一种扭力驱动装置及直升机的制作方法

文档序号:11222133
一种扭力驱动装置及直升机的制造方法

本发明涉及无人机领域,尤其涉及一种扭力驱动装置及直升机。



背景技术:

随着无人机等直升机技术的发展,无人机等直升机在越来越多的场景中被需求,例如高空拍摄等场景,在实际应用中,用户往往希望无人机可以携带更大重量的拍摄设备等,这就要求无人机等直升机的机翼在满功率旋转时,可以提供更大的浮力。



技术实现要素:

本发明实施例提供了一种扭力驱动装置及直升机,以提供一种可以在直升机满功率工作时使得机翼具备更大浮力的方案。

一方面,提供了一种扭力驱动装置,包括:依次连接的扭力提供构件、扭力转换构件以及扭力输出构件,其中,

扭力提供构件用于采用转动方式,使用转动构件提供扭力;

扭力转换构件用于对转动构件提供的扭力进行放大;

扭力输出构件用于将所放大后的扭力输出。

进一步的,扭力提供构件包括发动机以及设置在发动机的机芯外接头上的第一齿轮,第一齿轮与机芯外接头同步运动;发动机用于在工作时,带动第一齿轮转动,向扭力转换构件提供扭力。

进一步的,扭力转换构件包括第二齿轮,第二齿轮与第一齿轮的轮齿匹配,第二齿轮的半径大于第一齿轮的半径,第二齿轮的转动轴在第二齿轮转动时,输出第一次放大后的扭力。

进一步的,第二齿轮还包括设置在轮齿与转动轴之间的保护构件,保护构件用于检测第二齿轮的轮齿与转动轴之间的作用力变化曲线,根据作用力变化曲线进行保护工作。

进一步的,扭力转换构件包括互咬设置的第三齿轮以及第四齿轮,第三齿轮设置在第二齿轮的转动轴上,与第二齿轮的转动轴同步运动,第四齿轮与第三齿轮的轮齿匹配,第四齿轮的半径大于第三齿轮的半径,第四齿轮的转动轴在第四齿轮转动时,输出第二次放大后的扭力。

进一步的,第三齿轮的半径小于第二齿轮的半径。

进一步的,第四齿轮还包括设置在轮齿与转动轴之间的防倒转构件,防倒转构件用于检测第四齿轮的轮齿与转动轴之间的作用力方向,根据作用力方向进行防倒转工作。

进一步的,扭力转换构件的材料为高强度塑料,高强度塑料包括下述重量份的组分:ABS树脂55重量份,界面偶联剂10重量份,增韧剂12重量份,分散润滑剂1重量份,二氧化硅10重量份,玻璃纤维12重量份。

进一步的,扭力输出构件包括齿轮箱、设置在齿轮箱中的第一伞齿轮、第二伞齿轮、第三伞齿轮、第一输出轴及第二输出轴,第一伞齿轮及第二伞齿轮分别与第三伞齿轮啮合,第一输出轴在第一伞齿轮的带动下进行转动,第二输出轴在第二伞齿轮的带动下进行转动,第一输出轴及第二输出轴为同心轴;第三伞齿轮连接扭力转换构件,用于在扭力转换构件的带动下转动,并带动第一伞齿轮及第二伞齿轮转动,第一伞齿轮及第二伞齿轮的转动方向相反。

同时,本发明还提供了一种直升机,包括:机架、螺旋桨,以及本发明提供的扭力驱动装置;螺旋桨通过中心轴安装在机架上,螺旋桨在扭力驱动装置输出扭力的驱动下旋转。

本发明实施例的有益效果:

本发明实施例提供了一种扭力驱动装置及直升机,该扭力驱动装置包括:依次连接的扭力提供构件、扭力转换构件以及扭力输出构件,其中,扭力提供构件用于采用转动方式,使用转动构件提供扭力;扭力转换构件用于对转动构件提供的扭力进行放大;扭力输出构件用于将所放大后的扭力输出,在此基础上,在无人机等直升机的发动机等提供扭力的设备满功率运转时,通过对其提供的扭力进行放大后输出,可以为直升机的机翼等螺旋桨提供更大的扭力,可以带动更大面积的机翼等螺旋桨,这样机翼等螺旋桨就可以具备更大的浮力,进而使得直升机可以携带更大重量的设备,增强了用户的使用体验。

附图说明

图1为本发明实施例提供的扭力驱动装置的结构示意图;

图2为本发明实施例提供的扭力提供构件的结构示意图;

图3是本发明实施例提供的扭力转换构件中第二齿轮的第一种平面示意图;

图4是本发明实施例提供的扭力转换构件中第二齿轮的第二种平面示意图;

图5是本发明实施例提供的扭力转换构件中第四齿轮的第一种平面示意图;

图6是本发明实施例提供的扭力转换构件中第四齿轮的第二种平面示意图;

图7是本发明实施例提供的扭力转换构件的结构示意图;

图8是本发明实施例提供的扭力输出构件的结构示意图;

图9是本发明实施例提供的直升机的剖面图示意;

图10是本发明实施例提供的第二齿轮的一种立体示意图;

图11是本发明实施例提供的第三齿轮与第四齿轮的配合示意图;

图12为本发明实施例提供的扭力驱动装置不包含齿轮箱的立体示意图;

图13为本发明实施例提供的扭力驱动装置包含齿轮箱的立体示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例只是本发明中一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。

现通过具体实施方式结合附图的方式对本发明做出进一步的诠释说明。

图1为本发明实施例提供的扭力驱动装置的结构示意图,由图1可知,本实施例提供的扭力驱动装置1包括:依次连接的扭力提供构件11、扭力转换构件12以及扭力输出构件13,其中,

扭力提供构件11用于采用转动方式,使用转动构件提供扭力;

扭力转换构件12用于对转动构件提供的扭力进行放大;

扭力输出构件13用于将所放大后的扭力输出。

在一些实施例中,上述实施例中的扭力提供构件11包括发动机以及设置在发动机的机芯外接头上的第一齿轮,第一齿轮与机芯外接头同步运动;发动机用于在工作时,带动第一齿轮转动,向扭力转换构件提供扭力。

具体的,扭力提供构件的结构示意图如图2所示,在图2中,扭力提供构件11包括发动机111以及设置在发动机111的机芯外接头1111上的第一齿轮112,在实际应用中,为了保证第一齿112轮与机芯外接头1111同步运动,可以将第一齿112轮与机芯外接头1111采用凝固剂等材料固定起来,避免打滑等出现发动机111空转的情况。

在实际应用中,发动机111可以是航空发动机或者是涡轮发动机,这样可以提供更大的续航能力。

在一些实施例中,上述实施例中的扭力转换构件12包括第二齿轮121,第二齿轮121与第一齿轮112的轮齿匹配,第二齿轮121的半径大于第一齿轮112的半径,第二齿轮121的转动轴在第二齿轮121转动时,输出第一次放大后的扭力。

具体的,扭力转换构件中第二齿轮的第一种平面示意图如图3所示,由图3可以直观的看出,第二齿轮121与第一齿轮112的轮齿匹配,第二齿轮121的半径r2大于第一齿轮112的半径r1,第二齿轮121可以对第一齿轮112输出的扭力进行放大的原因如下:

为简单起见,忽略两齿轮之间的摩擦,也就是忽略传动的损耗,这两个齿轮(第二齿轮121与第一齿轮112)啮合在一起,转向相反,在齿轮啮合的部位,受大小相同,方向相反的切向力,小齿轮转得快,大齿轮转得慢。此时,齿轮121的转速/齿轮112的转速=齿轮112的齿数/齿轮121的齿数=齿轮112的周长/齿轮121的周长=齿轮112的半径/齿轮121的半径=(齿轮112的半径x切向力)/(齿轮121的半径x切向力)=齿轮112的扭力/齿轮121的扭力;即:齿轮121的转速/齿轮112的转速=齿轮112的扭力/齿轮121的扭力,原来两个齿轮在转变转速的同时,也转变了扭力,转速和扭力成反比,即转速降低了,扭力就升高了。

在一些实施例中,上述实施例中的第二齿轮121还包括设置在轮齿与转动轴之间的保护构件,保护构件用于检测第二齿轮的轮齿与转动轴之间的作用力变化曲线,根据作用力变化曲线进行保护工作。

具体的,扭力转换构件中第二齿轮的第二种平面示意图如图4所示,在图4中,第二齿轮121还包括设置在轮齿1211与转动轴1212之间的保护构件1213,保护构件1213检测第二齿轮的轮齿与转动轴之间的作用力变化曲线,根据作用力变化曲线进行保护工作。

在实际应用中,针对第二齿轮121,在直升机正常工作时,是轮齿1211带动转动轴1212转动,在直升机启动时,轮齿1211带动转动轴1212慢慢加速转动,在直升机正常工作时,轮齿1211带动转动轴1212匀速转动,保护构件1213可以将这两种情况下,轮齿1211与转动轴1212之间的作用力变化曲线作为标准变化曲线。在此基础上,当保护构件1213检测到的作用力变化曲线不是标准变化曲线时,直接隔离开轮齿1211与转动轴1212之间连接,以保护整个直升机不会受到损坏,尤其是发动机以及螺旋桨等贵重器件的安全。在实际应用中,保护构件1213可以包括压力传感器、微控制器及可收缩部件,如收缩杆等实现,当微控制器根据压力传感器检测到的压力绘制的作用力变化曲线是标准变化曲线时,控制收缩杆处于伸开状态,使得轮齿1211与转动轴1212处于连接状态,对应的,当微控制器根据压力传感器检测到的压力绘制的作用力变化曲线不是标准变化曲线时,控制收缩杆处于压缩状态,使得轮齿1211与转动轴1212处于隔离状态。

在一些实施例中,上述实施例中的扭力转换构件12包括互咬设置的第三齿轮122以及第四齿轮123,第三齿轮122设置在第二齿轮121的转动轴上,与第二齿轮121的转动轴同步运动,第四齿轮123与第三齿轮122的轮齿匹配,第四齿轮123的半径大于第三齿轮122的半径,第四齿轮123的转动轴在第四齿轮123转动时,输出第二次放大后的扭力。

具体的,扭力转换构件中第四齿轮的第一种平面示意图如图5所示,在图5中,扭力转换构件12包括互咬设置的第三齿轮122以及第四齿轮123,第三齿轮122设置在第二齿轮121的转动轴上,与第二齿轮121的转动轴同步运动,第四齿轮123与第三齿轮122的轮齿匹配,第四齿轮123的半径r4大于第三齿轮122的半径r3,第四齿轮123的转动轴在第四齿轮123转动时,输出第二次放大后的扭力,其放大原理与第二齿轮相同。

在一些实施例中,上述实施例中的第三齿轮的半径小于第二齿轮的半径。

具体的,扭力转换构件的结构示意图如图7所示,在图7中,第三齿轮122的半径r3小于第二齿轮的半径r2。这样,在保证扭力放大的同时,第四齿轮123的半径r4不会太多。优选的,r1=r3,r2=r4,r2=4*r1,这样,可以实现16倍的扭力放大。

在一些实施例中,上述实施例中的第四齿轮还包括设置在轮齿与转动轴之间的防倒转构件,防倒转构件用于检测第四齿轮的轮齿与转动轴之间的作用力方向,根据作用力方向进行防倒转工作。

具体的,扭力转换构件中第四齿轮的第二种平面示意图如图6所示,在图6中,第四齿轮123还包括设置在轮齿1231与转动轴1232之间的防倒转构件1233,防倒转构件1233用于检测第四齿轮123的轮齿1231与转动轴1232之间的作用力方向,根据作用力方向进行防倒转工作。

在实际应用中,针对第四齿轮123,在直升机正常工作时,是轮齿1231带动转动轴1232转动,防倒转构件1233可以将这种情况下,轮齿1231与转动轴1232之间的作用力方向作为标准方向。在此基础上,当防倒转构件1233检测到的作用力方向不是标准方向时,直接隔离开轮齿1231与转动轴1232之间连接,以保护整个直升机不会受到损坏,尤其是发动机以及螺旋桨等贵重器件的安全。在实际应用中,防倒转构件1233可以包括压力传感器、微控制器及可收缩部件,如收缩杆等实现,当微控制器根据压力传感器检测到的压力确定的作用力方向是标准方向时,控制收缩杆处于伸开状态,使得轮齿1231与转动轴1232处于连接状态,对应的,当微控制器根据压力传感器检测到的压力确定的作用力方向不是标准方向时,控制收缩杆处于压缩状态,使得轮齿1231与转动轴1232处于隔离状态。

在一些实施例中,上述实施例中的扭力转换构件的材料为高强度塑料,这样可以降低直升机自身的负重。优选的,高强度塑料包括下述重量份的组分:ABS树脂55重量份,界面偶联剂10重量份,增韧剂12重量份,分散润滑剂1重量份,二氧化硅10重量份,玻璃纤维12重量份,该高强度塑料具备更好的咬合性能、以及更小的密度。

在一些实施例中,上述实施例中的扭力输出构件包括齿轮箱、设置在齿轮箱中的第一伞齿轮、第二伞齿轮、第三伞齿轮、第一输出轴及第二输出轴,第一伞齿轮及第二伞齿轮分别与第三伞齿轮啮合,第一输出轴在第一伞齿轮的带动下进行转动,第二输出轴在第二伞齿轮的带动下进行转动,第一输出轴及第二输出轴为同心轴;第三伞齿轮连接扭力转换构件,用于在扭力转换构件的带动下转动,并带动第一伞齿轮及第二伞齿轮转动,第一伞齿轮及第二伞齿轮的转动方向相反。

具体的,扭力输出构件的结构示意图如图8所示,在图8中,扭力输出构件13包括齿轮箱131、设置在齿轮箱131中的第一伞齿轮132、第二伞齿轮133、第三伞齿轮134、第一输出轴135及第二输出轴136,第一伞齿轮132及第二伞齿轮133分别与第三伞齿轮134啮合,第一输出轴135在第一伞齿轮132的带动下进行转动,第二输出轴136在第二伞齿轮134的带动下进行转动,第一输出轴135及第二输出轴136为同心轴;第三伞齿轮134连接扭力转换构件12,用于在扭力转换构件12的带动下转动,并带动第一伞齿轮132及第二伞齿轮133转动,第一伞齿轮132及第二伞齿轮133的转动方向相反,图8未示出第一伞齿轮132、第二伞齿轮133、第三伞齿轮134接触面的齿轮形成,其可以采用常规的伞齿轮实现,只要满足第一伞齿轮132与第二伞齿轮133的半径等参数相同,即可实现第一伞齿轮132与第二伞齿轮133的转速相同,转动方向相反。

在实际应用中,第三伞齿轮134可以与第四齿轮123的转动轴1232一体成型,也可以通过卡位的方式固定连接。

同时,本发明还提供了一种直升机,包括:机架、螺旋桨,以及本发明提供的扭力驱动装置;螺旋桨通过中心轴安装在机架上,螺旋桨在扭力驱动装置输出扭力的驱动下旋转。

具体的,以螺旋桨设置有两层为例进行说明,此时,直升机的剖面图示意如图9所示,在图9中,直升机包括机架91、螺旋桨92,以及本发明提供的扭力驱动装置1,螺旋桨92通过中心轴93安装在机架上,螺旋桨92设置有两层,分别为上层螺旋桨921和下层螺旋桨922,上层螺旋桨921旋转方向和下层螺旋桨922旋转方向相反;上层螺旋桨921与第一输出轴135连接,在第一输出轴135的带动下旋转,下层螺旋桨922与第二输出轴136连接,在第二输出轴136的带动下旋转,第一输出轴135、第二输出轴136及中心轴93为同心轴。

图2至图9给出了本发明所提供的扭力驱动装置中各构件的简单示意图,现结合图10至图13对本发明做进一步的说明。

图10是本发明实施例提供的第二齿轮的一种立体示意图,如图10所示,针对第二齿轮121的转动轴1212进行了详细的描述,其包括轴套本体12121,用于固定轴套本体12121的法兰12122以及螺钉12123,其中轴套本体12121包括穿过第二齿轮121齿轮本体中心孔12126的延伸头121211,用于固定延伸头121211的膨胀栓12124及膨胀螺钉12125。在实际产品中,延伸头121211穿过齿轮本体中心孔12126,螺钉12123穿过齿轮本体螺钉孔12127之后,与法兰12122配合,将轴套本体12121固定在第二齿轮121齿轮本体上,膨胀栓12124穿过齿轮本体中心孔12126进一步固定延伸头121211,然后膨胀螺钉12125打入膨胀栓12124上的螺钉孔121241,使得轴套本体12121与第二齿轮121齿轮本体进一步固定。

为了减小第二齿轮121的整体重量,在不影响第二齿轮121结构稳定性的基础上,还开设有齿轮本体孔1214,以降低重量。

图11是本发明实施例提供的第三齿轮与第四齿轮的配合示意图,如图11所示,第三齿轮122与第四齿轮123互咬设置,第四齿轮123还开设有齿轮本体孔1234,以在不影响第四齿轮123结构稳定性的基础上,降低重量。

图12为本发明实施例提供的扭力驱动装置不包含齿轮箱的立体示意图,图13为本发明实施例提供的扭力驱动装置包含齿轮箱的立体示意图,其对本发明图9的结构进行了更直观的描述,具体内容不再赘述。

综上可知,通过本发明实施例的实施,至少存在以下有益效果:

本发明实施例提供了一种扭力驱动装置及直升机,该扭力驱动装置包括:依次连接的扭力提供构件、扭力转换构件以及扭力输出构件,其中,扭力提供构件用于采用转动方式,使用转动构件提供扭力;扭力转换构件用于对转动构件提供的扭力进行放大;扭力输出构件用于将所放大后的扭力输出,在此基础上,在无人机等直升机的发动机等提供扭力的设备满功率运转时,通过对其提供的扭力进行放大后输出,可以为直升机的机翼等螺旋桨提供更大的扭力,可以带动更大面积的机翼等螺旋桨,这样机翼等螺旋桨就可以具备更大的浮力,进而使得直升机可以携带更大重量的设备,增强了用户的使用体验。

以上仅是本发明的具体实施方式而已,并非对本发明做任何形式上的限制,凡是依据本发明的技术实质对以上实施方式所做的任意简单修改、等同变化、结合或修饰,均仍属于本发明技术方案的保护范围。

再多了解一些
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