一種多旋翼無人飛行器的製作方法
2023-10-11 14:31:09 1
本發明涉及無人飛行器技術領域，尤其涉及一種多旋翼無人飛行器。
背景技術：
無人飛行器是一種以無線電遙控或由自身程序控制為主的不載人的飛行器，隨著無人飛行器技術的日趨成熟，無人飛行器的應用也越來越廣泛。無人飛行器具有體積小、重量輕、費用低、操作靈活、穩定性高和安全性高的特點，可廣泛應用於航拍、檢測、搜救、資源勘查等領域。多旋翼無人飛行器是一種帶有垂直起降、穩定懸停能力的新型旋翼類無人飛行器，相比於傳統旋翼直升機，其機械結構簡化、動力控制簡單、旋翼尺寸安全、機動性和自主控制性強，成為新型微小型無人機研究領域的熱點之一。
現有的多旋翼無人飛行器通常由電機驅動，普遍採用機體中心對稱分布的多個旋翼，每一旋翼分別由一個電機進行驅動，每一根軸只對應一個螺旋槳及一套動力裝置，且只能通過控制旋翼的轉速來控制方向，故存在負載大、結構複雜、操控不靈活、成本高、旋翼連接結構複雜，拆裝維修困難，工作效率較低，平衡性能較差等缺點，尤其在多旋翼無人機載重飛行時,其性能下降嚴重，續航時間大大減少。若想提高動力、增加負載能力、延長續航時間，一般採用加長旋翼和加大電動機功率的方法，但該方法會使無人機存在製造成本高、體積大、不靈活、操控難等缺點。
中國專利「201420358241.9」提出「一種四軸八槳航拍飛行器」，其技術原理在於旋翼為八個且分別安裝在各主臂尾端的上下方，每個螺旋槳分別配置一電動機以驅動所述旋翼轉動，這樣的設計雖一定程度上提高了飛行動力，但其每個槳葉配備一個電動機不僅成本高昂,且設計複雜，上下旋翼的協同操作也更加麻煩。
技術實現要素：
本發明的目的在於提供一種結構簡單、成本低、載重大、續航時間長且動力強的多旋翼無人飛行器。
為達此目的，本發明採用以下技術方案：
一種多旋翼無人飛行器，包括:
機身，以及設置在機身內部的發動機和主閘箱；
複合傘齒輪，其設置在所述主閘箱內，所述複合傘齒輪與所述發動機傳動連接；
多個旋翼臂，其呈圓形陣列排布在所述機身四周，每一所述旋翼臂一端穿過所述機身和所述主閘箱與所述複合傘齒輪連接；
每一所述旋翼臂遠離機身的一端傳動連接有一槳距可變的旋翼。
作為優選，所述複合傘齒輪包括同軸連接的直齒輪和第一圓錐齒輪，所述發動機與所述直齒輪傳動連接。
作為優選，所述發動機電機軸的端部設置有齒形帶輪，所述齒形帶輪與所述直齒輪通過同步帶傳動連接。
作為優選，所述直齒輪的直徑小於所述第一圓錐齒輪的直徑。
作為優選，所述旋翼臂包括傳動軸，所述傳動軸一端設置有第二圓錐齒輪，所述第二圓錐齒輪與所述第一圓錐齒輪嚙合，所述傳動軸的另一端與所述旋翼傳動連接。
作為優選，所述旋翼包括旋翼閘箱、上旋翼和下旋翼，所述上旋翼和所述下旋翼對稱安裝在所述旋翼閘箱的兩端，所述傳動軸的另一端與所述旋翼閘箱傳動連接。
作為優選，所述下旋翼包括第四錐齒輪、第一下旋翼軸、第二下旋翼軸、變距星型件、下旋翼頭和兩個第一旋翼，所述變距星型件安裝在同軸設置的所述第一下旋翼軸和第二下旋翼軸之間，第一下旋翼軸遠離所述第二下旋翼軸的一端與所述第四錐齒輪固定連接，所述第二下旋翼軸遠離所述第一下旋翼軸的一端與所述下旋翼頭固定連接，兩個所述第一旋翼呈180度安裝在所述下旋翼頭上，且第一旋翼延伸方向與所述第二下旋翼軸垂直；
所述傳動軸的另一端設置有第三錐齒輪，該第三錐齒輪與所述第四錐齒輪傳動連接。
作為優選，所述上旋翼包括第五錐齒輪、上旋翼軸、上旋翼頭和兩個第二旋翼，所述上旋翼軸一端與所述第五錐齒輪固定連接，所述上旋翼軸遠離所述第五錐齒輪的一端與所述上旋翼頭固定連接，兩個所述第二旋翼呈180度安裝在所述上旋翼頭上，且第二旋翼的延伸方向與所述上旋翼軸垂直；
所述第五錐齒輪與所述第四錐齒輪同軸設置，且與所述第三錐齒輪傳動連接。
作為優選，所述第三錐齒輪與第四錐齒輪和第五錐齒輪嚙合，整體呈U字形。
作為優選，所述旋翼臂的個數為四個。
本發明的有益效果：
本發明所提供的多旋翼無人飛行器包括機身、發動機、主閘箱、複合傘齒輪和多個旋翼臂，發動機和主閘箱設置在機身內部，複合傘齒輪設置在主閘箱內與發動機傳動連接，多個旋翼臂呈圓形陣列排布在機身四周，每一旋翼臂一端穿過機身和主閘箱與複合傘齒輪連接，每一旋翼臂遠離機身的一端傳動連接有一槳距可變的旋翼。本發明通過複合傘齒輪的應用，將一臺發動機的動力傳輸給多個旋翼，克服了現有技術中一臺電機帶動一個旋翼帶來的平衡性差、操控不靈活、無人機整體結構複雜、成本高、拆卸維修困難和工作效率低等問題，且通過在每一旋翼臂遠離機身的一端傳動連接有一槳距可變的旋翼，通過調整槳距不僅可以控制無人飛行器的升力，還能控制無人飛行器的方向。
附圖說明
圖1是本發明所提供的多旋翼無人飛行器的俯視圖；
圖2是本發明所提供的複合傘齒輪與發動機的連接示意圖；
圖3是本發明所提供的旋翼的結構示意圖。
圖中：1、機身；2、發動機；201、齒形帶輪；3、主閘箱；4、複合傘齒輪；401、第一圓錐齒輪；5、旋翼臂；501、傳動軸；502、第二圓錐齒輪；503、第三圓錐齒輪；6、旋翼；601、第二旋翼；602、上旋翼頭；603、上旋翼軸；604、第五錐齒輪；605、第四錐齒輪；606、變距星型件；607、第一下旋翼軸；608、第二下旋翼軸；609、下旋翼頭；610、第一旋翼；7、同步帶。
具體實施方式
下面結合附圖並通過具體實施方式來進一步說明本發明的技術方案。
實施例一
如圖1至3所示，多旋翼無人飛行器包括機身1、發動機2、主閘箱3、複合傘齒輪4和多個旋翼臂5，發動機2和主閘箱3安裝在機身1內部，複合傘齒輪4安裝在主閘箱3內部，多個旋翼臂5的結構完全相同，呈圓形陣列排布在機身1四周，在本實施例中，旋翼臂5的個數為四個，旋翼臂5一端穿過機身1和主閘箱3與複合傘齒輪4傳動連接，另一端上均傳動連接一旋翼6。
發動機2為整個無人飛行器提供飛行動力，為了將動力最終傳遞到旋翼6上，先將動力傳遞到複合傘齒輪4上，發動機2和複合傘齒輪4之間可以通過帶傳動傳動連接或者直接將發動機2的電機軸與複合傘齒輪4傳動連接，帶傳動可採用摩擦型帶傳動或者同步帶傳動(又稱嚙合型帶傳動)，同步帶傳動具有帶傳動、鏈傳動和齒輪傳動的優點，同步帶傳動中的帶與帶輪依靠嚙合傳遞運動和動力，與摩擦型帶傳動比較，由於同步帶傳動的帶輪和傳動帶之間沒有相對滑動，能夠保證嚴格的傳動比。故在本實施例中，發動機2和複合傘齒輪4採用嚙合型帶傳動，發動機2的電機軸的自由端設置有齒形帶輪201，複合傘齒輪4包括直齒輪和第一圓錐齒輪401，直齒輪和第一圓錐齒輪401同軸設置，通過同步帶7將齒形帶輪201和直齒輪傳動連接，實現將發動機2的動力傳遞給複合傘齒輪4上的目的，直齒輪帶動第一圓錐齒輪401同步轉動，為了提高傳動速度，直齒輪的直徑小於第一圓錐齒輪401的直徑。
第一圓錐齒輪401與旋翼臂5傳動連接，旋翼臂5包括傳動軸501、第二圓錐齒輪502和第三圓錐齒輪503，第二圓錐齒輪502和第三圓錐齒輪503分別設置在傳動軸501的兩端，第二圓錐齒輪502與第一圓錐齒輪401嚙合將複合傘齒輪4和旋翼臂5傳動連接，由於在本實施例中旋翼臂5的個數為四個，每一旋翼臂5一端均設置有一個第二圓錐齒輪502，故第一圓錐齒輪401與四個第二圓錐齒輪502同時嚙合，通過第一圓錐齒輪401與四個第二圓錐齒輪502的嚙合將動力由複合傘齒輪4進一步傳動到四個旋翼臂5，驅動四個旋翼臂5同時繞各自的傳動軸501轉動。第一圓錐齒輪401與四個第二圓錐齒輪502同時嚙合實現了一個發動機2同時帶動四個旋翼臂5的目的，相較於現有技術中一個旋翼臂由一個電機驅動的現狀，該無人飛行器減少了發動機2的使用個數，降低了成本，簡化了整體結構提高了運動穩定性，操作更加靈活，控制簡化。
旋翼臂5遠離機身1的一端與旋翼6傳動連接，旋翼臂5與旋翼6的連接端設置有第三圓錐齒輪503，旋翼6包括旋翼閘箱、上旋翼和下旋翼，上旋翼包括第五錐齒輪604、上旋翼軸603、上旋翼頭602和兩個第二旋翼601，第五錐齒輪604與第三圓錐齒輪503嚙合，上旋翼軸603的一端固定連接在第五錐齒輪604端面上，上旋翼軸603的另一端與上旋翼頭602固定連接，兩個第二旋翼601呈180度安裝在上旋翼頭602上，且第二旋翼601的延伸方向與上旋翼軸603垂直。下旋翼包括第四錐齒輪605、第一下旋翼軸607、第二下旋翼軸608、變距星型件606、下旋翼頭609和兩個第一旋翼610，第四錐齒輪605同樣與第三圓錐齒輪503嚙合，第三錐齒輪503與第四錐齒輪605和第五錐齒輪604整體呈U字形，第三錐齒輪503為主動齒輪，同時驅動第四錐齒輪605和第五錐齒輪604轉動，由於第四錐齒輪605和第五錐齒輪604關於第三錐齒輪503的軸線對稱，故第四錐齒輪605和第五錐齒輪604的轉動方向相反。第一下旋翼軸607一端固定連接在第四錐齒輪605的端面上，第一下旋翼軸607另一端與變距星型件606一端固定連接，變距星型件606遠離第一下旋翼軸607的一端與第二下旋翼軸608一端固定連接，第一下旋翼軸607和第二下旋翼軸608同軸設置，第二下旋翼軸608遠離變距星型件606的一端與下旋翼頭609固定連接，兩個第一旋翼610呈180度安裝在下旋翼頭609上，且第一旋翼610延伸方向與第二下旋翼軸608垂直。在實際飛行中，第一旋翼610和第二旋翼601數量和結構均相同，且上下對稱安裝，由於第四錐齒輪605和第五錐齒輪604轉動方向相反，故第一旋翼610和第二旋翼601旋轉方向相反，由於第四錐齒輪605和第五錐齒輪604直徑相同，故第一旋翼610和第二旋翼601的轉速相同，通過第一旋翼610和第二旋翼601反向同速旋轉能夠相互抵消掉扭矩力。第二旋翼601的槳距固定，只提供升力，第一旋翼610通過在第一下旋翼軸607和第二下旋翼軸608之間設置變距星型件606調控槳距，不僅提供升力，也可通過控制不同旋翼槳距角的大小來控制無人飛行器的運動方向。在本實施例中，通過將第二旋翼601槳距固定，第一旋翼610槳距可調，降低了操作難度，使操作者只需操作第一旋翼610即可控制方向。
該無人飛行器的發動機2採用油動發動機，通過複合傘齒輪4將動力傳遞出給八個旋翼，簡化了結構，節約了成本，且四軸八旋翼的設置不僅提升了動力和載重，延長了續航時間，還減小了體積，且攜帶方便。
顯然，本發明的上述實施例僅僅是為了清楚說明本發明所作的舉例，而並非是對本發明的實施方式的限定。對於所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這裡無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明權利要求的保護範圍之內。