预旋装置及自转旋翼机的制作方法

本发明涉及自转旋翼机技术领域，特别涉及一种预旋装置及应用该预旋装置的自转旋翼机。

背景技术：

预旋是自转旋翼机的重要技术性能之一，可有效缩短其起降距离，自转旋翼机的预旋启动机构需要实现即时启动、适时停止、结构重量小、稳定性好等较多要求。传统的自转旋翼机的预旋装置的结构均较为复杂，零部件均较多。

技术实现要素：

本发明的主要目的是提供一种结构较为简单、稳定性较好的预旋装置。

为实现上述目的，本发明提出的预旋装置，包括固定支架、均可转动地设于所述固定支架的旋翼转盘和预旋杆、可滑动地套设于所述预旋杆的啮合件、及与啮合件相对设置的推动机构，所述旋翼转盘设有第一齿轮，所述啮合件设有第二齿轮，所述预旋杆的一端和所述第一齿轮相对设置，所述预旋杆的外壁设有第一斜螺纹，所述啮合件的内壁设有与所述第一斜螺纹配合的第二斜螺纹，所述推动机构沿靠近所述啮合件的方向移动以推动所述啮合件于所述预旋杆上移动，至所述第二齿轮和所述第一齿轮啮合后，转动所述预旋杆，所述第一斜螺纹与所述第二斜螺纹配合以带动所述啮合件和所述旋翼转盘转动。

可选地，所述预旋装置还包括用于检测所述第一齿轮或所述第二齿轮转速的转速传感器，所述转速传感器设于所述固定支架。

可选地，所述啮合件还包括连接于所述第二齿轮的轴套，所述轴套的内壁形成有所述第二斜螺纹，所述轴套套设于所述预旋杆。

可选地，所述预旋装置还包括转换机构、均连接于所述转换机构的第一传动轴组件和第二传动轴组件，所述第一传动轴组件远离所述转换机构的一端和所述预旋杆连接。

可选地，所述第一传动轴组件和所述第二传动轴组件呈夹角设置。

可选地，所述预旋杆和所述第一传动轴组件的连接处、所述第一传动轴组件和所述转换机构的连接处及所述转换机构和所述第二传动轴组件的连接处均设有联轴器。

可选地，所述第一传动轴组件包括与所述转换机构连接的第一传动杆和可滑动地套设于所述第一传动杆的第一套管，所述第一套管与所述预旋杆连接，所述第一传动杆的外壁和所述第一套管的内壁的其中之一设有至少一第一限位凸块，其中之另一设有至少一第一限位滑槽，所述第一限位凸块可滑动地容纳于所述第一限位滑槽；

且/或，所述第二传动轴组件包括与所述转换机构连接的第二传动杆和可滑动地套设于所述第二传动杆的第二套管，所述第二传动杆的外壁和所述第二套管的内壁的其中之一设有至少一第二限位凸块，其中之另一设有至少一第二限位滑槽，所述第二限位凸块可滑动地容纳于所述第二限位滑槽。

可选地，所述固定支架包括相对设置的第一支架和第二支架、连接于所述第一支架和第二支架的一端的第一限位板、及连接于所述第一支架和第二支架的另一端的第二限位板，所述预旋杆的一端可转动地设于所述第一限位板，另一端穿过所述第二限位板，与所述第一传动轴组件连接。

可选地，所述第一限位板设有第一轴承，所述第二限位板设有第二轴承，所述预旋杆的一端容纳于所述第一轴承，另一端穿过所述第二轴承，与所述第一传动轴组件连接。

本发明还提出一种自转旋翼机，包括上述的预旋装置，所述自转旋翼机还包括机身和旋翼，所述固定支架设于所述机身，所述旋翼设于所述旋翼转盘。

本发明技术方案中旋翼转盘设有第一齿轮，啮合件设有第二齿轮，预旋杆的一端和第一齿轮相对设置，预旋杆的外壁设有第一斜螺纹，啮合件的内壁设有与第一斜螺纹配合的第二斜螺纹，在自转旋翼机需进行预旋时，通过控制推动机构沿靠近啮合件的方向移动以推动啮合件于预旋杆上移动，至第二齿轮和第一齿轮啮合后，转动预旋杆，第一斜螺纹与第二斜螺纹配合以带动啮合件和旋翼转盘转动，实现自转旋翼机的预旋启动，当旋翼转盘达到预定转速后，推动机构回复至初始位置，啮合件内的第二斜螺纹沿着预旋杆的第一斜螺纹自动向下滑落，啮合件的第二齿轮不再与旋翼转盘的第一齿轮啮合，自转旋翼机的预旋过程终止，本发明预旋装置结构简单可靠，稳定性较好。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明预旋装置实施例的结构示意图；

图2为图1中a处的放大图；

图3为图1中部分组件的分解图。

附图标号说明：

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

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，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，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作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。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参见图1至图3，本发明实施例提出的预旋装置100，包括固定支架10、均可转动地设于固定支架10的旋翼转盘30和预旋杆40、可滑动地套设于预旋杆40的啮合件50、及与啮合件50相对设置的推动机构20，旋翼转盘30设有第一齿轮31，啮合件50设有第二齿轮51，预旋杆40的一端和第一齿轮31相对设置，预旋杆40的外壁设有第一斜螺纹41，啮合件50的内壁设有与第一斜螺纹41配合的第二斜螺纹(未图示)，推动机构20沿靠近啮合件50的方向移动以推动啮合件50于预旋杆40上移动，至第二齿轮51和第一齿轮31啮合后，转动预旋杆40，第一斜螺纹41与第二斜螺纹配合以带动啮合件50和旋翼转盘30转动。

具体地，本发明预旋装置100可应用于自转旋翼机(未图示)的预旋启动中。

本发明技术方案中旋翼转盘30设有第一齿轮31，啮合件50设有第二齿轮51，预旋杆40的一端和第一齿轮31相对设置，预旋杆40的外壁设有第一斜螺纹41，啮合件50的内壁设有与第一斜螺纹41配合的第二斜螺纹，在自转旋翼机需进行预旋时，通过控制推动机构20沿靠近啮合件50的方向移动以推动啮合件50于预旋杆40上移动，至第二齿轮51和第一齿轮31啮合后，转动预旋杆40，第一斜螺纹41与第二斜螺纹配合以带动啮合件50和旋翼转盘30转动，实现自转旋翼机的预旋启动，当旋翼转盘30达到预定转速后，推动机构20回复至初始位置，啮合件50内的第二斜螺纹沿着预旋杆40的第一斜螺纹41自动向下滑落，啮合件50的第二齿轮51不再与旋翼转盘30的第一齿轮31啮合，自转旋翼机的预旋过程终止，结构简单可靠，稳定性较好。

进一步地，推动机构20设于固定支架10，推动机构20可采用气动、电磁等动力结构设计。推动机构20可为气动顶针或电磁顶针等，该顶针的选择依据啮合件50的重量及其与预旋杆40的第一斜螺纹41的齿数、配合关系等因素决定。预旋杆40的第一斜螺纹41具有特定的螺旋角度，能够保证啮合件50的第二斜螺纹与其配合并上下滑动。

参见图3，预旋装置100还包括用于检测第一齿轮31或第二齿轮51转速的转速传感器60，转速传感器60设于固定支架10。

具体地，转速传感器60用于检测第一齿轮31或第二齿轮51转动时的转速，自转旋翼机具有控制装置(未图示)，转速传感器60通过与控制装置电连接，并将第一齿轮31或第二齿轮51的转速数据传输至控制装置；当转速传感器60监测到第一齿轮31或第二齿轮51的转速达到预定转速时，控制装置自动发送反馈信号至推动机构20，推动机构20停止工作并回复至初始位置。继而，当需要结束自转旋翼机预旋工作时，预旋杆40停止转动，啮合件50内的第二斜螺纹沿着预旋杆40的第一斜螺纹41自动下落，啮合件50的第二齿轮51不再与旋翼转盘30的第一齿轮31啮合，自转旋翼机的预旋过程终止。

当自转旋翼机需要进行预旋时，通过控制装置控制推动机构20顶起啮合件50，至第二齿轮51和第一齿轮31进入较佳的啮合状态，以便于自转旋翼机预旋的开始；当控制装置接收到转速传感器60传输的转速数据，并且该转速达到预定值时，控制装置自动控制推动机构20回复至初始位置，继而预旋过程终止，实现了预旋装置100的一键式开启和自动停止。

参见图1至图3，啮合件50还包括连接于第二齿轮51的轴套52，轴套52的内壁形成有第二斜螺纹，轴套52套设于预旋杆40。

本发明技术方案中啮合件50还包括连接于第二齿轮51的轴套52，轴套52的内壁形成有第二斜螺纹，即，由于内螺纹及齿轮同时加工较为困难，轴套52和第二齿轮51分别加工成型，并最终组装成为一体的啮合件50，更易于加工制造，生产成本更低。

参见图1，预旋装置100还包括转换机构70、均连接于转换机构70的第一传动轴组件80和第二传动轴组件90，第一传动轴组件80远离转换机构70的一端和预旋杆40连接。

进一步地，转换机构70可为齿轮箱等轴传动方向转换装置。

本发明技术方案中第一传动轴组件80和第二传动轴组件90均通过转换机构70连接，通过转换机构70对第二传动轴组件90输入的动力转换输出至第一传动轴组件80，可改变第二传动轴组件90动力传输的方向，并使得第一传动轴组件80和第二传动轴组件90可应用于较为复杂的自转旋翼机的安装空间中。

参见图1，第一传动轴组件80和第二传动轴组件90呈夹角设置。

本发明技术方案中通过设置第一传动轴组件80和第二传动轴组件90呈夹角设置，以使第一传动轴组件80和第二传动轴组件90适用于三维的安装空间，而不仅局限于直线方向传动动力的传递，适用于较为复杂的自转旋翼机的安装空间中，也减少了第一传动轴组件80和第二传动轴组件90所占据的空间。

参见图1，预旋杆40和第一传动轴组件80的连接处、第一传动轴组件80和转换机构70的连接处及转换机构70和第二传动轴组件90的连接处均设有联轴器71。

具体地，通过在预旋杆40和第一传动轴组件80的连接处、第一传动轴组件80和转换机构70的连接处及转换机构70和第二传动轴组件90的连接处均设有联轴器71，以使与其连接的两轴共同旋转以传递扭矩，在高速重载的动力传动中还可起到缓冲、减振以及提高轴系动态性能的作用，有效地减少了由自转旋翼机的发动机振动、机身结构变形对预旋装置100所产生的干扰，保证了预旋装置100预旋启动的稳定性。

进一步地，联轴器71可为万向联轴器，万向联轴器利用其机构的特点，可使与其连接的两轴不在同一轴线、存在轴线夹角的情况下仍然能实现所联接的两轴连续回转，并可靠地传递转矩和运动，其结构有较大的角向补偿能力，结构紧凑，传动效率高，并能更好的适用于自转旋翼机较为复杂的安装空间中。

参见图1，第一传动轴组件80包括与转换机构70连接的第一传动杆81和可滑动地套设于第一传动杆81的第一套管82，第一套管82与预旋杆40连接，第一传动杆81的外壁和第一套管82的内壁的其中之一设有至少一第一限位凸块811，其中之另一设有至少一第一限位滑槽，第一限位凸块811可滑动地容纳于第一限位滑槽；

本发明技术方案中第一传动杆81的外壁和第一套管82的内壁的其中之一设有至少一第一限位凸块811，其中之另一设有至少一第一限位滑槽，通过第一限位凸块811和第一限位滑槽的配合，可使得第一传动杆81和第一套管82之间轴向转动保持一致，有效地传递轴向转动动力，并使得第一传动杆81和第一套管82之间在径向可相对滑动，以使第一传动杆81和第一套管82可在径向上能相对伸缩，消除了自转旋翼机由于发动机或机身受阻而产生的振动对第一传动轴组件80的影响，以保证预旋装置100在预旋过程中的稳定性。

第二传动轴组件90包括与转换机构70连接的第二传动杆91和可滑动地套设于第二传动杆91的第二套管92，第二传动杆91的外壁和第二套管92的内壁的其中之一设有至少一第二限位凸块911，其中之另一设有至少一第二限位滑槽，第二限位凸块911可滑动地容纳于第二限位滑槽。

本发明技术方案中第二传动杆91的外壁和第二套管92的内壁的其中之一设有至少一第二限位凸块911，其中之另一设有至少一第二限位滑槽，通过第二限位凸块911和第二限位滑槽的配合，可使得第二传动杆91和第二套管92之间轴向转动保持一致，有效地传递轴向转动动力，并使得第二传动杆91和第二套管92之间在径向可相对滑动，以使第二传动杆91和第二套管92可在径向上能相对伸缩，消除了自转旋翼机由于发动机或机身受阻而产生的振动对第二传动轴组件90的影响，以保证预旋装置100在预旋过程中的稳定性。

参见图1至图3，固定支架10包括相对设置的第一支架11和第二支架12、连接于第一支架11和第二支架12的一端的第一限位板13、及连接于第一支架11和第二支架12的另一端的第二限位板14，预旋杆40的一端可转动地设于第一限位板13，另一端穿过第二限位板14，与第一传动轴组件80连接。

本发明技术方案中预旋杆40的一端可转动地设于第一限位板13，另一端穿过第二限位板14，与第一传动轴组件80连接，第一限位板13用于对套设于预旋杆40的啮合件50上升高度进行限位作用，可避免啮合件50上升的高度过高，以保证啮合件50的第二齿轮51和旋翼转盘30的第一齿轮31能够处于较佳的啮合位置，保证自传旋翼机预旋的顺利进行。当旋翼转盘30达到预设转速，推动机构20回复初始位置，预旋杆40停止转动后，啮合件50自动下落，第二限位板14可起到对啮合件50下落的高度进行限定的作用。

参见图1至图3，第一限位板13设有第一轴承131，第二限位板14设有第二轴承141，预旋杆40的一端容纳于第一轴承131，另一端穿过第二轴承141，与第一传动轴组件80连接。

本发明技术方案通过在第一限位板13设有第一轴承131以及第二限位板14设有第二轴承141，预旋杆40的一端容纳于第一轴承131，另一端穿过第二轴承141，与第一传动轴组件80连接，第一轴承131和第二轴承141可支撑预旋杆40并降低其运动过程中的摩擦系数，并保证预旋杆40的回转精度。

本发明还提出一种自转旋翼机，该自转旋翼机包括预旋装置100，该预旋装置100的具体结构参照上述实施例，由于本自转旋翼机采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。其中，自转旋翼机还包括机身和旋翼，固定支架10设于机身，旋翼设于旋翼转盘30。

进一步地地，自转旋翼机还包括设于机身的发动机(未图示)、皮带轮101、皮带限位杆1011及皮带张紧架1012。皮带轮101的两端分别与发动机和第二传动轴组件90远离所述齿轮箱70的一端连接，发动机启动后，通过皮带轮101驱动第二传动轴组件90转动，进一步通过转换机构70带动第一传动轴组件80、预旋杆40、啮合件50及旋翼转盘30转动。通过操控皮带张紧架1012的转动，以控制皮带限位杆1011的相对位置，进一步控制皮带轮101与发动机连接，以使发动机的动力持续输出至第二传动轴组件90；或控制皮带轮101与发动机脱离，第二传动轴组件90停止转动，以使转换机构70、第一传动轴组件80、预旋杆40停止转动，自转旋翼机的预旋终止。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。