一種扭力驅動裝置及直升機的製作方法
2023-10-27 18:28:27 1
本發明涉及無人機領域，尤其涉及一種扭力驅動裝置及直升機。
背景技術：
隨著無人機等直升機技術的發展，無人機等直升機在越來越多的場景中被需求，例如高空拍攝等場景，在實際應用中，用戶往往希望無人機可以攜帶更大重量的拍攝設備等，這就要求無人機等直升機的機翼在滿功率旋轉時，可以提供更大的浮力。
技術實現要素：
本發明實施例提供了一種扭力驅動裝置及直升機，以提供一種可以在直升機滿功率工作時使得機翼具備更大浮力的方案。
一方面，提供了一種扭力驅動裝置，包括：依次連接的扭力提供構件、扭力轉換構件以及扭力輸出構件，其中，
扭力提供構件用於採用轉動方式，使用轉動構件提供扭力；
扭力轉換構件用於對轉動構件提供的扭力進行放大；
扭力輸出構件用於將所放大後的扭力輸出。
進一步的，扭力提供構件包括發動機以及設置在發動機的機芯外接頭上的第一齒輪，第一齒輪與機芯外接頭同步運動；發動機用於在工作時，帶動第一齒輪轉動，向扭力轉換構件提供扭力。
進一步的，扭力轉換構件包括第二齒輪，第二齒輪與第一齒輪的輪齒匹配，第二齒輪的半徑大於第一齒輪的半徑，第二齒輪的轉動軸在第二齒輪轉動時，輸出第一次放大後的扭力。
進一步的，第二齒輪還包括設置在輪齒與轉動軸之間的保護構件，保護構件用於檢測第二齒輪的輪齒與轉動軸之間的作用力變化曲線，根據作用力變化曲線進行保護工作。
進一步的，扭力轉換構件包括互咬設置的第三齒輪以及第四齒輪，第三齒輪設置在第二齒輪的轉動軸上，與第二齒輪的轉動軸同步運動，第四齒輪與第三齒輪的輪齒匹配，第四齒輪的半徑大於第三齒輪的半徑，第四齒輪的轉動軸在第四齒輪轉動時，輸出第二次放大後的扭力。
進一步的，第三齒輪的半徑小於第二齒輪的半徑。
進一步的，第四齒輪還包括設置在輪齒與轉動軸之間的防倒轉構件，防倒轉構件用於檢測第四齒輪的輪齒與轉動軸之間的作用力方向，根據作用力方向進行防倒轉工作。
進一步的，扭力轉換構件的材料為高強度塑料，高強度塑料包括下述重量份的組分：abs樹脂55重量份，界面偶聯劑10重量份，增韌劑12重量份，分散潤滑劑1重量份，二氧化矽10重量份，玻璃纖維12重量份。
進一步的，扭力輸出構件包括齒輪箱、設置在齒輪箱中的第一傘齒輪、第二傘齒輪、第三傘齒輪、第一輸出軸及第二輸出軸，第一傘齒輪及第二傘齒輪分別與第三傘齒輪嚙合，第一輸出軸在第一傘齒輪的帶動下進行轉動，第二輸出軸在第二傘齒輪的帶動下進行轉動，第一輸出軸及第二輸出軸為同心軸；第三傘齒輪連接扭力轉換構件，用於在扭力轉換構件的帶動下轉動，並帶動第一傘齒輪及第二傘齒輪轉動，第一傘齒輪及第二傘齒輪的轉動方向相反。
同時，本發明還提供了一種直升機，包括：機架、螺旋槳，以及本發明提供的扭力驅動裝置；螺旋槳通過中心軸安裝在機架上，螺旋槳在扭力驅動裝置輸出扭力的驅動下旋轉。
本發明實施例的有益效果：
本發明實施例提供了一種扭力驅動裝置及直升機，該扭力驅動裝置包括：依次連接的扭力提供構件、扭力轉換構件以及扭力輸出構件，其中，扭力提供構件用於採用轉動方式，使用轉動構件提供扭力；扭力轉換構件用於對轉動構件提供的扭力進行放大；扭力輸出構件用於將所放大後的扭力輸出，在此基礎上，在無人機等直升機的發動機等提供扭力的設備滿功率運轉時，通過對其提供的扭力進行放大後輸出，可以為直升機的機翼等螺旋槳提供更大的扭力，可以帶動更大面積的機翼等螺旋槳，這樣機翼等螺旋槳就可以具備更大的浮力，進而使得直升機可以攜帶更大重量的設備，增強了用戶的使用體驗。
附圖說明
圖1為本發明實施例提供的扭力驅動裝置的結構示意圖；
圖2為本發明實施例提供的扭力提供構件的結構示意圖；
圖3是本發明實施例提供的扭力轉換構件中第二齒輪的第一種平面示意圖；
圖4是本發明實施例提供的扭力轉換構件中第二齒輪的第二種平面示意圖；
圖5是本發明實施例提供的扭力轉換構件中第四齒輪的第一種平面示意圖；
圖6是本發明實施例提供的扭力轉換構件中第四齒輪的第二種平面示意圖；
圖7是本發明實施例提供的扭力轉換構件的結構示意圖；
圖8是本發明實施例提供的扭力輸出構件的結構示意圖；
圖9是本發明實施例提供的直升機的剖面圖示意；
圖10是本發明實施例提供的第二齒輪的一種立體示意圖；
圖11是本發明實施例提供的第三齒輪與第四齒輪的配合示意圖；
圖12為本發明實施例提供的扭力驅動裝置不包含齒輪箱的立體示意圖；
圖13為本發明實施例提供的扭力驅動裝置包含齒輪箱的立體示意圖。
具體實施方式
下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例只是本發明中一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。
現通過具體實施方式結合附圖的方式對本發明做出進一步的詮釋說明。
圖1為本發明實施例提供的扭力驅動裝置的結構示意圖，由圖1可知，本實施例提供的扭力驅動裝置1包括：依次連接的扭力提供構件11、扭力轉換構件12以及扭力輸出構件13，其中，
扭力提供構件11用於採用轉動方式，使用轉動構件提供扭力；
扭力轉換構件12用於對轉動構件提供的扭力進行放大；
扭力輸出構件13用於將所放大後的扭力輸出。
在一些實施例中，上述實施例中的扭力提供構件11包括發動機以及設置在發動機的機芯外接頭上的第一齒輪，第一齒輪與機芯外接頭同步運動；發動機用於在工作時，帶動第一齒輪轉動，向扭力轉換構件提供扭力。
具體的，扭力提供構件的結構示意圖如圖2所示，在圖2中，扭力提供構件11包括發動機111以及設置在發動機111的機芯外接頭1111上的第一齒輪112，在實際應用中，為了保證第一齒112輪與機芯外接頭1111同步運動，可以將第一齒112輪與機芯外接頭1111採用凝固劑等材料固定起來，避免打滑等出現發動機111空轉的情況。
在實際應用中，發動機111可以是航空發動機或者是渦輪發動機，這樣可以提供更大的續航能力。
在一些實施例中，上述實施例中的扭力轉換構件12包括第二齒輪121，第二齒輪121與第一齒輪112的輪齒匹配，第二齒輪121的半徑大於第一齒輪112的半徑，第二齒輪121的轉動軸在第二齒輪121轉動時，輸出第一次放大後的扭力。
具體的，扭力轉換構件中第二齒輪的第一種平面示意圖如圖3所示，由圖3可以直觀的看出，第二齒輪121與第一齒輪112的輪齒匹配，第二齒輪121的半徑r2大於第一齒輪112的半徑r1，第二齒輪121可以對第一齒輪112輸出的扭力進行放大的原因如下：
為簡單起見，忽略兩齒輪之間的摩擦，也就是忽略傳動的損耗，這兩個齒輪(第二齒輪121與第一齒輪112)嚙合在一起，轉向相反，在齒輪嚙合的部位，受大小相同，方向相反的切向力，小齒輪轉得快，大齒輪轉得慢。此時，齒輪121的轉速/齒輪112的轉速＝齒輪112的齒數/齒輪121的齒數＝齒輪112的周長/齒輪121的周長＝齒輪112的半徑/齒輪121的半徑＝(齒輪112的半徑x切向力)/(齒輪121的半徑x切向力)＝齒輪112的扭力/齒輪121的扭力；即：齒輪121的轉速/齒輪112的轉速＝齒輪112的扭力/齒輪121的扭力，原來兩個齒輪在轉變轉速的同時，也轉變了扭力，轉速和扭力成反比，即轉速降低了，扭力就升高了。
在一些實施例中，上述實施例中的第二齒輪121還包括設置在輪齒與轉動軸之間的保護構件，保護構件用於檢測第二齒輪的輪齒與轉動軸之間的作用力變化曲線，根據作用力變化曲線進行保護工作。
具體的，扭力轉換構件中第二齒輪的第二種平面示意圖如圖4所示，在圖4中，第二齒輪121還包括設置在輪齒1211與轉動軸1212之間的保護構件1213，保護構件1213檢測第二齒輪的輪齒與轉動軸之間的作用力變化曲線，根據作用力變化曲線進行保護工作。
在實際應用中，針對第二齒輪121，在直升機正常工作時，是輪齒1211帶動轉動軸1212轉動，在直升機啟動時，輪齒1211帶動轉動軸1212慢慢加速轉動，在直升機正常工作時，輪齒1211帶動轉動軸1212勻速轉動，保護構件1213可以將這兩種情況下，輪齒1211與轉動軸1212之間的作用力變化曲線作為標準變化曲線。在此基礎上，當保護構件1213檢測到的作用力變化曲線不是標準變化曲線時，直接隔離開輪齒1211與轉動軸1212之間連接，以保護整個直升機不會受到損壞，尤其是發動機以及螺旋槳等貴重器件的安全。在實際應用中，保護構件1213可以包括壓力傳感器、微控制器及可收縮部件，如收縮杆等實現，當微控制器根據壓力傳感器檢測到的壓力繪製的作用力變化曲線是標準變化曲線時，控制收縮杆處於伸開狀態，使得輪齒1211與轉動軸1212處於連接狀態，對應的，當微控制器根據壓力傳感器檢測到的壓力繪製的作用力變化曲線不是標準變化曲線時，控制收縮杆處於壓縮狀態，使得輪齒1211與轉動軸1212處於隔離狀態。
在一些實施例中，上述實施例中的扭力轉換構件12包括互咬設置的第三齒輪122以及第四齒輪123，第三齒輪122設置在第二齒輪121的轉動軸上，與第二齒輪121的轉動軸同步運動，第四齒輪123與第三齒輪122的輪齒匹配，第四齒輪123的半徑大於第三齒輪122的半徑，第四齒輪123的轉動軸在第四齒輪123轉動時，輸出第二次放大後的扭力。
具體的，扭力轉換構件中第四齒輪的第一種平面示意圖如圖5所示，在圖5中，扭力轉換構件12包括互咬設置的第三齒輪122以及第四齒輪123，第三齒輪122設置在第二齒輪121的轉動軸上，與第二齒輪121的轉動軸同步運動，第四齒輪123與第三齒輪122的輪齒匹配，第四齒輪123的半徑r4大於第三齒輪122的半徑r3，第四齒輪123的轉動軸在第四齒輪123轉動時，輸出第二次放大後的扭力，其放大原理與第二齒輪相同。
在一些實施例中，上述實施例中的第三齒輪的半徑小於第二齒輪的半徑。
具體的，扭力轉換構件的結構示意圖如圖7所示，在圖7中，第三齒輪122的半徑r3小於第二齒輪的半徑r2。這樣，在保證扭力放大的同時，第四齒輪123的半徑r4不會太多。優選的，r1＝r3，r2＝r4，r2＝4*r1，這樣，可以實現16倍的扭力放大。
在一些實施例中，上述實施例中的第四齒輪還包括設置在輪齒與轉動軸之間的防倒轉構件，防倒轉構件用於檢測第四齒輪的輪齒與轉動軸之間的作用力方向，根據作用力方向進行防倒轉工作。
具體的，扭力轉換構件中第四齒輪的第二種平面示意圖如圖6所示，在圖6中，第四齒輪123還包括設置在輪齒1231與轉動軸1232之間的防倒轉構件1233，防倒轉構件1233用於檢測第四齒輪123的輪齒1231與轉動軸1232之間的作用力方向，根據作用力方向進行防倒轉工作。
在實際應用中，針對第四齒輪123，在直升機正常工作時，是輪齒1231帶動轉動軸1232轉動，防倒轉構件1233可以將這種情況下，輪齒1231與轉動軸1232之間的作用力方向作為標準方向。在此基礎上，當防倒轉構件1233檢測到的作用力方向不是標準方向時，直接隔離開輪齒1231與轉動軸1232之間連接，以保護整個直升機不會受到損壞，尤其是發動機以及螺旋槳等貴重器件的安全。在實際應用中，防倒轉構件1233可以包括壓力傳感器、微控制器及可收縮部件，如收縮杆等實現，當微控制器根據壓力傳感器檢測到的壓力確定的作用力方向是標準方向時，控制收縮杆處於伸開狀態，使得輪齒1231與轉動軸1232處於連接狀態，對應的，當微控制器根據壓力傳感器檢測到的壓力確定的作用力方向不是標準方向時，控制收縮杆處於壓縮狀態，使得輪齒1231與轉動軸1232處於隔離狀態。
在一些實施例中，上述實施例中的扭力轉換構件的材料為高強度塑料，這樣可以降低直升機自身的負重。優選的，高強度塑料包括下述重量份的組分：abs樹脂55重量份，界面偶聯劑10重量份，增韌劑12重量份，分散潤滑劑1重量份，二氧化矽10重量份，玻璃纖維12重量份，該高強度塑料具備更好的咬合性能、以及更小的密度。
在一些實施例中，上述實施例中的扭力輸出構件包括齒輪箱、設置在齒輪箱中的第一傘齒輪、第二傘齒輪、第三傘齒輪、第一輸出軸及第二輸出軸，第一傘齒輪及第二傘齒輪分別與第三傘齒輪嚙合，第一輸出軸在第一傘齒輪的帶動下進行轉動，第二輸出軸在第二傘齒輪的帶動下進行轉動，第一輸出軸及第二輸出軸為同心軸；第三傘齒輪連接扭力轉換構件，用於在扭力轉換構件的帶動下轉動，並帶動第一傘齒輪及第二傘齒輪轉動，第一傘齒輪及第二傘齒輪的轉動方向相反。
具體的，扭力輸出構件的結構示意圖如圖8所示，在圖8中，扭力輸出構件13包括齒輪箱131、設置在齒輪箱131中的第一傘齒輪132、第二傘齒輪133、第三傘齒輪134、第一輸出軸135及第二輸出軸136，第一傘齒輪132及第二傘齒輪133分別與第三傘齒輪134嚙合，第一輸出軸135在第一傘齒輪132的帶動下進行轉動，第二輸出軸136在第二傘齒輪134的帶動下進行轉動，第一輸出軸135及第二輸出軸136為同心軸；第三傘齒輪134連接扭力轉換構件12，用於在扭力轉換構件12的帶動下轉動，並帶動第一傘齒輪132及第二傘齒輪133轉動，第一傘齒輪132及第二傘齒輪133的轉動方向相反，圖8未示出第一傘齒輪132、第二傘齒輪133、第三傘齒輪134接觸面的齒輪形成，其可以採用常規的傘齒輪實現，只要滿足第一傘齒輪132與第二傘齒輪133的半徑等參數相同，即可實現第一傘齒輪132與第二傘齒輪133的轉速相同，轉動方向相反。
在實際應用中，第三傘齒輪134可以與第四齒輪123的轉動軸1232一體成型，也可以通過卡位的方式固定連接。
同時，本發明還提供了一種直升機，包括：機架、螺旋槳，以及本發明提供的扭力驅動裝置；螺旋槳通過中心軸安裝在機架上，螺旋槳在扭力驅動裝置輸出扭力的驅動下旋轉。
具體的，以螺旋槳設置有兩層為例進行說明，此時，直升機的剖面圖示意如圖9所示，在圖9中，直升機包括機架91、螺旋槳92，以及本發明提供的扭力驅動裝置1，螺旋槳92通過中心軸93安裝在機架上，螺旋槳92設置有兩層，分別為上層螺旋槳921和下層螺旋槳922，上層螺旋槳921旋轉方向和下層螺旋槳922旋轉方向相反；上層螺旋槳921與第一輸出軸135連接，在第一輸出軸135的帶動下旋轉，下層螺旋槳922與第二輸出軸136連接，在第二輸出軸136的帶動下旋轉，第一輸出軸135、第二輸出軸136及中心軸93為同心軸。
圖2至圖9給出了本發明所提供的扭力驅動裝置中各構件的簡單示意圖，現結合圖10至圖13對本發明做進一步的說明。
圖10是本發明實施例提供的第二齒輪的一種立體示意圖，如圖10所示，針對第二齒輪121的轉動軸1212進行了詳細的描述，其包括軸套本體12121，用於固定軸套本體12121的法蘭12122以及螺釘12123，其中軸套本體12121包括穿過第二齒輪121齒輪本體中心孔12126的延伸頭121211，用於固定延伸頭121211的膨脹栓12124及膨脹螺釘12125。在實際產品中，延伸頭121211穿過齒輪本體中心孔12126，螺釘12123穿過齒輪本體螺釘孔12127之後，與法蘭12122配合，將軸套本體12121固定在第二齒輪121齒輪本體上，膨脹栓12124穿過齒輪本體中心孔12126進一步固定延伸頭121211，然後膨脹螺釘12125打入膨脹栓12124上的螺釘孔121241，使得軸套本體12121與第二齒輪121齒輪本體進一步固定。
為了減小第二齒輪121的整體重量，在不影響第二齒輪121結構穩定性的基礎上，還開設有齒輪本體孔1214，以降低重量。
圖11是本發明實施例提供的第三齒輪與第四齒輪的配合示意圖，如圖11所示，第三齒輪122與第四齒輪123互咬設置，第四齒輪123還開設有齒輪本體孔1234，以在不影響第四齒輪123結構穩定性的基礎上，降低重量。
圖12為本發明實施例提供的扭力驅動裝置不包含齒輪箱的立體示意圖，圖13為本發明實施例提供的扭力驅動裝置包含齒輪箱的立體示意圖，其對本發明圖9的結構進行了更直觀的描述，具體內容不再贅述。
綜上可知，通過本發明實施例的實施，至少存在以下有益效果：
本發明實施例提供了一種扭力驅動裝置及直升機，該扭力驅動裝置包括：依次連接的扭力提供構件、扭力轉換構件以及扭力輸出構件，其中，扭力提供構件用於採用轉動方式，使用轉動構件提供扭力；扭力轉換構件用於對轉動構件提供的扭力進行放大；扭力輸出構件用於將所放大後的扭力輸出，在此基礎上，在無人機等直升機的發動機等提供扭力的設備滿功率運轉時，通過對其提供的扭力進行放大後輸出，可以為直升機的機翼等螺旋槳提供更大的扭力，可以帶動更大面積的機翼等螺旋槳，這樣機翼等螺旋槳就可以具備更大的浮力，進而使得直升機可以攜帶更大重量的設備，增強了用戶的使用體驗。
以上僅是本發明的具體實施方式而已，並非對本發明做任何形式上的限制，凡是依據本發明的技術實質對以上實施方式所做的任意簡單修改、等同變化、結合或修飾，均仍屬於本發明技術方案的保護範圍。