CN213008726U - 一种用于双旋翼飞行器的倾转装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于双旋翼飞行器的倾转装置，包括减速箱、传动轴、齿轮轴、万向联轴器、左旋翼旋转轴、右旋翼旋转轴、倾转控制机构和刚性调距机构，减速箱安装在传动轴底部，传动轴外部设有传动轴轴套，传动轴轴套上部设置有传动箱，齿轮轴贯穿过传动箱，齿轮轴通过第一传动机构与所述传动轴连接，齿轮轴的两端分别通过万向联轴器与左旋翼旋转轴、右旋翼旋转轴连接，左旋翼旋转轴和右旋翼旋转轴的外部上均设有旋转轴轴套，旋转轴轴套端部上设有旋翼组件。本实用新型通过通过改变旋翼的倾转角度、螺距并配合飞行器发动机工作，使飞行器能实现垂直起飞、降落和高速飞行，有效解决现有技术中机翼提供升力时，机翼对旋翼下洗流进行堵塞的问题。

Description

一种用于双旋翼飞行器的倾转装置

技术领域

本实用新型属飞行器技术领域，特别涉及一种用于双旋翼飞行器的倾转装置。

背景技术

飞行器大多用来搭载各种测量仪器(如相机等)，进行高空探测或高空物体投掷上，可以应用在农业、探测、气象、灾害预报和救援等各种领域。

现有的双旋翼飞行器主要包括倾转旋翼飞机和双旋翼直升机，其中倾转旋翼飞机典型的机型为美国V-22鱼鹰，采用短舱旋转，双发动机驱动结构设计，飞行中姿态调整主要依靠改变两侧发动机转速以及短舱倾转角度来实现，该机型设计主要不足是短舱结构复杂，机身重量偏大，左右平衡调节不迅速，垂直起降与飞行模式切换操作复杂等；而双旋翼直升机主要机型包括美国CH-47支奴干，通过改变飞行器发动机输出功率和调整桨叶螺距来实现飞行器姿态变化，使飞行器平稳飞行，在调整每一个飞行姿态时，需要计算发动机的转速以及改变桨叶的螺距，该机型主要不足是操纵较为繁琐，不适用于复杂多变的飞行环境；且以上两种机型的飞行方式主要依靠旋翼进行飞行操作，其机翼会对旋翼下洗流进行阻塞。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有技术的不足而提供一种用于双旋翼飞行器的倾转装置，通过通过改变旋翼的倾转角度、螺距并配合飞行器发动机工作，使飞行器能实现垂直起飞、降落和高速飞行，稳定性较高，有效解决现有技术中机翼提供升力时，机翼对旋翼下洗流进行堵塞的问题。

本实用新型所采用的技术方案：

本实用新型采用的技术方案是利用单台发动机提供动力，两侧的旋翼旋转方向相反，旋翼与发动机之间安装双旋翼倾转装置，利用螺杆和齿条的配合作用，舵机带动旋翼前后运动，进而控制旋翼倾转、垂直与水平飞行姿态的转换，再通过调节两侧旋翼的螺距大小以确保飞行器飞行时姿态平衡和稳定。

一种用于双旋翼飞行器的倾转装置，包括减速箱、传动轴、齿轮轴、万向联轴器、左旋翼旋转轴、右旋翼旋转轴、倾转控制机构和刚性调距机构；

所述减速箱安装在所述传动轴底部，所述传动轴外部设置有传动轴轴套，所述传动轴轴套上部设置有传动箱，所述齿轮轴贯穿过所述传动箱，所述齿轮轴通过第一传动机构与所述传动轴连接，所述齿轮轴的两端分别通过万向联轴器与左旋翼旋转轴、右旋翼旋转轴连接，所述左旋翼旋转轴和右旋翼旋转轴的外部上均设有旋转轴轴套，所述旋转轴轴套端部上设置有旋翼组件；

所述旋翼组件包括旋翼齿轮箱和T形旋翼主轴，所述旋翼齿轮箱与所述旋转轴轴套连接，所述旋翼主轴穿过所述旋翼齿轮箱并与之转动连接，所述旋翼主轴通过第二传动机构与所述左旋翼旋转轴或右旋翼旋转轴连接，所述旋翼主轴上部相对设置有两个与其转动连接的桨夹，所述桨夹上设置有旋翼；

所述倾转控制机构设置在所述传动轴轴套上，所述倾转控制机构包括倾转壳体、左倾转组件和右倾转组件，所述倾转壳体安装在所述传动轴轴套上，所述左倾转组件和右倾转组件均安装在所述倾转壳体上；

所述左倾转组件包括左舵机、左螺杆、左齿条和左拉杆，其安装在所述倾转壳体上，所述左舵机与所述左螺杆连接，所述左螺杆与所述左齿条相啮合，所述左拉杆的两端分别与所述左齿条和所述左旋翼旋转轴上的旋转轴轴套连接；

所述右倾转组件包括右舵机、右螺杆、右齿条和右拉杆，其安装在所述倾转壳体上，所述右舵机与所述右螺杆连接，所述右螺杆与所述右齿条相啮合，所述右拉杆的两端分别与所述右齿条和所述右旋翼旋转轴上的旋转轴轴套连接；

所述刚性调距机构设置在所述旋翼齿轮箱上，所述刚性调距机构包括调距舵机、移动调节块、连杆和若干桨夹拉杆，所述调距舵机安装在所述旋翼齿轮箱上，且其输出轴上设置有旋转盘，所述移动调节块套设在所述旋翼主轴上，所述连杆的两端分别与所述旋转盘、移动调节块铰接，所述桨夹拉杆的两端分别与所述移动调节块、位于所述旋翼主轴两侧的桨夹铰接。

进一步的，所述第一传动机构包括第一锥形齿轮和第二锥形齿轮，所述第一锥形齿轮设置在所述传动轴的顶端，所述第二锥形齿轮设置在所述齿轮轴上，所述第一锥形齿轮与所述第二锥形齿轮相啮合。

进一步的，所述第二传动机构包括第一伞齿轮和第二伞齿轮，所述第一伞齿设置在所述左旋翼旋转轴或右旋翼旋转轴的端部，所述第二伞齿轮设置在所述旋翼主轴上，所述第一伞齿轮和第二伞齿轮相啮合。

进一步的，所述旋翼齿轮箱与旋翼主轴的连接处上设置有第一轴承，所述第一轴承设置在旋翼齿轮箱上，所述第一轴承套设在所述旋翼主轴外部。

进一步的，所述传动箱与所述齿轮轴的连接处上设置有第二轴承，所述第二轴承设置在所述传动箱上，所述第二轴承套设在所述齿轮轴外部。

进一步的，所述减速箱与飞行器的发动机连接。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型通过减速箱、传动轴、齿轮轴、万向联轴器、左旋翼旋转轴、右旋翼旋转轴、倾转控制机构和刚性调距机构的配合设计，通过改变旋翼的倾转角度、螺距并配合飞行器发动机工作，使飞行器能实现垂直起飞、降落和高速飞行，稳定性较高，调节旋翼的螺距以改变飞行器升力的大小，实现飞行器快速升降，在进行高速飞行时，通过调整旋翼的倾角和螺距，并减少其动力提供，通过其自身的被动旋转提供升力，有效解决现有技术中机翼提供升力时，机翼对旋翼下洗流进行堵塞的问题。

2、左旋翼旋转轴和右旋翼旋转轴采用独立悬挂设计，避免了轴系较长情况下由于震动引起弯曲变形的缺陷。

3、通过左倾转组件和右倾转组件的配合作用，通过改变左旋翼旋转轴和右旋翼旋转轴的倾角，进而改变旋翼的倾角，实现小力矩快速控制，结构简单，使用方便。

4、本实用新型通过调距舵机驱动旋转盘转动，旋转盘通过连杆推拉移动调节块沿旋翼主轴外壁上下移动，进而移动调节块通过桨夹拉杆、桨夹来调节旋翼的螺距，能够快速改变各旋翼产生的升力以实现空间机动飞行，显著提高旋翼的机动性、操纵性和安全性，且结构简单，易于实施。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为图1的正视图；

图3为本实用新型的剖视图；

图4为本实用新型倾转控制机构的结构示意图；

图5为图4的正视图；

图6为本实用新型刚性调距机构的结构示意图；

图7为图6的正视图；

图8为本实用新型的姿态图；

图中：1、减速箱；2、右舵机；3、右螺杆；4、右齿条；5、右拉杆；6、传动轴轴套；7、左舵机；8、倾转壳体；9、左螺杆；10、左齿条；11、左拉杆； 12、传动箱；13、旋转轴轴套；14、旋翼齿轮箱；15、移动调节块；16、桨夹； 17、旋翼主轴；18、桨夹拉杆；19、连杆；20、旋转盘；21、调距舵机；22、万向联轴器；23、齿轮轴；24、第一锥形齿轮；25、第二锥形齿轮；26、传动轴；27、左旋翼旋转轴；28、第一伞齿轮；29、第二伞齿轮；30、右旋翼旋转轴。

具体实施方式

为了更好理解本实用新型技术内容，下面提供具体实施例，并结合附图对本实用新型做进一步的说明。

参见图1至8，本实用新型提供一种用于双旋翼飞行器的倾转装置，包括减速箱1、传动轴26、齿轮轴23、万向联轴器22、左旋翼旋转轴27、右旋翼旋转轴30、倾转控制机构和刚性调距机构；

飞行器的发动机与减速箱1的输入轴连接，减速箱1的输出轴与传动轴26 底部连接，发动机通过减速箱1带动传动轴26转动，传动轴26外部设置有传动轴轴套6，传动轴轴套6安装在飞行器上，传动轴轴套6上部设置有传动箱 12，齿轮轴23横向贯穿过传动箱12，齿轮轴23的轴向与传动轴26的轴向相互垂直，齿轮轴23通过第一传动机构与传动轴26连接，齿轮轴23的两端分别通过万向联轴器22与左旋翼旋转轴27、右旋翼旋转轴30连接，左旋翼旋转轴27 和右旋翼旋转轴30采用独立悬挂设计，传动轴26通过第一传动机构带动齿轮轴23转动，齿轮轴23通过万向联轴器22带动左旋翼旋转轴27、右旋翼旋转轴 30转动，由于万向联轴器22的作用，可有效避免飞行器和旋翼振动时，左旋翼旋转轴27和右旋翼旋转轴30的长度较长而造成弯曲变形，左旋翼旋转轴27和右旋翼旋转轴30的外部上均设有旋转轴轴套13，旋转轴轴套13端部上设置有旋翼组件；

旋翼组件包括旋翼齿轮箱14和T形旋翼主轴17，旋翼齿轮箱14与旋转轴轴套13固定连接，旋翼主轴17穿过旋翼齿轮箱14并与之转动连接，旋翼主轴 17通过第二传动机构与左旋翼旋转轴27或右旋翼旋转轴30连接，旋翼主轴17 上部相对设置有两个桨夹16，桨夹16横向布置，且桨夹16与旋翼主轴17转动连接，桨夹16上设置有旋翼，左旋翼旋转轴27或右旋翼旋转轴30通过第二传动机构带动旋翼主轴17转动，旋翼主轴17通过桨夹16带动旋翼转动；

倾转控制机构设置在传动轴轴套6上，倾转控制机构包括倾转壳体8、左倾转组件和右倾转组件，倾转壳体8安装在传动轴轴套6上，左倾转组件和右倾转组件均安装在倾转壳体8上；

左倾转组件包括左舵机7、左螺杆9、左齿条10和左拉杆11，以上所述均安装在倾转壳体8上，左舵机7与左螺杆9连接，左螺杆9与左齿条10相啮合，左拉杆11一端与与左齿条10铰接，左拉杆11另一端与左旋翼旋转轴27上的旋转轴轴套13固定连接，左舵机7驱动左螺杆9转动，由于左螺杆9与左齿条 10的啮合作用，左螺杆9转动时，会带动左齿条10上下运动，进而，左齿条 10通过左拉杆11推拉左旋翼旋转轴27的旋转轴轴套13运动，使位于传动轴26左侧的旋翼在竖直和水平方向上倾转，从而实现飞行器在垂直起降和巡航两个状态间自由切换；

右倾转组件包括右舵机2、右螺杆3、右齿条4和右拉杆5，以上所述均安装在倾转壳体8上，右舵机2与右螺杆3连接，右螺杆3与右齿条4相啮合，右拉杆5一端与右齿条4铰接，右拉杆5另一端与右旋翼旋转轴30上的旋转轴轴套13固定连接，右舵机2驱动右螺杆3转动，由于右螺杆3与右齿条4的啮合作用，右螺杆3转动时，会带动右齿条4上下运动，进而，右齿条4通过右拉杆5推拉右旋翼旋转轴30的旋转轴轴套13运动，使位于传动轴26右侧的旋翼在竖直和水平方向上倾转，从而实现飞行器在垂直起降和巡航两个状态间自由切换；

左舵机7和右舵机2分别驱动左螺杆9和右螺杆3的运动，左螺杆9和右螺杆3的运动方向相反，左螺杆9和右螺杆3分别向不同的方向旋转时，左螺杆9和右螺杆3分别带动左齿条10和右齿条4的上下运动的方向亦相反，左齿条10通过左拉杆11推拉左旋翼旋转轴27上的旋转轴轴套13运动，右齿条4 通过右拉杆5推拉右旋翼旋转轴30上的旋转轴轴套13运动，左旋翼旋转轴27 上的旋转轴轴套13和右旋翼旋转轴30上的旋转轴轴套13的倾转方向相反，通过调节旋转轴轴套13的倾转角度，进而调整旋翼的倾转角度；

刚性调距机构安装在旋翼齿轮箱14上，刚性调距机构包括调距舵机21、移动调节块15、连杆19和两个桨夹拉杆18，调距舵机21安装在旋翼齿轮箱14 上，调距舵机21输出轴上设置有旋转盘20，移动调节块15套设在旋翼主轴17 上，移动调节块15与旋翼主轴17滑动连接，连杆19的两端分别与旋转盘20、移动调节块15铰接，桨夹拉杆18的两端分别与移动调节块15、位于旋翼主轴 17两侧的桨夹16铰接，位于传动轴26两侧的旋翼以相反的方向旋转，旋翼的叶片数量相等、直径相同，调距舵机21驱动旋转盘20转动，旋转盘20通过连杆19带动移动调节块15沿旋翼主轴17外壁上下滑动，移动调节块15通过两个桨夹拉杆18推拉桨夹16转动，位于旋翼主轴17两侧的桨夹16朝不同的相反方向转动，从而实现旋翼变距，能够快速改变位于传动轴26两侧的旋翼产生的升力以实现空间机动飞行，显著提高旋翼的机动性、操纵性和安全性。

具体的，第一传动机构包括第一锥形齿轮24和第二锥形齿轮25，第一锥形齿轮24设置在传动轴26的顶端，第二锥形齿轮25设置在齿轮轴23上，第一锥形齿轮24与第二锥形齿轮25相啮合。通过第一锥形齿轮24与第二锥形齿轮 25的啮合作用，传动轴26带动第一锥形齿轮24转动，第一锥形齿轮24带动第二锥形齿轮25转动，进而带动齿轮轴23转动。

具体的，第二传动机构包括第一伞齿轮28和第二伞齿轮29，第一伞齿轮 28设置在左旋翼旋转轴27或右旋翼旋转轴30的端部，第二伞齿轮29设置在旋翼主轴17上，第一伞齿轮28和第二伞齿轮29相啮合。通过第一伞齿轮28和第二伞齿轮29的啮合作用，左旋翼旋转轴27或右旋翼旋转轴30带动第一伞齿轮28转动，第一伞齿轮28带动第二伞齿轮29转动，进而带动旋翼主轴17转动。

具体的，旋翼齿轮箱14与旋翼主轴17的连接处上设置有第一轴承，第一轴承设置在旋翼齿轮箱14上，第一轴承套设在旋翼主轴17外部。第一轴承具有支承作用，通过第一轴承使旋翼主轴17在旋翼齿轮箱14内平稳转动，稳定性较好。

具体的，传动箱12与齿轮轴23的连接处上设置有第二轴承，第二轴承设置在传动箱12上，第二轴承套设在齿轮轴23外部。第二轴承具有支承作用，通过第二轴承使齿轮轴23在传动箱12内平稳转动，稳定性较好。

具体的，减速箱1与飞行器的发动机连接。减速箱1的输入轴与飞行器的发动机连接，减速箱1的输出轴与传动轴26连接，发动机通过减速箱1带动传动轴26转动。

本实用新型的工作原理为：

飞行器的发动机通过减速箱1带动传动轴26转动，传动轴26通过第一传动机构带动齿轮轴23转动，齿轮轴23的两端通过万向联轴器22分别带动左旋翼旋转轴27和右旋翼旋转轴30转动，左旋翼旋转轴27和右旋翼旋转轴30通过第二传动机构带动旋翼主轴17转动，旋翼主轴17通过桨夹16带动旋翼旋转，位于传动轴26两侧的旋翼旋转方向相反；

在进行调节旋翼倾角时，旋翼齿轮箱14和旋翼主轴17处于竖直方向，左舵机7和右舵机2分别驱动左螺杆9和右螺杆3的运动，左螺杆9和右螺杆3 分别带动左齿条10和右齿条4的上下运动，可根据实际需要调节左右侧旋翼的倾转方向，左齿条10通过左拉杆11推拉左旋翼旋转轴27上的旋转轴轴套13 运动，右齿条4通过右拉杆5推拉右旋翼旋转轴30上的旋转轴轴套13运动，由于旋转轴轴套13与旋翼齿轮箱14连接，旋翼主轴17设置在旋翼齿轮箱14 内，通过调节旋转轴轴套13的倾转角度，可以调整旋翼的倾转角度；具体的，通过改变旋翼的倾转方向实现飞行器机身的垂直起飞和飞行操作，在垂直起飞或降落时，旋翼呈水平状态在飞行器发动机的带动下进行旋转，实现其垂直起降；在高速飞行时，旋翼呈竖直状态在飞行器发动机的带动下进行旋转，实现在旋翼面方向上的飞行，同时飞行器的机翼提供升力，旋翼提供前进飞行动力；在低速飞行时，旋翼倾转一定角度，飞行器的机翼提供升力，旋翼提供前进动力和部分升力。

在进行调整旋翼螺距时，调距舵机21驱动旋转盘20转动，旋转盘20通过连杆19带动移动调节块15沿旋翼主轴17外壁上下滑动，移动调节块15通过两个桨夹拉杆18推拉桨夹16转动，位于旋翼主轴17两侧的桨夹16朝不同的相反方向转动，从而实现旋翼变距，能够快速改变位于传动轴26两侧的旋翼产生的升力以实现空间机动飞行，显著提高飞行器旋翼的机动性、操纵性和安全性，且结构简单，易于实施。本实用新型通过改变旋翼的倾转角度、螺距并配合飞行器发动机工作，能够实现垂直起飞、降落和高速飞行，稳定性较高，有效解决现有技术中机翼提供升力时，机翼对旋翼下洗流进行堵塞的问题。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种用于双旋翼飞行器的倾转装置，其特征在于：包括减速箱、传动轴、齿轮轴、万向联轴器、左旋翼旋转轴、右旋翼旋转轴、倾转控制机构和刚性调距机构；

所述减速箱安装在所述传动轴底部，所述传动轴外部设置有传动轴轴套，所述传动轴轴套上部设置有传动箱，所述齿轮轴贯穿过所述传动箱，所述齿轮轴通过第一传动机构与所述传动轴连接，所述齿轮轴的两端分别通过万向联轴器与左旋翼旋转轴、右旋翼旋转轴连接，所述左旋翼旋转轴和右旋翼旋转轴的外部上均设有旋转轴轴套，所述旋转轴轴套端部上设置有旋翼组件；

所述旋翼组件包括旋翼齿轮箱和T形旋翼主轴，所述旋翼齿轮箱与所述旋转轴轴套连接，所述旋翼主轴穿过所述旋翼齿轮箱并与之转动连接，所述旋翼主轴通过第二传动机构与所述左旋翼旋转轴或右旋翼旋转轴连接，所述旋翼主轴上部相对设置有两个与其转动连接的桨夹，所述桨夹上设置有旋翼；

所述倾转控制机构设置在所述传动轴轴套上，所述倾转控制机构包括倾转壳体、左倾转组件和右倾转组件，所述倾转壳体安装在所述传动轴轴套上，所述左倾转组件和右倾转组件均安装在所述倾转壳体上；

所述左倾转组件包括左舵机、左螺杆、左齿条和左拉杆，其安装在所述倾转壳体上，所述左舵机与所述左螺杆连接，所述左螺杆与所述左齿条相啮合，所述左拉杆的两端分别与所述左齿条和所述左旋翼旋转轴上的旋转轴轴套连接；

所述右倾转组件包括右舵机、右螺杆、右齿条和右拉杆，其安装在所述倾转壳体上，所述右舵机与所述右螺杆连接，所述右螺杆与所述右齿条相啮合，所述右拉杆的两端分别与所述右齿条和所述右旋翼旋转轴上的旋转轴轴套连接；

所述刚性调距机构设置在所述旋翼齿轮箱上，所述刚性调距机构包括调距舵机、移动调节块、连杆和若干桨夹拉杆，所述调距舵机安装在所述旋翼齿轮箱上，且其输出轴上设置有旋转盘，所述移动调节块套设在所述旋翼主轴上，所述连杆的两端分别与所述旋转盘、移动调节块铰接，所述桨夹拉杆的两端分别与所述移动调节块、位于所述旋翼主轴两侧的桨夹铰接。

2.根据权利要求1所述的一种用于双旋翼飞行器的倾转装置，其特征在于：所述第一传动机构包括第一锥形齿轮和第二锥形齿轮，所述第一锥形齿轮设置在所述传动轴的顶端，所述第二锥形齿轮设置在所述齿轮轴上，所述第一锥形齿轮与所述第二锥形齿轮相啮合。

3.根据权利要求1所述的一种用于双旋翼飞行器的倾转装置，其特征在于：

所述第二传动机构包括第一伞齿轮和第二伞齿轮，所述第一伞齿设置在所述左旋翼旋转轴或右旋翼旋转轴的端部，所述第二伞齿轮设置在所述旋翼主轴上，所述第一伞齿轮和第二伞齿轮相啮合。

4.根据权利要求1所述的一种用于双旋翼飞行器的倾转装置，其特征在于：所述旋翼齿轮箱与旋翼主轴的连接处上设置有第一轴承，所述第一轴承设置在旋翼齿轮箱上，所述第一轴承套设在所述旋翼主轴外部。

5.根据权利要求1所述的一种用于双旋翼飞行器的倾转装置，其特征在于：

所述传动箱与所述齿轮轴的连接处上设置有第二轴承，所述第二轴承设置在所述传动箱上，所述第二轴承套设在所述齿轮轴外部。

6.根据权利要求1所述的一种用于双旋翼飞行器的倾转装置，其特征在于：所述减速箱与飞行器的发动机连接。

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