面与导轨两内侧面相切；滚子Ⅲ(34)位于下导轨Ⅰ(47)内，侧面与导轨两内侧面相切，下端面导轨细长U型挡板的底端水平挡板的上端面重合；滚子Ⅳ(37)位于上导轨Ⅱ(48)内，侧面与导轨两内侧面相切，下端面导轨细长U型挡板的底端水平挡板的上端面重合。
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