非對稱槳葉變距裝置的製作方法

2023-07-18 18:56:56 2

專利名稱：非對稱槳葉變距裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種微型旋翼飛行器的槳葉變距裝置，特別是一種非對稱槳葉變距裝置。
背景技術：
目前，旋翼飛行器的變距機理為機械變距。傳統的機械變距系統主要由外環和內環組成，兩環之間夾有滾珠或滾針，在外環上，有幾根變距拉杆分別與各片槳葉的變距搖臂連接，外環是與旋翼一道旋轉的，而內環是與萬向接頭連接的，萬向接頭固定在套筒上，內環雖不能和旋翼一起旋轉，但能和套筒一道在旋轉軸上進行上下移動，套筒通過連杆、傳動杆與油門變距杆相連，內環通過連杆、傳動杆與駕駛杆相連，由於內環與萬向接頭連接，故可以向任意方向傾斜，根據駕駛杆的操縱，就能使旋翼錐體向所需的方向傾斜，這就實現了直升機向前、後、左、右各個方向的飛行。這套傳統的機械變距方法非常複雜，包括多個驅動器、油門變距杆、傳動杆、幾根連杆、套筒、內外環、撥杆、萬向接頭、幾套變距拉杆和變距搖臂等複雜的變距機構，無法做小，因而成了微型旋翼飛行器發展的瓶頸。

發明內容
本發明的目的在於提出一種新的非對稱槳葉變距裝置，它結構簡單、重量輕、體積小，易實現旋翼飛行器的微型化。
本發明的構思是螺旋槳通過彈性連杆在電機驅動下正常旋轉，當電機突然加速轉動的瞬間，有一個加速度，會產生額外的力，該力通過減速齒輪對、螺旋槳軸、橫杆，傳遞到彈性連杆，使彈性連杆的下端扭矩增大，而彈性連杆上端由於慣性作用，所受的力將保持不變，這樣彈性連杆的上下兩端在電機加速瞬間所受的力差將產生變形，此變形又會螺旋槳的槳距角發生變化，達到槳葉變距的目的。
根據上述構思，本發明採用如下技術方案一種非對稱槳葉變距裝置，包括由電機經齒輪減速機構和螺旋槳軸驅動固定連接槳葉的槳轂，其特徵在於所述的螺旋槳軸上端部固定連接一根橫杆，橫杆的一端固定連接一根彈性連杆，彈性連杆的上端部與所述的槳轂固定連接，而所述的槳轂的中心孔與所述的螺旋槳軸頂端之間以有效間隙鬆動配合連接。
上述的電機與齒輪減速器和螺旋槳軸之間的連接結構是有一個螺釘固定在一塊底板上的框架，由連接在上述框架上端部的一個上軸承和安裝在上述的底板上的一個下軸承支撐著上述的螺旋槳軸；上述的電機與上述的底板固定連接，上述的齒輪減速機構為固定於上述的電機輸出軸上的一個小齒輪與固定連接在螺旋槳軸上的一個大齒輪相嚙合。
上述的電機採用直流無刷電機。
上述的減速齒輪對都採用塑料齒輪，其中的大齒輪的齒數為77，小齒輪齒數為8。
上述的螺旋槳軸採用不鏽鋼軸。
上述的橫杆採用工程塑料杆，並有梯形孔，以減輕質量。
上述的彈性連杆採用工程塑料杆，長厚比要大於5。
與現有機械變距技術相比，本發明具有如下顯而易見的突出特點和顯著優點本發明是一種基於電機的瞬間加速通過彈性連杆的變形來進行變距的裝置，通過驅動電機的加速所產生的力，經過減速齒輪對、螺旋槳軸、橫杆，使彈性連杆的下端扭矩增大，而和彈性連杆上端相連的螺旋槳會在旋翼慣性力和低雷諾數下的空氣動力的作用下抵抗彈性連杆下端增大的扭矩，從而使彈性連杆產生變形，此變形帶動旋翼繞槳葉軸線方向轉動而改變安裝角，達到變距的目的。由於彈性連杆只和單邊槳葉通過剛性相連，槳距角會從連接端的最大值遞減到非連接端的最小值，呈現螺旋槳葉變距的非對稱性。本發明裝置結構簡單、重量輕、體積小，僅用減速齒輪對、螺旋槳軸、橫杆、彈性連杆等很少幾個簡單的構件來代替傳統機械變距系統中的多個驅動器、油門變距杆、傳動杆、幾根連杆、套筒、內外環、撥杆、萬向接頭、幾套變距拉杆和變距搖臂等複雜的變距機構，本發明的優點是顯著的。


圖1是本發明的一個實施例的結構圖。
圖2是圖1中的彈性連杆連接結構的放大圖。
具體實施例方式
本發明的一個優選實施例是參見圖1和圖2，本非對稱槳葉變距裝置中，框架6由四個螺釘固定在底板3上，電機4固定在底板3上，固聯在電機軸上的小齒輪5和固聯在螺旋槳軸7上的大齒輪1嚙合，螺旋槳軸7下端通過安裝在底板3上的軸承2轉動，螺旋槳軸7的中上端通過軸承8和框架6轉動，螺旋槳軸7和橫杆9緊配合，螺旋槳軸7的上端和槳轂12中心孔之間以有效間隙鬆動配合，橫杆9通過螺栓10和彈性連杆11連接，彈性連杆11的上部和槳轂12固聯，槳轂12上固定螺旋槳13。電機4採用直流無刷電機。齒輪對(包括小齒輪5和大齒輪1)都採用塑料齒輪。螺旋槳軸7採用不鏽鋼軸。橫杆9採用工程塑料杆，並有梯形孔，以減輕重量。彈性連杆11採用工程塑料杆，長厚比大於5。
具體工作過程為電機4轉動，帶動小齒輪5轉動，又使和小齒輪5嚙合的大齒輪1轉動，大齒輪1又帶動螺旋槳軸7轉動，螺旋槳軸7再帶動橫杆9轉動，橫杆9又使彈性連杆11繞螺旋槳軸7轉動，同時帶動槳轂12和螺旋槳13轉動，當電機在瞬間突然加速時，經過小齒輪5、大齒輪1、螺旋槳軸7、橫杆9，使彈性連杆11的下端扭矩增大，而和彈性連杆11上端相連的螺旋槳13會在旋翼慣性力和低雷諾數下的空氣動力的作用下抵抗彈性連杆11下端增大的扭矩，從而使彈性連杆11產生變形，此變形帶動螺旋槳13繞槳葉軸線方向轉動而改變安裝角，實現槳葉變距的目的。
權利要求
1，一種非對稱槳葉變距裝置，包括由電機(4)經齒輪減速機構和螺旋槳軸(7)驅動固定連接槳葉(13)的槳轂(12)，其特徵在於所述的螺旋槳軸(7)上端部固定連接一根橫杆(9)，橫杆(9)的一端固定連接一根彈性連杆(11)，彈性連杆(11)的上端部與所述的槳轂(12)固定連接，而所述的槳轂(12)的中心孔與所述的螺旋槳軸(7)頂端之間以有效間隙鬆動配合連接。
2，根據權利要求1所述的非對稱槳葉變距裝置，其特徵在於所述的電機(4)與齒輪減速機構和螺旋槳軸(7)之間的連接結構是有一個螺釘固定在一塊底板(3)上的框架(6)，由連接在所述框架(6)上端部的一個上軸承(8)和安裝在所述的底板(3)上的一個下軸承支撐著所述的螺旋槳軸(7)；所述的電機(4)與所述的底板(3)固定連接，所述的齒輪減速機構為固定於所述的電機(4)輸出軸上的一個小齒輪(5)與固定連接在螺旋槳軸(7)上的一個大齒輪(1)相嚙合。
3，根據權利要求1或2所述的非對稱槳葉變距裝置，其特徵在於所述的電機(4)採用直流無刷電機。
4，根據權利要求2所述的非對稱槳葉變距裝置，其特徵在於所述的齒輪減速機構的齒輪對都採用塑料齒輪。
5，根據權利要求1所述的非對稱槳葉變距裝置，其特徵在於所述的螺旋槳軸(7)採用不鏽鋼軸。
6，根據權利要求1所述的非對稱槳葉變距裝置，其特徵在於所述的橫杆(9)採用工程塑料杆，並有梯形孔，以減輕重量。
7，根據權利要求1所述的非對稱槳葉變距裝置，其特徵在於所述的彈性連杆(11)採用工程塑料杆，長度比要大於5。
全文摘要
本發明涉及一種微型旋翼飛行器用的非對稱槳葉變距裝置，它包括由電機經齒輪減速機構和螺旋槳軸驅動固定連接槳葉的槳轂，其特徵在於所述的螺旋槳軸上端部固定連接一根橫杆，橫杆的一端固定連接一根彈性連杆，彈性連杆的上端部與所述的槳轂固定連接，而所述的槳轂的中心孔與所述的螺旋槳軸頂端之間以有效間隙鬆動配合連接。當電機突然加速轉動所產生的力通過減速齒輪對、螺旋槳軸、橫杆，使彈性連杆的下端扭矩增大，而和彈性連杆上端相連的螺旋槳會在旋翼慣性力和低雷諾數下的空氣動力的作用下抵抗彈性連杆下端增大的扭矩，從而使彈性連杆產生變形，此變形帶動旋翼繞槳葉軸線方向轉動而改變安裝角，達到變距的目的。由於彈性連杆只和單邊槳葉通過剛性相連，槳距角會從連接端的最大值遞減到非連接端的最小值，因而呈現變距的非對稱性。本發明的槳葉變距裝置和傳統的槳葉變距裝置相比，結構簡單、重量輕、體積小，易實現旋翼飛行器的微型化。
文檔編號B64C27/00GK1727255SQ20051002727
公開日2006年2月1日 申請日期2005年6月29日 優先權日2005年6月29日
發明者羅均, 謝少榮, 邢蘭興, 周焱, 龔振邦 申請人:上海大學