螺旋桨同步变距机构及具有其的变距螺旋桨的制作方法

本发明涉及航空动力技术领域，尤其涉及一种螺旋桨同步变距机构及具有其的变距螺旋桨。

背景技术：

螺旋桨通过旋转把围绕桨叶周围的空气排开而产生驱动力，从而满足飞机的动力需求。目前各类具备跨大空域高度飞行能力的飞机多采用变速、变距或变速变距混用的方式改变螺旋桨驱动力，满足不同的飞行状态。

螺旋桨变距是指桨叶螺旋面可通过变距机构转动桨叶使其相对桨毂作转动。桨叶每转动到一个位置，都有一个对应的桨距角，产生对应的驱动力。螺旋桨变距后，其性能也就发生了变化，可以适应各种航行状态对螺旋桨的需求。对于高空低雷诺数飞机在不同高度上对螺旋桨驱动力的不同需求，变距螺旋桨与普通定距浆相比可根据飞机飞行的工况而随时调整桨距，达到降低能源消耗，延长主机寿命等目的。因此对可变桨距螺旋桨的螺旋桨变距机构进行分析十分必要。然而，目前常用的螺旋桨变距结构无法实现多个螺旋桨桨叶的同步精确变矩，同时结构也较复杂，成本高。

技术实现要素：

本发明提供了一种螺旋桨同步变距机构及具有其的变距螺旋桨，能够解决现有技术中螺旋桨变矩结构无法实现多个螺旋桨桨叶的同步精确变矩且变矩结构的结构较复杂、成本高的技术问题。

根据本发明的一方面，提供了一种同步变距机构，同步变距机构包括：驱动轴；星形件，星形件包括连接部和至少三个延伸杆，至少三个延伸杆均匀间隔设置在连接部的周缘，连接部与驱动轴连接，驱动轴可带动连接部上下移动；至少三个变距臂，各个变距臂均具有第一端和第二端，至少三个变距臂与至少三个延伸杆一一对应设置，变距臂的第二端与螺旋桨桨叶固定连接；至少三个联动件，至少三个联动件分别与至少三个延伸杆和至少三个变距臂一一对应设置，联动件设置在延伸杆和变距臂的第一端之间，星形件通过驱动联动件运动以带动螺旋桨桨叶变距。

进一步地，螺旋桨同步变距机构还包括桨毂，桨毂具有第一限位槽，星形件、联动件和变距臂均设置在第一限位槽内，驱动轴带动星形件在第一限位槽内上下移动，延伸杆带动联动件在第一限位槽内上下移动，联动件带动变距臂在第一限位槽内转动。

进一步地，桨毂还具有第二限位槽，第二限位槽用于容纳设置在螺旋桨桨叶端部处的第一轴承，变距臂带动螺旋桨桨叶在第二限位槽内转动以实现变距。

进一步地，在螺旋桨桨叶的端部处间隔设置有两个第一轴承，第二限位槽为两个，两个第一轴承相对应地设置在两个第二限位槽内，桨毂还具有第三限位槽，第三限位槽设置在两个第二限位槽之间且与两个第二限位槽相连通，第三限位槽用于容纳螺旋桨桨叶的旋转杆。

进一步地，两个第二限位槽的直径相同，第三限位槽的直径小于第二限位槽的直径。

进一步地，螺旋桨同步变距机构还包括垫圈，垫圈设置在变距臂的第二端和第一轴承之间。

进一步地，联动件包括圆柱滑块，圆柱滑块固定设置在延伸杆上，变距臂还包括滑轨，滑轨设置在变距臂的第一端，圆柱滑块可转动且可滑动地设置在滑轨内。

进一步地，驱动轴为直线舵机驱动轴，直线舵机驱动轴通过直线舵机进行闭环控制，根据直线舵机驱动轴的位置可以获取螺旋桨桨叶的桨距角度值。

进一步地，螺旋桨同步变距机构还包括第二轴承，第二轴承设置在直线舵机驱动轴和连接部之间。

根据本发明的另一方面，提供了一种变距螺旋桨，变距螺旋桨包括螺旋桨同步变距机构，螺旋桨同步变距机构为上述提供的螺旋桨同步变距机构。

应用本发明的技术方案，驱动轴往复直线运动提供变距驱动力，通过与驱动轴相连接的星形件以带动变距臂实现摆动，变距臂的第二端与螺旋桨桨叶固定连接，变距臂的摆动可转变为螺旋桨桨叶绕其轴心的桨距角转动，由此能够实现多个螺旋桨桨叶的同步变矩。再者，此种方式在进行螺旋桨变矩操作时，驱动轴仅通过星形件和变距臂即可带动螺旋桨桨叶变矩，此种方式结构简单、操作容易且成本低。

附图说明

所包括的附图用来提供对本发明实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本发明的实施例，并与文字描述一起来阐释本发明的原理。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获得其他的附图。

图1示出了根据本发明的具体实施例提供的螺旋桨同步变距机构的内部结构示意图；

图2示出了根据本发明的具体实施例提供的星形件与变距臂连接的结构示意图；

图3示出了根据本发明的具体实施例提供的变距臂与螺旋桨桨叶连接的结构示意图；

图4示出了根据本发明的具体实施例提供的螺旋桨同步变距机构的整体结构示意图；

图5示出了根据本发明的具体实施例提供的星形件的结构示意图；

图6示出了根据本发明的具体实施例提供的桨毂的结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、驱动轴；20、星形件；21、连接部；22、延伸杆；30、变距臂；31、滑轨；40、联动件；50、桨毂；51、第一限位槽；52、第二限位槽；53、第三限位槽；60、第二轴承；100、螺旋桨桨叶；110、第一轴承。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。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一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。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。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

如图1至图5所示，根据本发明的具体实施例提供了一种螺旋桨同步变距机构，该同步变距机构包括驱动轴10、星形件20、至少三个变距臂30和至少三个联动件40，其中，星形件20包括连接部21和至少三个延伸杆22，至少三个延伸杆22均匀间隔设置在连接部21的周缘，连接部21与驱动轴10连接，驱动轴10可带动连接部21上下移动，各个变距臂30均具有第一端和第二端，至少三个变距臂30与至少三个延伸杆22一一对应设置，变距臂30的第二端与螺旋桨桨叶100固定连接，至少三个联动件40分别与至少三个延伸杆22和至少三个变距臂30一一对应设置，联动件40设置在延伸杆22和变距臂30的第一端之间，星形件20通过驱动联动件40运动以带动螺旋桨桨叶100变距。

应用此种配置方式，驱动轴10往复直线运动提供变距驱动力，通过与驱动轴10相连接的星形件20以带动变距臂30实现摆动，变距臂30的第二端与螺旋桨桨叶100固定连接，变距臂30的摆动可转变为螺旋桨桨叶100绕其轴心的桨距角转动，由此能够实现多个螺旋桨桨叶100的同步变矩。再者，此种方式在进行螺旋桨变矩操作时，驱动轴10仅通过星形件20和变距臂30即可带动螺旋桨桨叶100变矩，此种方式结构简单、操作容易且成本低。

进一步地，在本发明中，如图6所示，为了实现多个螺旋桨桨叶100的同步精确变矩，可将螺旋桨同步变距机构配置为还包括桨毂50，桨毂50具有第一限位槽51，星形件20、联动件40和变距臂30均设置在第一限位槽51内，驱动轴10带动星形件20在第一限位槽51内上下移动，延伸杆22带动联动件40在第一限位槽51内上下移动，联动件40带动变距臂30在第一限位槽51内转动。

应用此种配置方式，通过在桨毂50内设置第一限位槽51，第一限位槽51可限制星形件20的运动自由度以使其在驱动轴10的驱动下沿着竖直方向上下移动，第一限位槽51可限制联动件40的运动自由度以使其在星形件20的驱动下沿着竖直方向上下移动，第一限位槽51可限制变距臂30的运动自由度以使其在联动件40的驱动下摆动，由此带动螺旋桨桨叶100的同步精确变矩。

进一步地，在本发明中，桨毂50还具有第二限位槽52，第二限位槽52用于容纳设置在螺旋桨桨叶100端部处的第一轴承110，变距臂30带动螺旋桨桨叶100在第二限位槽52内转动以实现变距。应用此种配置方式，第二限位槽52可限制螺旋桨桨叶100的运动自由度，实现螺旋桨精确变距的目的。

为了实现桨毂50与螺旋桨桨叶100的精确安装，可在螺旋桨桨叶100的端部处间隔设置设置两个第一轴承110，第二限位槽52为两个，两个第一轴承110相对应地设置在两个第二限位槽52内，桨毂50还具有第三限位槽53，第三限位槽53设置在两个第二限位槽52之间且与两个第二限位槽52相连通，第三限位槽53用于容纳螺旋桨桨叶100的旋转杆。其中，作为本发明的一个具体实施例，两个第二限位槽52的直径相同，第三限位槽53的直径小于第二限位槽52的直径，第三限位槽53的内径比螺旋桨桨叶100的旋转杆的杆径略大，以便于螺旋桨桨叶100的安装和转动，同时通过桨毂50以限制螺旋桨桨叶100的运动自由度，使其仅能绕着桨毂50转动。

应用此种配置方式，通过两个与螺旋桨桨叶100固定连接的第一轴承110与两个第二限位槽52相配合可将螺旋桨桨叶100限定于桨毂50中，螺旋桨桨叶100的轴线正对桨毂50中心，螺旋桨桨叶100相对桨毂50可以转动，以改变螺旋桨桨叶100的桨距角。

进一步地，为了防止变距臂30和螺旋桨桨叶100的第一轴承110发生碰撞，可将螺旋桨同步变距机构配置为还包括垫圈，垫圈设置在变距臂30的第二端和第一轴承110之间，以将第一轴承110与变距臂30隔开。

在本发明中，考虑结构复杂度及成本，可将联动件40配置为包括的圆柱滑块，圆柱滑块固定设置在延伸杆22上，变距臂30还包括滑轨31，滑轨31设置在变距臂30的第一端，圆柱滑块可转动且可滑动地设置在滑轨31内。

应用此种配置方式，当需要驱动螺旋桨变矩时，驱动轴10上下往复运动，驱动轴10与星形件20连接，驱动轴10可带动星形件20上下移动，圆柱滑块固定连接在星形件20上，星形件20上下移动可带动圆柱滑块上下移动，圆柱滑块设置在滑轨31内，圆柱滑块可在变距臂30的滑轨31中来回滑动，并可以实现相互转动。变距臂30是固定连接在螺旋桨桨叶100的根部的力臂，圆柱滑块上下移动可带动变距臂30摆动，变距臂30摆动可带动与其相固定连接的螺旋桨桨叶100绕其轴心转动，使螺旋桨桨叶100的桨距角发生变化。变距臂30的第一端的端部为滑轨31，滑轨31的宽度与圆柱滑块直径相同，供圆柱滑块在带动变距臂30摆动的过程中可以在滑轨31中滑动和转动。

进一步地，在本发明中，为了实现多个螺旋桨桨叶100的同步精确变距，可将驱动轴10配置为直线舵机驱动轴，直线舵机驱动轴通过直线舵机进行闭环控制，根据直线舵机驱动轴的位置可以获取螺旋桨的桨距角度值。

应用此种配置方式，直线舵机执行变距指令，直线舵机驱动直线舵机驱动轴10做往复直线运动提供变距驱动力，通过与直线舵机驱动轴相连的星形件20及其圆柱滑块和滑轨31带动变距臂30实现摆动，变距臂30摆动可带动螺旋桨桨叶100绕其轴心的桨距角转动，通过桨毂50限定螺旋桨桨叶100的运动自由度，实现螺旋桨桨叶100精确变距的目的，并通过直线舵机驱动轴的位置反馈桨距角度值。此种方式下，直线舵机可提供闭环反馈直线舵机驱动杆的位置，并通过直线舵机驱动杆的位置计算得出桨距的角度值，由此能够实现多个螺旋桨桨叶100同步精确变距，减轻机构质量。

进一步地，在本发明中，为了实现对舵机的保护，可将螺旋桨同步变距机构配置为还包括第二轴承60，第二轴承60设置在直线舵机驱动轴和连接部21之间。应用此种配置方式，直线舵机驱动轴通过第二轴承60与星形件20相连并可以转动，能够对舵机进行保护。

根据本发明的又一方面，提供了一种变距螺旋桨，该变距螺旋桨包括如上所述的螺旋桨同步变距机构。由于本发明的螺旋桨同步变距机构能够实现多个螺旋桨桨叶100的同步变矩，且结构简单、成本低，因此，将该螺旋桨同步变距机构运用到变距螺旋桨中，能够极大地提高螺旋桨的工作性能，使得该变距螺旋桨根据飞机的工况而随时调整桨距，达到降低能源消耗，延长主机寿命的目的。

为了对本发明有进一步地理解，下面结合图1至图5对本发明的螺旋桨同步变距机构进行详细说明。

本发明的螺旋桨同步变距机构包括直线舵机驱动轴、星形件20、桨毂50、三个圆柱滑块、三个变距臂30、三个螺旋桨桨叶100、一个第二轴承60和两个第一轴承110，其中，星形件20包括连接部21和三个延伸杆22，三个延伸杆22均匀间隔地设置在连接部21的周缘，三个延伸杆22分别与三个圆柱滑块一一对应固定连接，三个圆柱滑块分别与三个变距臂30一一对应连接，本发明的螺旋桨同步变距机构为旋转对称结构。

直线舵机接收飞控指令，直线舵机驱动直线舵机驱动轴10做往复直线运动产生往复运动以提供变距机构的驱动力。直线舵机驱动轴通过第二轴承60与星形件20相连接，直线舵机驱动轴与星形件20在沿着轴线方向上能够实现整体往复移动，直线舵机驱动轴与第二轴承60的内圈固定连接，第二轴承60的外圈与星形件20的中央的盲孔固定连接，并通过盖板固定，直线舵机驱动轴与星形件20可相对转动。

圆柱滑块固定连接在星形件20的延伸杆22的端部，变距臂30的第一端的位置处设置有滑轨31，滑轨31的宽度与圆柱滑块的直径相同，供圆柱滑块在带动变距臂30摆动的过程中可以在滑轨31中滑动和转动。变距臂30与螺旋桨桨叶100的根部固定连接，螺旋桨桨叶100的旋转杆分别与两个第一轴承110的轴承内圈固定连接，其中靠近变距臂30的第一轴承110的轴承内圈与变距臂50依靠垫圈隔开，远离变距臂30的第一轴承110依靠螺旋桨桨叶100来限定位置。

螺旋桨同步变距机构的壳体是桨毂50，桨毂50内设置有与两个第一轴承110和螺旋桨桨叶100的旋转杆相对应的第二限位槽52与第三限位槽53，第二限位槽52与第一轴承110的轴承外圈固定连接，第三限位槽53的内径比螺旋桨桨叶100的旋转杆的外径略大。螺旋桨桨叶100通过两个第一轴承110精确放置于桨毂50内，螺旋桨桨叶100的轴线正对桨毂50中心，限定螺旋桨桨叶100只能转动，不能轴向移动。

在进行螺旋桨桨叶100的桨矩调整的过程中，直线舵机执行变距指令，直线舵机驱动直线舵机驱动轴10做往复直线运动提供变距驱动力，通过与直线舵机驱动轴相连的星形件20及其圆柱滑块和滑轨31带动变距臂30实现上下摆动，变距臂5的摆动带动螺旋桨桨叶100绕其轴心转动，从而实现螺旋桨桨叶100的桨距角发生变化，通过控制直线舵机驱动轴的位置可精确控制桨距角度值。

综上所述，本发明的螺旋桨同步变距机构与现有技术相比，能够实现多个螺旋桨桨叶100的同步变矩。变距机构的直线舵机执行变距指令，直线舵机驱动直线舵机驱动轴做往复直线运动提供变距驱动力，并闭环反馈直线舵机驱动轴的位置，直线舵机驱动轴通过星形件20和变距臂30使螺旋桨桨叶100的桨距角精确变化。本发明的螺旋桨同步变距机构组成简单，同轴度高，可有效减少直线舵机驱动轴和变距机构的转动惯量，可靠性高。直线舵机驱动轴通过第二轴承与星形件20相连，可与星形件20相互转动，实现对舵机的保护。舵机通过星形件20可以精确控制每个变距臂30的摆动位置，从而提高螺旋桨桨叶100的桨距角变化控制精度，并实现每个螺旋桨桨叶100的桨距角同步变化。螺旋桨桨叶100与桨毂相连的两个第一轴承和第二限位槽52可以抵消螺旋桨桨叶100高速旋转时产生的离心力和力矩，使直线舵机驱动力只用来改变桨距角，舵机效率高。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。