油動行星輪系差速式多旋翼農業噴灑飛行器的製作方法

2023-10-06 00:17:39 1

本發明涉及農用無人機技術領域，具體涉及一種油動行星輪系差速式多旋翼農業噴灑飛行器，屬於農業生產領域使用的飛行平臺。

背景技術：

隨著農業的大力發展，農業生產對現代化的農用設施提出更高需求，農業航空作業的優勢越來越顯著，用途也越來越廣泛。航空作業還可在農業服務標準化、集約化，保障土地規模化生產效率，對農戶的農藥使用監管，防禦自然災害和防治有害生物、改善人類生活環境和生態平衡等方面發揮重要作用。

目前墾區等國有大農場主要採用人機噴灑作業，如北大荒通用航空主要是為東北的幾個墾區服務的，人機噴灑作業受到空域、飛行員資質等限制，存在噴灑成本高，噴灑效果差等許多缺點。適合於噴灑的無人機主要有直升機、多旋翼等形式，直升機技術較成熟，但機械機構複雜、成本高，穩定性較差；而多旋翼無人機飛行穩定、控制靈活、成本低，但目前多旋翼無人機主要以電池作為動力，由於受到電池性能的制約，電池需頻繁更換，載重低、飛行時間短，作業耗時長，工作效率低。

已有利用直升機原理，將四個直升機變槳距機構組合到一起的四旋翼油 動裝置，由於變槳矩機構本身結構複雜，且控制靈活性較差，不適用於農業生產的要求。

技術實現要素：

本發明的目的是為了克服現有技術存在的上述問題，提供一種油動行星輪系差速式多旋翼農業噴灑飛行器。本發明旨在利用發動機輸出的較大功率作為飛行動力，利用小功率電機進行調速(即調速電機)兩個優點，實現載重量大、飛行時間長、噴灑作業質量好、作業效率高、作業成本低、解除農民噴藥帶來的藥害、節約勞動力的目的。

為實現上述目的，本發明的技術方案是：

油動行星輪系差速式多旋翼農業噴灑飛行器，包括發動機、中央傘齒傳動箱、齒輪或皮帶傳動機構、四個行星齒輪傳動機構、四個蝸輪蝸杆傳動機構及四個旋翼傳動機構；每個所述的旋翼傳動機構均包括一個旋翼傘齒傳動箱及兩個旋翼，

所述的發動機的輸出軸與齒輪或皮帶傳動機構中的主動齒輪固定連接，所述的齒輪或皮帶傳動機構中的從動齒輪固定裝在中央傘齒傳動箱的水平中心軸上，所述的中央傘齒傳動箱的水平中心軸的兩端以及中央傘齒傳動箱的兩個中央輸出軸的兩端均分別固定裝有一個行星齒輪傳動機構的大太陽齒輪，中央傘齒傳動箱的兩個中央輸出軸相對於所述的水平中心軸的軸線對稱設置，每個所述的行星齒輪傳動機構中的小太陽齒輪與旋翼傳動機構的旋翼傘齒傳動箱的旋翼輸入軸傳動連接，每個所述的旋翼傳動機構的旋翼傘齒傳動箱的兩個旋翼輸出軸上各固定裝有一個旋翼，每個旋翼傳動機構中的兩個 旋翼旋轉方向相反；每個所述的蝸輪蝸杆傳動機構中的蝸輪與相對應的行星齒輪傳動機構中的行星齒輪的行星架固定連接，與每個所述的蝸輪蝸杆傳動機構中的蝸輪相嚙合的蝸杆與調速電機的輸出軸傳動連接。

本發明相對於現有技術的有益效果是：

1、本發明採用先進油動行星輪系差速式多旋翼結構，解決了普通飛行器飛行時間短、載重小等問題，從而解決泥濘水稻田藥物噴灑，以及玉米、甘蔗、向日葵等高杆作物的植保作業等諸多難題。

2、發動機採用輕型發動機，通過中央傘齒傳動箱將動力傳遞給行星齒輪傳動機構，並通過行星齒輪傳動機構將動力傳遞給旋翼傘齒傳動箱，最後由旋翼傘齒傳動箱將動力傳遞給旋翼；調速電機通過蝸輪蝸杆傳動，調節行星齒輪轉速，致使旋翼轉速產生差異，從而控制整個飛行器飛行的偏移和偏轉。

3、本發明利用差動自鎖原理，實現調速式油動多旋翼飛行。由於多旋翼具有飛行平穩、安全可靠、控制靈活、不受起飛場地限制等特點，在航拍、空中長時間信息採集、作物農藥噴灑等方面能夠實現長時間大載荷的飛行，並且在安全飛行等方面性能有著極高的提升。此外，本發明還可用於森林草原的勘測防火、電力及石油管線的巡視等諸多方面。

附圖說明

圖1是本發明的油動行星輪系差速式多旋翼農業噴灑飛行器的結構示意圖；

圖2是圖1的a處局部放大圖。

圖中，主動齒輪1、從動齒輪2、中央主動傘齒輪3、中央從動傘齒輪4、中央輸出軸5、旋翼傘齒輪6、大太陽齒輪7、行星齒輪8、小太陽齒輪9、 支撐軸10、旋翼傘齒箱體11、中央傳動箱體12、調速電機13、蝸輪14、蝸杆15、發動機16、中央傘齒傳動箱17、齒輪或皮帶傳動機構18、行星齒輪傳動機構19、蝸輪蝸杆傳動機構20、旋翼傳動機構21、旋翼傘齒傳動箱22、旋翼23、水平中心軸24、旋翼輸出軸25、旋翼輸入軸26。

具體實施方式

具體實施方式一：如圖1和圖2所示，本實施方式披露了一種油動行星輪系差速式多旋翼農業噴灑飛行器，包括發動機16、中央傘齒傳動箱17、齒輪或皮帶傳動機構18、四個行星齒輪傳動機構19、四個蝸輪蝸杆傳動機構20及四個旋翼傳動機構21；每個所述的旋翼傳動機構21均包括一個旋翼傘齒傳動箱22及兩個旋翼23，

所述的發動機16的輸出軸與齒輪或皮帶傳動機構18中的主動齒輪1固定連接，所述的齒輪或皮帶傳動機構18中的從動齒輪2固定裝在中央傘齒傳動箱17的水平中心軸24上，所述的中央傘齒傳動箱17的水平中心軸24的兩端以及中央傘齒傳動箱17的兩個中央輸出軸5的兩端均分別固定裝有一個行星齒輪傳動機構19的大太陽齒輪7，中央傘齒傳動箱17的兩個中央輸出軸5相對於所述的水平中心軸24的軸線對稱設置，每個所述的行星齒輪傳動機構19中的小太陽齒輪9與旋翼傳動機構21的旋翼傘齒傳動箱22的旋翼輸入軸26傳動連接，每個所述的旋翼傳動機構21的旋翼傘齒傳動箱22的兩個旋翼輸出軸25上各固定裝有一個旋翼23，每個旋翼傳動機構21中的兩個旋翼23旋轉方向相反；每個所述的蝸輪蝸杆傳動機構20中的蝸輪14與相對應的行星齒輪傳動機構19中的行星齒輪8的行星架(也稱為系杆)固定連接，與每個所述的蝸輪蝸杆傳動機構20中的蝸輪14相嚙合的蝸杆15與調速電機 13的輸出軸傳動連接。

所述的齒輪或皮帶傳動機構18由相互嚙合的主動齒輪1和從動齒輪2構成或由一對皮帶輪和傳動帶傳動構成。

所述的蝸輪蝸杆傳動機構20由相互嚙合的蝸輪14和蝸杆15構成。

具體實施方式二：如圖1所示，具體實施方式一所述的油動行星輪系差速式多旋翼農業噴灑飛行器，所述的中央傘齒傳動箱17包括中央傳動箱體12、水平中心軸24、兩個中央主動傘齒輪3、兩個中央從動傘齒輪4及兩個中央輸出軸5，所述的水平中心軸24的兩端均穿過中央傳動箱體12設置在中央傳動箱體12外部，水平中心軸24與中央傳動箱體12轉動連接，所述的兩個中央主動傘齒輪3和兩個中央從動傘齒輪4均設置在中央傳動箱體12內，兩個中央主動傘齒輪3均固定裝在水平中心軸24上，每個中央主動傘齒輪3各與一個中央從動傘齒輪4嚙合，每個所述的中央從動傘齒輪4固定裝在相應的中央輸出軸5上。

具體實施方式三：如圖1和圖2所示，具體實施方式一所述的油動行星輪系差速式多旋翼農業噴灑飛行器，每個所述的行星齒輪傳動機構19均包括大太陽齒輪7、小太陽齒輪9及行星齒輪8，所述的大太陽齒輪7與行星齒輪8嚙合，所述的行星齒輪8設有內齒圈，所述的小太陽齒輪9與行星齒輪8的內齒圈嚙合，所述的行星齒輪8的外側面設有行星架。

具體實施方式四：如圖1所示，具體實施方式三所述的油動行星輪系差速式多旋翼農業噴灑飛行器，每個所述的旋翼傳動機構21的旋翼傘齒傳動箱22均包括旋翼傘齒箱體11、旋翼輸入軸26、支撐軸10、四個旋翼傘齒輪6及兩個旋翼輸出軸25，所述的四個旋翼傘齒輪6均設置在旋翼傘齒箱體11 內，所述的旋翼輸入軸26的一端固定裝有所述的小太陽齒輪9，旋翼輸入軸26的另一端穿過旋翼傘齒箱體11與四個旋翼傘齒輪6的其中一個旋翼傘齒輪6固定連接，旋翼輸入軸26與旋翼傘齒箱體11轉動連接，該其中一個旋翼傘齒輪6同時與餘下的三個旋翼傘齒輪6的其中兩個旋翼傘齒輪6嚙合，該其中兩個旋翼傘齒輪6共同與剩於的一個旋翼傘齒輪6嚙合，該其中兩個旋翼傘齒輪6各與對應的一個旋翼輸出軸25固定連接，所述的兩個旋翼輸出軸25同軸設置，且均穿出旋翼傘齒箱體11，兩個旋翼輸出軸25均與旋翼傘齒箱體11轉動連接，該剩於的一個旋翼傘齒輪6(為平衡齒輪，整體受力好，在傳動原理上不起作用)與所述的支撐軸10的一端固定連接，支撐軸10的另一端與旋翼傘齒箱體11轉動連接，且支撐軸10與旋翼輸入軸26同軸。

工作原理：如圖1和圖2所示，發動機16將動力通過齒輪或皮帶傳動機構18的主動齒輪1及從動齒輪2傳遞給水平中心軸24，該水平中心軸24上的兩個中央主動傘齒輪3分別把動力傳遞給兩個中央從動傘齒輪4，從而實現四個方向相鄰兩軸反向轉動；發動機16轉動時，八個旋翼23等速旋轉，隨發動機16轉速變化，飛行器可實現穩定升降運動。四個旋翼傳動機構21傳動結構和原理均相同。以圖1中右側的旋翼傳動機構21為例，大太陽齒輪7、行星齒輪8及小太陽齒輪9構成一個行星齒輪傳動機構19，大太陽齒輪7安裝在水平中心軸24上，通過行星齒輪8將轉速傳遞給小太陽齒輪9，小太陽齒輪9的轉速輸出給與其同軸的旋翼傘齒箱體11內的旋翼傘齒輪6，該旋翼傘齒輪6將轉速傳遞給與該旋翼傘齒輪6嚙合的兩個旋翼傘齒輪6，該兩個旋翼傘齒輪6固定裝在各自的旋翼輸出軸25上，兩個旋翼輸出軸25上分別固定裝有一旋翼23，可實現等速反轉。行星齒輪8的行星架(也稱為系杆)上固連有蝸輪蝸杆傳動機構20中的蝸輪14，與該蝸 輪14嚙合的蝸杆15由功率較小(功率用作克服蝸輪蝸杆摩擦力)的調速電機13控制，調速電機13輸出轉速變化時，蝸輪14得到相應轉速，從而使行星齒輪傳動機構19的小太陽齒輪9的轉速發生變化，即相應的旋翼23轉速發生變化，使該側旋翼23的升力發生變化，致使多個旋翼23升力不平衡，促使飛行器產生傾斜飛行。

雖然本發明已以較佳實施例披露如上，然而並非用以限定本發明的，本領域技術人員還可以在本發明精神內做其他變化，以及應用到本發明未提及的領域中，當然，這些依據本發明精神所做的變化都應包含在本發明所要求保護的範圍內。