本技术涉及无人机,尤其涉及一种倾转旋翼一体化机构、传动系统及无人机。
背景技术:
1、现有技术中,有采用单个动力系统、传动轴及倾转机构的形式实现左右两旋翼旋转,机身前后两旋翼倾转的形式,两套垂起螺旋桨内嵌到机身之中,无人机平飞时产生较大阻力导致无人机气动效率大大降低,影响无人机续航时间与航程;也有采用涡轮蜗杆直接驱动四个旋翼倾转的形式,驱动蜗杆的动力来源与旋翼动力来源相互独立,集成化不高;同时旋翼系统一旦出现故障将导致无人机无法完成过渡转换飞行造成无人机损失;还有通过伺服机构对电机驱动力朝向进行矢量控制实现倾转的形式,该种形式的倾转对动力系统响应要求极高,伺服系统控制难度较大。
2、因此,亟需一种倾转旋翼一体化机构、传动系统及无人机,动力集成度高、气动品质高。
技术实现思路
1、本实用新型的目的是提供一种倾转旋翼一体化机构、传动系统及无人机,旨在解决传统的倾转旋翼无人机动力集成度不高、气动品质差可靠性不高的技术问题。
2、为实现上述目的,第一方面,本实用新型提供一种倾转旋翼一体化机构,包括动力源、倾转单元和旋翼单元,所述动力源具有第一动力输出轴和第二动力输出轴;
3、所述倾转单元包括依次驱动连接的换向齿轮箱、离合器、蜗杆和涡轮,所述第一动力输出轴与所述换向齿轮箱驱动连接;
4、所述旋翼单元包括万向节、第一旋翼轴、设置在所述第一旋翼轴上的第一斜齿轮、第二旋翼轴、设置在所述第二旋翼轴上的第二斜齿轮,以及旋翼;所述第一旋翼轴和所述第二旋翼轴相互垂直布置,所述第一斜齿轮和第二斜齿轮啮合连接;
5、所述第一旋翼轴的远离所述第一斜齿轮端与所述万向节的一侧连接,所述第二动力输出轴与所述万向节的另一侧驱动连接;
6、所述涡轮可转动设置在所述第一旋翼轴上,所述第二旋翼轴可转动穿过所述涡轮并延伸出所述涡轮,所述旋翼与所述第二旋翼轴的延伸端连接。
7、作为上述方案进一步的改进,所述换向齿轮箱包括主动齿轮、从动齿轮、第一惰轮和第二惰轮;所述第一惰轮和所述第二惰轮之间设有第一连杆,所述从动齿轮和第二惰轮之间设有第二连杆;
8、第一状态下,所述主动齿轮依次通过所述第一惰轮、所述第二惰轮与所述从动齿轮啮合正向传动;
9、第二状态下,所述主动齿轮通过所述第二惰轮与所述从动齿轮啮合反向传动。
10、作为上述方案进一步的改进,所述换向齿轮箱还包括连杆驱动机构,用于驱动所述第二连杆和第一连杆摆动以将所述第一惰轮和/或所述第二惰轮摆动到所述主动齿轮和所述从动齿轮之间。
11、作为上述方案进一步的改进,所述动力源为具有双输出轴的发动机单元或电机-减速机单元或齿轮箱。
12、第二方面,本实用新型还提供一种倾转旋翼一体化传动系统,包括发动机单元、与所述发动机单元驱动连接的主齿轮箱,以及螺旋桨;
13、所述主齿轮箱包括第一主输出轴和对称地设置在所述第一主输出轴两侧的两个第二主输出轴,
14、所述第一主输出轴通过联轴器与所述螺旋桨驱动连接;
15、两个所述第二主输出轴分别通过对应的减速齿轮箱驱动连接有如第一方面提供的所述的一种倾转旋翼一体化机构。
16、第三方面,本实用新型还提供一种无人机,包括机身和设置在所述机身内的如第二方面提供的所述的一种倾转旋翼一体化传动系统;所述机身包括机身本体和设置在所述机身本体尾部的尾翼,以及对称设置在所述机身本体两侧的左侧机翼和右侧机翼;
17、所述发动机单元布置在所述机身本体靠近整机重心处,所述螺旋桨布置在所述机头处,所述主齿轮箱布置在两侧机翼与所述机身本体的交汇处;
18、两个倾转旋翼一体化机构分别对应设置在所述左侧机翼和右侧机翼内。由于本实用新型采用了以上技术方案,使本申请具备的有益效果在于:
19、1、本实用新型提供的一种倾转旋翼一体化机构,通过一个动力源可同时直接驱动旋翼单元旋转产生升力/拉力和实现旋翼单元倾转,一方面解决了垂起旋翼不倾转导致的气动效率低的问题(也即采用本实用新型提供的倾转旋翼一体化模块能够实现在垂起上升时旋翼倾转的功能),使得本实用新型提供的倾转旋翼一体化机构气动品质得到有效提高,另一方面将动力集中,使其结构更加紧凑,便于布局在无人机上;另外本倾转旋翼一体化机构依托万向节与涡轮蜗杆的组合使用,对旋翼及旋翼驱动轴进行倾转,简化了倾转结构系统,且采用涡轮蜗杆的倾转结构还具备自锁功能,能有效保障倾转过程中角度稳定输出,结构方案简单紧凑;同时还通过巧妙的设置换向齿轮箱,通过一个动力源的情况下还能够实现旋翼的倾转后回正。
20、2、本实用新型还提供一种倾转旋翼一体化传动系统,包括发动机单元、与所述发动机单元驱动连接的主齿轮箱,以及螺旋桨;所述主齿轮箱包括第一主输出轴和对称地设置在所述第一主输出轴两侧的两个第二主输出轴,所述第一主输出轴通过联轴器与所述螺旋桨驱动连接;两个所述第二主输出轴分别通过对应的减速齿轮箱驱动连接有所述的一种倾转旋翼一体化机构;本实用新型采用单发动机单元加传动轴系加涡轮蜗杆的组合形式提供无人机平飞、垂直起降及倾转的动力总体传统系统,发动机单元一路动力输出通过传动轴和减速器驱动机头的螺旋桨转动实现前飞,另两路动力输出则通过传动轴与齿轮箱、离合器、涡轮蜗杆装置驱动左右两套旋翼系统实现垂直起降与平飞的倾转转换;本实用新型较分布式动力系统无人机相比动力单一、倾转结构精准稳定、可靠性高、系统结构紧凑、便于维护;本实用新型与机身前后螺旋桨倾转、机翼内部旋翼垂直起降的气动布局无人机相比,保障了机翼气动外形的完整性,提升了整机气动效率,延长了无人机续航时间,还提高了无人机整机的结构效率;本实用新型与直接采用涡轮蜗杆与减速器直接驱动多套旋翼倾转的无人机相比,动力输出成两种形式,在一种旋翼出现故障的紧急情况下能够过渡成另外一种飞行模式实现安全降落。
1.一种倾转旋翼一体化机构,其特征在于,包括动力源、倾转单元和旋翼单元,所述动力源具有第一动力输出轴和第二动力输出轴;
2.根据权利要求1所述的一种倾转旋翼一体化机构,其特征在于,所述动力源为具有双输出轴的发动机单元或电机-减速机单元或齿轮箱。
3.根据权利要求1或2所述的一种倾转旋翼一体化机构,其特征在于,所述换向齿轮箱包括主动齿轮、从动齿轮、第一惰轮和第二惰轮;所述第一惰轮和所述第二惰轮之间设有第一连杆,所述从动齿轮和第二惰轮之间设有第二连杆;
4.根据权利要求3所述的一种倾转旋翼一体化机构,其特征在于,所述换向齿轮箱还包括连杆驱动机构,用于驱动所述第二连杆和第一连杆摆动以将所述第一惰轮和/或所述第二惰轮摆动到所述主动齿轮和所述从动齿轮之间。
5.一种倾转旋翼一体化传动系统,其特征在于,包括发动机单元、与所述发动机单元驱动连接的主齿轮箱,以及螺旋桨;
6.一种无人机,其特征在于,包括机身和设置在所述机身内的如权利要求5所述的一种倾转旋翼一体化传动系统;所述机身包括机身本体和设置在所述机身本体尾部的尾翼,以及对称设置在所述机身本体两侧的左侧机翼和右侧机翼;