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CN107200122A - 基于锥齿轮传动的双旋翼涵道系统 - Google Patents

基于锥齿轮传动的双旋翼涵道系统 Download PDF

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CN107200122A
CN107200122A CN201710423778.7A CN201710423778A CN107200122A CN 107200122 A CN107200122 A CN 107200122A CN 201710423778 A CN201710423778 A CN 201710423778A CN 107200122 A CN107200122 A CN 107200122A
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CN
China
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rotor
gear
bevel gear
auxiliary
shaft
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CN201710423778.7A
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English (en)
Inventor
周青华
周博
汪巨基
贺小飞
王鑫
黄彦彦
杨勇
祝晋旋
杨万友
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Sichuan University
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Sichuan University
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Publication date
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    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C27/00—Rotorcraft; Rotors peculiar thereto
    • B64C27/04—Helicopters
    • B64C27/08—Helicopters with two or more rotors
    • B64C27/10—Helicopters with two or more rotors arranged coaxially
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
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    • B64C27/59—Transmitting means, e.g. interrelated with initiating means or means acting on blades mechanical
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Abstract

本发明公开涉及涵道式旋翼无人机技术领域，具体涉及一种基于锥齿轮传动的双旋翼涵道系统，其包括第一旋翼机构、第二旋翼机构、涵道、锥齿轮、电机输入轴、多个支撑辅助齿轮、多根辅助支撑轴，第一旋翼机构包括第一齿轮以及位于第一齿轮中间的第一旋翼，第二旋翼机构包括第二齿轮以及位于第二齿轮中间的第二旋翼，该双旋翼涵道系统通过电机带动锥齿轮旋转，锥齿轮同时带动第一齿轮、第二齿轮旋转，也即是第一旋翼与第二旋翼旋转且两者旋转的方向相反，同时第一旋翼与第二旋翼通过连接轴连接在一起，第一旋翼与第二旋翼实现同速反转，能够有效地消除第一旋翼与第二旋翼的扭矩，更方便实现对无人机的姿态控制，提高了使用效果。

Description

基于锥齿轮传动的双旋翼涵道系统
技术领域
本发明涉及涵道式旋翼无人机技术领域，特别是涉及一种基于锥齿轮传动的双旋翼涵道系统。
背景技术
涵道式旋翼无人机是一种具有高升阻比的装置，将内置桨叶结构作为旋翼结构保护了旋翼机构免受外界物体碰撞或气流冲击的影响，提高了无人机的安全性和抗干扰能力。涵道式旋翼无人机的提供动力的机构为旋翼结构，旋翼结构多为双旋翼，双旋翼结构设置在涵道的内部，双旋翼相互平行设置，可以实现垂直起降和悬停，相互抵消扭矩作用，不需要专门的起降场地，也方便实现对无人机空中姿态的控制。目前，双旋翼结构中两个旋翼为上旋翼和下旋翼，上旋翼通过连接轴和其对应的电机相连接，其对应的电机设置在上旋翼的上方。下旋翼通过连接轴和其对应的电机相连接，其对应的电机设置在下旋翼的下方，提供动力的两个电机均设置在外部，容易损坏，而且两个电机的重量较重，同步性也存在误差，气动布局结构不好，从而影响对无人机的控制，使用效果较差。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种结构简单、使用效果较好的基于锥齿轮传动的双旋翼涵道系统。
本发明解决其技术问题所采用的基于锥齿轮传动的双旋翼涵道系统，包括第一旋翼机构、第二旋翼机构、涵道、锥齿轮、电机输入轴、多个支撑辅助齿轮、多根辅助支撑轴；
第一旋翼机构与第二旋翼机构结构相同，且相互平行设置，第一旋翼机构设置在第二旋翼机构的上方，第一旋翼机构包括第一齿轮以及位于第一齿轮中间的第一旋翼，第二旋翼机构包括第二齿轮以及位于第二齿轮中间的第二旋翼，第一旋翼与第二旋翼通过连接轴连接在一起；
电机输入轴一端与锥齿轮连接，一个支撑辅助齿轮通过一根辅助支撑轴连接设置在第一齿轮、第二齿轮之间，辅助支撑轴设置在涵道上，锥齿轮、支撑辅助齿轮分别与第一齿轮、第二齿轮相匹配啮合连接，且锥齿轮与第一齿轮、第二齿轮相垂直，第一旋翼与第二旋翼能够绕连接轴旋转，一个支撑辅助齿轮能够绕其对应的一根辅助支撑轴旋转；
涵道包括内壁、外壁的圆环结构，内壁上设置有第一环缝、第二环缝，外壁上设置有轴孔，电机输入轴匹配穿过轴孔，锥齿轮、第一齿轮、第二齿轮、支撑辅助齿轮设置在涵道的内壁、外壁之间，第一旋翼与第一齿轮相连接处位于第一环缝处，第二旋翼与第二齿轮相连接处位于第二环缝处。
进一步的是，第一齿轮、第二齿轮的形状为圆形，支撑辅助齿轮、辅助支撑轴的数量为2个。
进一步的是，锥齿轮、2个支撑辅助齿轮相邻之间的距离相等。
进一步的是，一个支撑辅助齿轮与一个辅助支撑轴之间设置有第三轴承。
进一步的是，第一旋翼与连接轴之间设置有第一轴承，第二旋翼与连接轴之间设置有第二轴承。
进一步的是，连接轴两端设置有固定帽。
本发明的有益效果是：
1、电机的输入轴与电机相连接，带动锥齿轮旋转，锥齿轮同时带动第一齿轮、第二齿轮旋转，也即是第一旋翼与第二旋翼旋转且两者旋转的方向相反，同时第一旋翼与第二旋翼通过连接轴连接在一起，第一旋翼与第二旋翼实现同速反转，能够有效地消除第一旋翼与第二旋翼的扭矩，更方便实现对无人机的姿态控制，提高了使用效果。
2、电机设置在第一旋翼与第二旋翼的侧部，将电机设置在无人机机体的内部，电机与第一旋翼机构与第二旋翼机构相对独立，有效地保护了电机，提高了电机的使用寿命，降低其故障率，同时电机不再设置在第一旋翼与第二旋翼的上部或者下部，避免了电机对第一旋翼与第二旋翼工作时产生气体扰流，提高其的输出效率和使用效果。
3、通过一个电机实现第一旋翼与第二旋翼同速反转，减少了电机的数量，提高了电机的利用率，利用齿轮传动来传动动力，优化了传动机构布局，简化了整个双旋翼涵道系统，降低了无人机的整体重量，提高了无人机的性能，更方便实现对无人机的姿态控制。
4、锥齿轮、第一齿轮、第二齿轮、支撑辅助齿轮设置在涵道的内壁、外壁之间，第一旋翼与第一齿轮相连接处位于第一环缝处，第二旋翼与第二齿轮相连接处位于第二环缝处，可见，除了第一旋翼与第二旋翼裸露在外部，其余的部件均设置在涵道内，对各个部件进行保护，提高其使用寿命，降低故障率。
附图说明
图1是本发明的主视结构示意图；
图2是本发明无涵道的结构示意图；
图3是本发明有涵道的结构示意图；
图中零部件、部位及编号：涵道1、锥齿轮2、电机输入轴3、支撑辅助齿轮4、辅助支撑轴5、第一齿轮61、第一旋翼62、第二齿轮71、第二旋翼72、连接轴8、固定帽9。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1、图2、图3所示，本发明基于锥齿轮传动的双旋翼涵道系统，包括第一旋翼机构、第二旋翼机构、涵道1、锥齿轮2、电机输入轴3、多个支撑辅助齿轮4、多根辅助支撑轴5；
第一旋翼机构与第二旋翼机构结构相同，且相互平行设置，第一旋翼机构与第二旋翼机构的形状和大小均相同，第一旋翼机构(上旋翼)设置在第二旋翼机构(下旋翼)的上方。其中第一旋翼机构包括第一齿轮61以及位于第一齿轮61中间的第一旋翼62，第二旋翼机构包括第二齿轮71以及位于第二齿轮71中间的第二旋翼72，第一旋翼62与第二旋翼72通过连接轴8连接在一起；
电机输入轴3一端与锥齿轮2连接，电机输入轴3的另一端与电机相连接，电机设置在第一旋翼机构与第二旋翼机构的侧部，位于无人机的机体里。一个支撑辅助齿轮4通过一根辅助支撑轴5连接设置在第一齿轮61、第二齿轮71之间，辅助支撑轴5设置在涵道1上，锥齿轮2、支撑辅助齿轮4分别与第一齿轮61、第二齿轮71相匹配啮合连接，且锥齿轮2与第一齿轮61、第二齿轮71相垂直，传递效率高，使用稳定性好，第一旋翼62与第二旋翼72能够绕连接轴8旋转，一个支撑辅助齿轮4能够绕其对应的一根辅助支撑轴5旋转；
涵道1包括内壁、外壁的圆环结构，内壁上设置有第一环缝、第二环缝，外壁上设置有轴孔，电机输入轴3匹配穿过轴孔，锥齿轮2、第一齿轮61、第二齿轮71、支撑辅助齿轮4设置在涵道1的内壁、外壁之间，第一旋翼62与第一齿轮61相连接处位于第一环缝处，第二旋翼72与第二齿轮71相连接处位于第二环缝处。可见，除了第一旋翼62与第二旋翼72裸露在外部，其余的部件均设置在涵道1内，对各个部件进行保护，提高其使用寿命，降低故障率。
具体的，由于涵道1包括内壁、外壁的圆环结构，第一齿轮61、第二齿轮71设置在涵道1的内壁、外壁之间，所以第一齿轮61、第二齿轮71的形状优选为圆形，如图1、图2所示。支撑辅助齿轮4、辅助支撑轴5起支撑作用，辅助锥齿轮2完成动力的传递，支撑辅助齿轮4、辅助支撑轴5的数量优选为2个，且锥齿轮2和2个支撑辅助齿轮4三者之间，相邻之间的距离相等。
在传递动力过程中，第一旋翼62与第二旋翼72需绕连接轴8旋转，一个支撑辅助齿轮4需绕其对应的一根辅助支撑轴5旋转，为了便于第一旋翼62、第二旋翼72、支撑辅助齿轮4的旋转，一个支撑辅助齿轮4与一个辅助支撑轴5之间设置有第三轴承，第一旋翼与连接轴8之间设置有第一轴承，第二旋翼72与连接轴8之间设置有第二轴承。为了进一步保证使用的安全性，连接轴8两端设置有固定帽9。
综上所述，本发明具有良好的有益效果，具体如下：
1、电机输入轴3与电机相连接，带动锥齿轮2旋转，锥齿轮2同时带动第一齿轮61、第二齿轮71旋转，也即是第一旋翼62与第二旋翼72旋转且两者旋转的方向相反，同时第一旋翼62与第二旋翼72通过连接轴8连接在一起，第一旋翼62与第二旋翼72实现同速反转，能够有效地消除第一旋翼62与第二旋翼72的扭矩，更方便实现对无人机的姿态控制，提高了使用效果。
2、电机设置在第一旋翼62与第二旋翼72的侧部，将电机设置在无人机机体的内部，电机与第一旋翼机构与第二旋翼机构相对独立，有效地保护了电机，提高了电机的使用寿命，降低其故障率，同时电机不再设置在第一旋翼62与第二旋翼72的上部或者下部，避免了电机对第一旋翼62与第二旋翼72工作时产生气体扰流，提高其的输出效率和使用效果。
3、通过一个电机实现第一旋翼62与第二旋翼72同速反转，减少了电机的数量，提高了电机的利用率，利用齿轮传动来传动动力，优化了传动机构布局，简化了整个双旋翼涵道系统，降低了无人机的整体重量，提高了无人机的性能，更方便实现对无人机的姿态控制。

Claims (6)

1.基于锥齿轮传动的双旋翼涵道系统，其特征在于：包括第一旋翼机构、第二旋翼机构、涵道(1)、锥齿轮(2)、电机输入轴(3)、多个支撑辅助齿轮(4)、多根辅助支撑轴(5)；
第一旋翼机构与第二旋翼机构结构相同，且相互平行设置，第一旋翼机构设置在第二旋翼机构的上方，第一旋翼机构包括第一齿轮(61)以及位于第一齿轮(61)中间的第一旋翼(62)，第二旋翼机构包括第二齿轮(71)以及位于第二齿轮(71)中间的第二旋翼(72)，第一旋翼(62)与第二旋翼(72)通过连接轴(8)连接在一起；
电机输入轴(3)一端与锥齿轮(2)连接，一个支撑辅助齿轮(4)通过一根辅助支撑轴(5)连接设置在第一齿轮(61)、第二齿轮(71)之间，辅助支撑轴(5)设置在涵道(1)上，锥齿轮(2)、支撑辅助齿轮(4)分别与第一齿轮(61)、第二齿轮(71)相匹配啮合连接，且锥齿轮(2)与第一齿轮(61)、第二齿轮(71)相垂直，第一旋翼(62)与第二旋翼(72)能够绕连接轴(8)旋转，一个支撑辅助齿轮(4)能够绕其对应的一根辅助支撑轴(5)旋转；
涵道(1)包括内壁、外壁的圆环结构，内壁上设置有第一环缝、第二环缝，外壁上设置有轴孔，电机输入轴(3)匹配穿过轴孔，锥齿轮(2)、第一齿轮(61)、第二齿轮(71)、支撑辅助齿轮(4)设置在涵道(1)的内壁、外壁之间，第一旋翼(62)与第一齿轮(61)相连接处位于第一环缝处，第二旋翼(72)与第二齿轮(71)相连接处位于第二环缝处。
2.如权利要求1所述的基于锥齿轮传动的双旋翼涵道系统，其特征在于：第一齿轮(61)、第二齿轮(71)的形状为圆形，支撑辅助齿轮(4)、辅助支撑轴(5)的数量为2个。
3.如权利要求2所述的基于锥齿轮传动的双旋翼涵道系统，其特征在于：锥齿轮(2)、2个支撑辅助齿轮(4)相邻之间的距离相等。
4.如权利要求1所述的基于锥齿轮传动的双旋翼涵道系统，其特征在于：一个支撑辅助齿轮(4)与一个辅助支撑轴(5)之间设置有第三轴承。
5.如权利要求1至4任意一项所述的基于锥齿轮传动的双旋翼涵道系统，其特征在于：第一旋翼与连接轴(8)之间设置有第一轴承，第二旋翼(72)与连接轴(8)之间设置有第二轴承。
6.如权利要求5所述的基于锥齿轮传动的双旋翼涵道系统，其特征在于：连接轴(8)两端设置有固定帽(9)。
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