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CN107010197B - 一种静止螺旋桨特定方向生成和固定机构 - Google Patents

一种静止螺旋桨特定方向生成和固定机构 Download PDF

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Abstract

提供一种静止螺旋桨特定方向生成和固定机构，由安装电机和连杆支座的悬臂、带有连杆安装座的机身、安装有定向钳的连杆、安装在电机上的菱形桨夹等组成，通过悬臂转动实现定向钳相对于菱形桨夹的移动，定向钳促使菱形桨夹转动，从而使螺旋桨摆动至特定方向并固定。该机构结构简单、成本低廉、使用可靠、可以使无人机在折叠悬臂的过程中自动摆正并固定螺旋桨方向，消除螺旋桨与螺旋桨、螺旋桨与悬臂的碰撞干扰；或用于其它需要生成和固定回转体零件成特定角度的装置。

Description

一种静止螺旋桨特定方向生成和固定机构
技术领域
本发明涉及无人机领域，尤其涉及一种静止螺旋桨特定方向生成和固定机构。
背景技术
具有悬臂折叠功能的多旋翼飞行器飞行时悬臂展开，电机带动螺旋桨工作；飞行完毕后悬臂折叠收起，减小了机体体积，便于存放和携行。但是，电机停止工作后，螺旋桨静止的方向呈现随机性，螺旋桨长度方向不能与悬臂一致，收缩过程中会出现螺旋桨与螺旋桨、螺旋桨与悬臂之间发生碰撞和干扰的情况，导致其无法快速完成悬臂收起动作。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种静止螺旋桨特定方向生成和固定机构，使多旋翼无人机在完成飞行任务后、折叠悬臂的过程中自动摆正螺旋桨的最长方向，使螺旋桨的最长方向与悬臂方向一致，消除螺旋桨在悬臂折叠过程中的碰撞以至于无法折叠的现象。
本发明的静止螺旋桨特定方向生成和固定机构，包括悬臂9、连杆支座7、连杆安装座11、连杆8、转动件6、定向钳5、电机4、菱形桨夹3、桨帽2、螺旋桨1，其中
悬臂9安装在机身10上；
连杆支座7为大致长方体结构，在高度方向上向上延伸，顶端为叉形部；
连杆支座7上端叉部铰接转动件6；
连杆安装座11可焊接或螺接在机身10上，靠近悬臂9的一侧；
连杆8由远离机身10的方形段和靠近机身10的圆形段两段构成，方形段中空，圆形段可以插入方形段，形成滑动配合，由此调节整个连杆8的长度；连杆8一端铰接在连杆安装座11上，穿过转动件6向悬臂9离开机身10的远端延伸，另一端与定向钳5固定连接，位置以保证连杆支座7上的转动件6在整个运动过程中始终处在连杆8方形段内为准，连杆8在转动件6内可相对滑动；
菱形桨夹3套在电机4上半部分的轴上，内部有孔，用于套在电机4上半部分的轴上，形成紧密配合，外部为菱形，呈现两头尖的形状；
定向钳5位置靠近电机4的上半部分，为大致的“Y”型结构，“Y”型结构上部伸出的两个枝桠，一根为较短直棒形状，以下简称“短枝”；另一根为较长弯曲形状，以下简称“长枝”，分为四段，前三段为大致弧形，向内弯曲，即向短枝方向弯曲，第四段为外翻部，用于在接触菱形桨夹3初期进行导向，整个“Y”型结构在一个平面内，该平面与悬臂9大致平行，并且“短枝”长度大致为“长枝”长度的三分之一；其中菱形桨夹3在水平方向上与定向钳5位于同一平面，便于与定向钳5在运动过程中与其配合，定向钳5的“短枝”能够覆盖菱形桨夹3菱形外形上部靠近定向钳5的一半，其前端部分外翻，在接触菱形桨夹3初期进行导向作用，另一只钳形片长度为上述钳形片的三分之一，其位置要使得恰好与安装在电机4上的菱形桨夹3相配合，定向钳5“长枝”的前三段的弯曲形状正好能够覆盖菱形桨夹3的下部形状；
螺旋桨1也套在电机4上半部分的轴上，在菱形桨夹3之上，螺旋桨1的最长方向调整至与菱形桨夹3最长方向一致或所需要的特定角度，并固定安装在菱形桨夹3上，保证螺旋桨1与菱形桨夹3之间不发生相对转动；
桨帽2位于电机4上半部分轴的顶端，通过桨帽2将螺旋桨1、菱形桨夹3旋紧在电机4上。
在本发明的一个实施例中，螺旋桨1固定安装在菱形桨夹3上的固定方式为：通过在螺旋桨1与菱形桨夹3的两配合面制出凹凸纹路。
在本发明的一个实施例中，转动件6与连杆8在连杆8的方形段间隙配合，保证连杆8在转动件6内滑动的同时不发生偏转。
在本发明的一个具体实施例中，悬臂9是小型多旋翼无人机旋翼悬臂，为壳状。
在本发明的一个具体实施例中，定向钳5由薄钢片冲压成型。
本发明的静止螺旋桨特定方向生成和固定机构可应用于对旋翼或其它需要对回转零件进行方向定位。
上述静止螺旋桨特定方向生成和固定机构的定向钳5与菱形桨夹3对接方法为：
飞行完成后，螺旋桨1停止在任意角度，即菱形桨夹3最长方向所位于的角度，在悬臂9折叠过程中，连杆8将定向钳5推向菱形桨夹3，定向钳5的长枝外翻部首先接触并推动菱形桨夹3，此时，菱形桨夹3带动螺旋桨1转动，定向钳5持续靠近菱形桨夹3，直至整个定向钳5与菱形桨夹3配合完成，此时，定向钳5的短枝和长枝紧紧包住菱形桨夹3，由此完成定向钳5对螺旋桨1的定向和固定。
与现有技术相比较，本发明的静止螺旋桨特定方向生成和固定机构可以使无人机在折叠悬臂的过程中自动摆正并固定螺旋桨方向，消除螺旋桨与螺旋桨、螺旋桨与悬臂的碰撞干扰；本发明的机构还可以用于其它需要生成和固定回转体零件成特定角度的装置。该机构结构简单，成本低廉，使用可靠，有利于旋翼无人机及相关设备的自动化发展。
附图说明
图1示出本发明静止螺旋桨特定方向生成和固定机构的展开示意图；
图2示出本发明静止螺旋桨特定方向生成和固定机构的定向夹紧示意图；
图3示出定向钳与菱形桨夹对接过程示意图；
图4示出本发明静止螺旋桨特定方向生成和固定机构在某小型多旋翼无人机上安装示意图，其中图4(a)示出本发明静止螺旋桨特定方向生成和固定机构使用中夹紧固定状态，图4(b)示出本发明静止螺旋桨特定方向生成和固定机构使用中展开状态。
附图标记：1.螺旋桨，2.桨帽，3.菱形桨夹，4.电机，5.定向钳，6.转动件，7.连杆支座，8.连杆，9.悬臂，10.机身，11.连杆安装座。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，本发明的静止螺旋桨特定方向生成和固定机构包括悬臂9、机身10、连杆安装座11、连杆8、转动件6、定向钳5、菱形桨夹3。悬臂9安装在机身10上，安装方式如本领域技术人员所知，可以按照需要的方式进行安装；连杆支座7为大致长方体结构，在高度方向上向上延伸，顶端为叉形部；连杆支座7的叉形部铰接转动件6；连杆安装座11可焊接或螺接在机身10上，靠近悬臂9的一侧(图中所示为悬臂9的上侧)；连杆8由远离机身10的方形段和靠近机身10的圆形段两段构成，方形段中空，圆形段可以插入方形段，形成滑动配合，由此调节整个连杆8的长度，调试完毕后可以通过强力胶水或者焊接固定连杆8长度，连杆8一端铰接在连杆安装座11上，穿过转动件6向悬臂9离开机身10的远端延伸，另一端与定向钳5固定连接(例如螺栓连接)，位置以保证连杆支座7上的转动件6在整个运动过程中始终处在连杆8方形段内为准，连杆8在转动件6内可相对滑动；菱形桨夹3套在电机4上半部分的轴上，如图3所示，内部有孔，用于套在电机4上半部分的轴上，形成紧密配合，外部为菱形，呈现两头尖的形状；定向钳5位置靠近电机4的上半部分，外形如图3所示，为大致的“Y”型结构，“Y”型结构上部伸出的两个枝桠(即“Y”型上端两个分叉)，一根为较短直棒形状(以下简称“短枝”)，另一根为较长弯曲形状(以下简称“长枝”)，分为四段，前三段为大致弧形，向内弯曲，即向短枝方向弯曲，第四段为外翻部，用于在接触桨夹3初期进行导向，整个“Y”型结构在一个平面内，该平面与悬臂9大致平行，并且“短枝”长度大致为“长枝”长度的三分之一；菱形桨夹3套在电机4上半部分的轴上，外形为图3所示的菱形，桨夹3在水平方向上与定向钳5位于同一平面，便于与定向钳5在运动过程中与其配合，定向钳5的“短枝”能够覆盖桨夹3菱形外形上部靠近定向钳5的一半，其前端部分外翻在接触桨夹3初期进行导向作用，另一只钳形片长度为上述钳形片的三分之一，其位置要使得恰好与安装在电机4上的菱形桨夹3相配合，定向钳5“长枝”的前三段的弯曲形状正好能够覆盖桨夹3的下部形状；螺旋桨1也套在电机4上半部分的轴上，在桨夹3之上，螺旋桨1的最长方向调整至与桨夹3最长方向一致或所需要的特定角度，并固定安装在菱形桨夹3上，保证螺旋桨1与菱形桨夹3之间不发生相对转动，其固定方式例如通过在螺旋桨1与桨夹3的两配合面制出凹凸纹路；桨帽2位于电机4上半部分轴的顶端，通过桨帽2将螺旋桨1、菱形桨夹3旋紧在电机4上。
图3示出定向钳5与菱形桨夹3对接过程示意图。飞行完成后，螺旋桨1停止在任意角度(即桨夹3最长方向所位于的角度)，在悬臂9折叠过程中(如下所述)，连杆8将定向钳5推向菱形桨夹3(见图3①)，定向钳5的“长枝”外翻部首先接触(图3②)并推动(图3③)桨夹3，此时，桨夹3带动螺旋桨1转动(图3④、⑤)，定向钳5持续靠近桨夹3，直至整个定向钳5与菱形桨夹3配合完成(图3⑥)，此时，定向钳5的“短枝”和“长枝”紧紧包住桨夹3，由此完成定向钳5对螺旋桨1的定向和固定。
将本发明静止螺旋桨特定方向生成和固定机构安装完毕后，如图4(a)所示，将悬臂9收起至设计位置，定向钳5与菱形桨夹3如图3⑥所示进行紧固牢靠的配合，通过强力胶水或焊接等固定方式固定连杆8长度，该机构即可以正常工作。图4(b)为安装该机构的飞行器悬臂展开状态。
在本发明的一个实施例中，悬臂9可以是某小型多旋翼无人机旋翼悬臂，为壳状。
在本发明的一个实施例中，连杆8由方形段和圆形段两段构成，方形段中空，圆形段可以插入方形，形成滑动配合，由此调节整个连杆8的长度，调试完毕后通过强力胶水或者焊接固定连杆8长度。
在本发明的一个实施例中，转动件6与连杆8在连杆8的方形段间隙配合，保证连杆在转动件内滑动的同时不发生偏转。
在本发明的一个实施例中，定向钳5由薄钢片冲压成型，具有较好的韧性。
本发明的机构可用于旋翼或其它需要对回转零件进行方向定位的情况。在图1中通过悬臂9的转动实现定向钳5相对于菱形桨夹3的移动，在其它应用中只要实现定向钳5向定位零件移动即可。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种静止螺旋桨特定方向生成和固定机构，包括悬臂(9)、连杆支座(7)、连杆安装座(11)、连杆(8)、转动件(6)、定向钳(5)、电机(4)、菱形桨夹(3)、桨帽(2)、螺旋桨(1)，其中
悬臂(9)安装在机身(10)上；
连杆支座(7)为大致长方体结构，在高度方向上向上延伸，顶端为叉形部；
连杆支座(7)上端叉部铰接转动件(6)；
连杆安装座(11)可焊接或螺接在机身(10)上，靠近悬臂(9)的一侧；
连杆(8)由远离机身(10)的方形段和靠近机身(10)的圆形段两段构成，方形段中空，圆形段可以插入方形段，形成滑动配合，由此调节整个连杆(8)的长度；连杆(8)一端铰接在连杆安装座(11)上，穿过转动件(6)向悬臂(9)离开机身(10)的远端延伸，另一端与定向钳(5)固定连接，位置以保证连杆支座(7)上的转动件(6)在整个运动过程中始终处在连杆(8)方形段内为准，连杆(8)在转动件(6)内可相对滑动；
菱形桨夹(3)套在电机(4)上半部分的轴上，内部有孔，用于套在电机(4)上半部分的轴上，形成紧密配合，外部为菱形，呈现两头尖的形状；
定向钳(5)位置靠近电机(4)的上半部分，为大致的“Y”型结构，“Y”型结构上部伸出的两个枝桠，一根为较短直棒形状，以下简称“短枝”；另一根为较长弯曲形状，以下简称“长枝”，分为四段，前三段为大致弧形，向内弯曲，即向短枝方向弯曲，第四段为外翻部，用于在接触菱形桨夹(3)初期进行导向，整个“Y”型结构在一个平面内，该平面与悬臂(9)大致平行，并且“短枝”长度大致为“长枝”长度的三分之一；其中菱形桨夹(3)在水平方向上与定向钳(5)位于同一平面，便于与定向钳(5)在运动过程中与其配合，定向钳(5)的“短枝”能够覆盖菱形桨夹(3)菱形外形上部靠近定向钳(5)的一半，其前端部分外翻，在接触菱形桨夹(3)初期进行导向作用，另一只钳形片长度为上述钳形片的三分之一，其位置要使得恰好与安装在电机(4)上的菱形桨夹(3)相配合，定向钳(5)“长枝”的前三段的弯曲形状正好能够覆盖菱形桨夹(3)的下部形状；
螺旋桨(1)也套在电机(4)上半部分的轴上，在菱形桨夹(3)之上，螺旋桨(1)的最长方向调整至与菱形桨夹(3)最长方向一致或所需要的特定角度，并固定安装在菱形桨夹(3)上，保证螺旋桨(1)与菱形桨夹(3)之间不发生相对转动；
桨帽(2)位于电机(4)上半部分轴的顶端，通过桨帽(2)将螺旋桨(1)、菱形桨夹(3)旋紧在电机(4)上。
2.如权利要求1所述的静止螺旋桨特定方向生成和固定机构，其中螺旋桨(1)固定安装在菱形桨夹(3)上的固定方式为：通过在螺旋桨(1)与菱形桨夹(3)的两配合面制出凹凸纹路。
3.如权利要求1所述的静止螺旋桨特定方向生成和固定机构，其中转动件(6)与连杆(8)在连杆(8)的方形段间隙配合，保证连杆(8)在转动件(6)内滑动的同时不发生偏转。
4.如权利要求1所述的静止螺旋桨特定方向生成和固定机构，其中悬臂(9)是小型多旋翼无人机旋翼悬臂，为壳状。
5.如权利要求1所述的静止螺旋桨特定方向生成和固定机构，其中定向钳(5)由薄钢片冲压成型。
6.如权利要求1至5的任何一项所述的静止螺旋桨特定方向生成和固定机构可应用于对旋翼或其它需要对回转零件进行方向定位。
7.如权利要求1所述的静止螺旋桨特定方向生成和固定机构的定向钳(5)与菱形桨夹(3)对接方法为：
飞行完成后，螺旋桨(1)停止在任意角度，即菱形桨夹(3)最长方向所位于的角度，在悬臂(9)折叠过程中，连杆(8)将定向钳(5)推向菱形桨夹(3)，定向钳(5)的长枝外翻部首先接触并推动菱形桨夹(3)，此时，菱形桨夹(3)带动螺旋桨(1)转动，定向钳(5)持续靠近菱形桨夹(3)，直至整个定向钳(5)与菱形桨夹(3)配合完成，此时，定向钳(5)的短枝和长枝紧紧包住菱形桨夹(3)，由此完成定向钳(5)对螺旋桨(1)的定向和固定。
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双层四旋翼跨介质航行器水空跨越建模与控制;颜奇民等;《飞行力学》(第05期) *

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CN107010197A (zh) 2017-08-04

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