一种无人机机翼驱动机构的制作方法

1.本实用新型属于倾转翼无人机领域,尤其涉及一种倾转翼的无人机机翼驱动机构。


背景技术：

2.倾转翼无人机属于螺旋桨式无人机和固定翼无人机的结合体，兼备螺旋桨式的垂直升降功能和固定翼式的高航速、大航程功能。倾转翼无人机的结构，包括机身，机身内设有机翼驱动机构，机身上水平横穿有与机翼驱动机构连接的转轴，机身的两侧均设有机翼，转轴的端部通过旋转机构连接机翼，旋转机构上设有螺旋桨，机身内还设有控制系统；控制系统通过机翼驱动机构控制转轴旋转，转轴通过机翼驱动机构带动机翼作一个方向上的转动，控制系统通过旋转机构带动机翼作另一个方向上的转动，机翼在一个方向和另一个方向转动配合实现万向转动，从而改变无人机的飞行姿态；控制系统控制螺旋桨的转速，从而控制无人机的飞行速度。如申请号201710783974.5的一种机翼两用式倾转翼无人机，就是上述倾转翼无人机中的一种。
3.现有的机翼驱动机构，包括具有自锁力的驱动电机(又称舵机)，驱动电机的上设有主动齿轮，主动齿轮通过被动齿轮连接转轴，驱动电机通过主动轮和被动轮带动转轴在一个方向上转动，当无人机处于稳定平飞状态时，机翼状态保持不变，机翼受气流影响受力，具有转动趋势，机翼受力通过旋转机构、转轴、被动齿轮和主动齿轮传递到驱动电机，依靠驱动电机自身的锁紧力克服，也就是说，在无人机稳定平飞过程中，驱动电机长期受力，这就导致驱动电机易于损坏。驱动电机以自身的堵转扭矩提供自锁力，以工作电压6v，堵转扭矩 20kg.cm的驱动电机为例，使用寿命2800
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3500小时。而且，当无人机飞行高速飞行时，机翼受力很大，很有可能导致驱动电机的锁紧力不足，导致机翼状态发生改变，无人机的飞行姿态失控，从而引发飞行事故。
4.现有机翼驱动机构中的主动齿轮和被动齿轮(齿轮副)要求配合非常精准,否则机翼易于发生抖动，这就对加工和安装提出了很高的要求,从而使得现有机翼驱动机构的制造成本较高。
5.现有机翼驱动机构对使用环境要求较高，为防止灰尘进入齿轮副造成卡滞，需要在机翼驱动机构的外侧设置防尘箱罩，重量增加且导致风阻较大，使无人机的续航能力下降较多，还需要定期添加润滑油，维护较为麻烦。此外现有的机翼驱动机构仅当驱动电机与转轴距离较近的使用使用，适用范围较小。并且齿轮副为刚性连接，耐冲击能力和减震性较差，使得齿轮副易于出现轮齿折断、齿面点蚀、齿面磨损、齿面胶合以及塑性变形等问题，导致使用寿命也较短，以航空铝合金材质的齿轮副为例，使用寿命只有约10000小时。
6.因此，现有的无人机机翼驱动机构存在驱动电机易于损坏、易于引发飞行事故、风阻较大、维护较为麻烦、适用范围较小、使用寿命较短的缺陷。


技术实现要素：

7.本实用新型的目的在于，提供一种无人机机翼驱动机构。本实用新型具有驱动电机不易损坏、不易引发飞行事故、风阻较小、维护较为容易、适用范围较广、使用寿命较长的优点。
8.本实用新型的技术方案：一种无人机机翼驱动机构，包括固定在机身内的驱动电机，驱动电机输出端设有第一转杆，第一转杆通过长度可调的第二转杆连接第三转杆，第三转杆的端部设有用于与转轴连接的套环。
9.前述的无人机机翼驱动机构中，所述第二转杆的两端均设有螺纹，位于第二转杆两端的螺纹旋向相反，第二转杆的两端均螺接有螺套，其中一个螺套与第一转杆转动连接，另一个螺套与第三转杆转动连接。
10.前述的无人机机翼驱动机构中，所述的其中一个螺套通过第一轴承与第一转杆转动连接，所述的另一个螺套通过第二轴承与第三转杆转动连接。
11.前述的无人机机翼驱动机构中，所述第二转杆的中部向外侧鼓出形成多棱柱。
12.前述的无人机机翼驱动机构中，所述套环上设有开口，开口的两侧分别向外侧延伸形成第一连接部和第二连接部，第一连接部上设有台阶孔，所述第三转杆的端部抵接在台阶孔的底面上，第三转杆的端部向第二连接部延伸并与第二连接部螺接。
13.前述的无人机机翼驱动机构中，所述第三转杆上设有通槽，对应通槽处设有至少两个通孔，其中一个通孔内设有转销，第三转杆通过转销与第二转杆转动连接。
14.与现有技术相比，本实用新型通过第一转杆、第二转杆和第三转杆在驱动电机与转轴之间形成了四连杆机构，四连杆机构具备自锁能力，即当无人机稳定平飞时(此时机翼长向垂直于机身且机翼宽向与飞行方向保持平行)，四连杆机构处于自锁状态,可防止转轴转动，从而避免驱动电机受力，驱动电机仅仅在工作时受力，即驱动电机仅仅在无人机改变飞行姿态时受力，从而极大的减少了受力时间，使得驱动电机不易损坏。以工作电压6v，堵转扭矩20kg.cm的驱动电机为例，使用寿命可延长至5000
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6000小时。由于四连杆机构可对转轴进行锁紧，且驱动电机的锁紧力也可额外的提供转轴以锁紧力，从而确保转轴在无人机稳定平飞时不会发生转动，从而无人机的飞行姿态不会改变，不易引发飞行事故。
15.本实用新型以多根连杆连接转轴与驱动电机的输出端，连杆的制造精度容易保证，制作难度低，安装难度低，配合要求也低，从而使得机翼驱动机构的制造成本较低。
16.本实用新型对使用环境要求较低，灰尘也不易进入到转杆之间，所以不需要防尘，不需要加装防尘箱罩，机翼驱动机构的重量降低且风阻较小，可提高无人机的续航能力。转杆的活动端为面接触式的低副连接，不易磨损，便于润滑，从而使得润滑油的添加周期极大的延长，使得维护较为容易。此外，本实用新型通过改变转杆的长度，可适应不同的驱动电机与转轴距离，适用范围较广。并且，多根转杆之间为柔性的转动连接，使得本实用新型的耐冲击能力和减震性较好，使得本实用新型的使用寿命较长，使用寿命15000
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20000小时。
17.因此，本实用新型具有驱动电机不易损坏、不易引发飞行事故、风阻较小、维护较为容易、适用范围较广、使用寿命较长的优点。
附图说明
18.图1是本实用新型的结构示意图。
19.图2是本实用新型处于自锁状态下的示意图。
20.图3是四连杆机构的受力分析图。
21.附图中的标记为：1
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机身，100
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驱动电机，101
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第一转杆，102
‑ꢀ
第二转杆，103
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第三转杆，2
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转轴，105
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套环，106
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螺套，107
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第一轴承，108
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第二轴承，109
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多棱柱，110
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开口，111
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第一连接部，112
‑ꢀ
第二连接部，113
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台阶孔，114
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通槽，115
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通孔，116
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转销，117
‑ꢀ
第一连杆，118
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第二连杆，119
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第三连杆，120
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第四连杆，121
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轴套。
具体实施方式
22.下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明，但并不作为对本实用新型限制的依据。
23.实施例。一种无人机机翼驱动机构，如图1所示，包括固定在机身1内的驱动电机100，驱动电机100输出端设有第一转杆101，第一转杆101通过长度可调的第二转杆102连接第三转杆103，第三转杆103的端部设有用于与转轴2连接的套环105，转轴2通过轴套121 与机身1转动连接。
24.所述第二转杆102的两端均设有螺纹，位于第二转杆102两端的螺纹旋向相反，第二转杆102的两端均螺接有螺套106，其中一个螺套106与第一转杆101转动连接，另一个螺套106与第三转杆103 转动连接。
25.所述的其中一个螺套106通过第一轴承107与第一转杆101转动连接，所述的另一个螺套106通过第二轴承108与第三转杆103转动连接。
26.所述第二转杆102的中部向外侧鼓出形成多棱柱109。
27.所述套环105上设有开口110，开口110的两侧分别向外侧延伸形成第一连接部111和第二连接部112，第一连接部111上设有台阶孔113，所述第三转杆103的端部抵接在台阶孔113的底面上，第三转杆103的端部向第二连接部112延伸并与第二连接部112螺接。所述第三转杆103旋紧后,带动第一连接部111向第二连接部112靠拢, 从而使套环105夹紧在转轴2上。
28.所述第三转杆103上设有通槽114，对应通槽114处设有两个通孔115，其中一个通孔115内设有转销116，所述转销116是一根塞打螺钉，第三转杆103通过转销116与第二转杆102转动连接，转销116穿过第二轴承108。
29.工作原理：通过多棱柱109旋转第二转杆102，由于第二转杆102 两端的螺旋旋向相反，第二转杆102两端的螺套106相互靠近或相互远离，从而改变第二转杆102的长度。本实用新型上形成有四连杆机构，第一连杆117形成于转轴2与驱动电机100输出端之间、第二连杆118形成于驱动电机100输出端与第一轴承107之间、第三连杆 119形成于第一轴承107与第二轴承108之间、第四连杆120形成于第二轴承108与转轴2之间，通过改变第二转杆102的长度改变第三连杆119的长度，通过将转销116放置在不同的通孔115上改变第四连杆120的长度，从而使四连杆机构中的其中两根连杆的长度可调，确保。第一连杆形117的长度为d，第二连杆118长度为c，第三连杆119长度为b，第四连杆120长度为a，通过调整第三连杆119和第四连杆120的长度，使得a2+(b
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c)2＝d2。
30.当无人机稳定平飞过程时，从无人机的侧向看，本实用新型状态如图2所示，其上的四连杆机构状态如图3所示，第四连杆120与第三连杆119垂直，第三连杆119与第二连杆
118共线。此时机翼迎风的受力传递到转轴2，使转轴2具有转动的趋势，转轴2带动第二轴承108具有绕转轴2转动趋势，由于第三连杆119与第二连杆118 共线，且驱动电机100位置固定，第二轴承10的转动趋势被克服，转轴2无法转动，从而实现自锁。
31.当无人机切换飞行姿态时，驱动电机100带动第二连杆118转动，第二连杆118依次通过第三连杆119和第四连杆120带动转轴2旋转，转轴2通过机翼驱动机构带动机翼作一个方向上的转动，实现飞行姿态的切换。
32.本实用新型与现有的机翼驱动机构的在结构上的区别在于，本实用新型通过多根依次铰接的转杆带动转轴2转动。现有的机翼驱动机构通过齿轮副带动转轴2转送。
33.本实用新型具有驱动电机不易损坏、不易引发飞行事故、风阻较小、维护较为容易、适用范围较广、使用寿命较长的优点。