滾翼變距機(jī)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】一種滾翼變距機(jī)構(gòu)，包括2個(gè)槳盤、槳盤中心軸、二級(jí)變距軸、一級(jí)變距軸、彈簧、導(dǎo)向套。由所述的二級(jí)變距軸、一級(jí)變距軸、彈簧和導(dǎo)向套分別組成了滾翼變距機(jī)構(gòu)的變距桿。2個(gè)槳盤分別安裝在該槳盤中心軸的兩端。變距桿均分為2組并分別均布在各槳盤的圓周上，并由分別位于兩個(gè)槳盤上的一對(duì)變距桿組成一個(gè)擺線槳的伸縮臂，飛行器的各滾翼分別絞接在各伸縮臂的頂端。該滾翼變距機(jī)構(gòu)有2個(gè)，對(duì)稱的分布在飛行器機(jī)身兩側(cè)。本實(shí)用新型利用滾翼自身轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的離心力實(shí)現(xiàn)了滾翼無人機(jī)滾翼的伸縮，實(shí)現(xiàn)了滾翼尺寸伸縮的變距機(jī)構(gòu)，使其能夠適應(yīng)于不同的環(huán)境狀態(tài)，拓展了滾翼無人機(jī)的應(yīng)用，同時(shí)還具有結(jié)構(gòu)簡單，能耗少，重量輕的特點(diǎn)。
【專利說明】
滾翼變距機(jī)構(gòu)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種可實(shí)現(xiàn)改變滾翼機(jī)兩側(cè)滾翼尺寸大小的變距機(jī)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]滾翼機(jī)是一種使用擺線槳來提供驅(qū)動(dòng)力的飛行器。在當(dāng)今無人機(jī)領(lǐng)域，固定翼、多旋翼等常見無人機(jī)已經(jīng)得到了非常廣泛的運(yùn)用，在微小型無人機(jī)研究領(lǐng)域中，撲翼無人機(jī)在低雷諾數(shù)下的良好表現(xiàn)也引起了許多專家學(xué)者的興趣，如今研究人員在撲翼無人機(jī)方面的研究也取得了一定的成果。而相比其它常見無人機(jī)而言，滾翼無人機(jī)則顯得非常陌生，其實(shí)人類對(duì)于滾翼機(jī)的研究可追溯到二十世紀(jì)三十年代，但由于當(dāng)時(shí)理論、材料以及科學(xué)技術(shù)水平等的限制因素下其相關(guān)研究一直停滯不前，在上世紀(jì)的1943年到1998年期間甚至沒有與之相關(guān)的文獻(xiàn)。
[0003]近年來，在計(jì)算機(jī)科技的飛速發(fā)展下，計(jì)算方法和空氣動(dòng)力學(xué)理論得以快速發(fā)展和進(jìn)步，在滾翼機(jī)的研究方面，人們對(duì)擺線槳的認(rèn)識(shí)也越來越深入。如今在世界范圍內(nèi)，美國、日本、新加坡、以色列、韓國等國家的著名大學(xué)都已開展了對(duì)滾翼機(jī)的相關(guān)研究，并取得了寶貴的成果。西北工業(yè)大學(xué)在2011年曾成功試飛了“風(fēng)火輪”滾翼無人機(jī)，并多次在國際無人機(jī)大賽中獲獎(jiǎng)，引起了廣泛關(guān)注。各種研究表明，滾翼無人機(jī)具有高效的推動(dòng)效率并能夠提供矢量推力，具備良好的操縱性能，以及噪音小等優(yōu)良特性，適合在低雷諾數(shù)環(huán)境下飛行。由此可見，滾翼無人機(jī)具有相當(dāng)?shù)臐撡|(zhì)。由于其滾翼酷似車輪，可將其改造成空陸兩棲無人機(jī)，本發(fā)明機(jī)構(gòu)即是在此【背景技術(shù)】下提出的，解決了滾翼尺寸的伸長和縮短的難題。另夕卜，由于滾翼無人機(jī)的低雷諾數(shù)特性，很有潛力派往火星，充當(dāng)火星車的伴飛兩棲無人飛行器并執(zhí)行相關(guān)任務(wù)。
[0004]雖然滾翼無人機(jī)具備眾多優(yōu)點(diǎn)和潛質(zhì)，但由于對(duì)其的理論認(rèn)識(shí)還不夠充分，滾翼無人機(jī)的穩(wěn)定性和載重能力等也是亟需研究解決的問題。但是，在當(dāng)今科技的發(fā)展帶動(dòng)下，我們有理由相信它終究走向成熟的一天，而屬于它的應(yīng)用和時(shí)代也即將來臨。
[0005]目前為止，國內(nèi)外對(duì)于滾翼無人飛行器的研究主要是飛行控制以及擺線槳?dú)鈩?dòng)原理兩方面，尚未發(fā)現(xiàn)將滾翼飛行器與變距機(jī)構(gòu)相結(jié)合的發(fā)明裝置等相關(guān)文獻(xiàn)記錄。但是在螺旋槳方面，西北工業(yè)大學(xué)在公開號(hào)為CN104943853A的發(fā)明創(chuàng)造中公開了一種能夠變槳徑的螺旋槳，該發(fā)明的技術(shù)方案是:隨著螺旋槳轉(zhuǎn)速的增加，槳葉自身產(chǎn)生的離心力也不斷增加。當(dāng)離心力克服了變徑阻力時(shí)，槳葉開始由小槳徑狀態(tài)變?yōu)闃獜綘顟B(tài)；當(dāng)槳葉槳徑至大槳徑狀態(tài)時(shí)，其被限位彈簧頂珠重新鎖死。當(dāng)轉(zhuǎn)速下降到一定程度，槳葉開始由大槳狀態(tài)恢復(fù)至小槳徑狀態(tài)。該發(fā)明創(chuàng)造克服了現(xiàn)有主動(dòng)式變槳徑螺旋槳賠付重量太大的缺點(diǎn)，提出了一種能夠變槳距的螺旋槳。此類螺旋槳可以同時(shí)適應(yīng)高空和低空的不同工況。但該發(fā)明創(chuàng)造結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積較大，不適于滾翼無人飛行器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不適于滾翼無人飛行器的不足，本發(fā)明提出了一種滾翼變距機(jī)構(gòu)。
[0007]本發(fā)明包括2個(gè)槳盤、槳盤中心軸、二級(jí)變距軸、一級(jí)變距軸、彈簧、導(dǎo)向套。其中所述二級(jí)變距軸、一級(jí)變距軸、彈簧4和導(dǎo)向套的數(shù)量相同，并為滾翼機(jī)上擺線槳數(shù)量的2倍。由所述的二級(jí)變距軸、一級(jí)變距軸、彈簧和導(dǎo)向套分別組成了滾翼變距機(jī)構(gòu)的變距桿。所述2個(gè)槳盤分別安裝在該槳盤中心軸的兩端。所述變距桿均分為2組并分別均布在所述各槳盤的圓周上，并由分別位于兩個(gè)槳盤上的一對(duì)變距桿組成一個(gè)擺線槳的伸縮臂，飛行器的各滾翼分別絞接在各伸縮臂的頂端。該滾翼變距機(jī)構(gòu)有2個(gè)，對(duì)稱的分布在飛行器機(jī)身兩側(cè)。
[0008]所述槳盤的中心孔的孔徑是槳盤中心軸直徑的1.5倍。在該槳盤的兩端有端板，該端板上有軸孔。所述軸孔的孔徑均與槳盤中心軸的直徑相同。在該槳盤的外圓周表面均布有多個(gè)彈簧過孔，該彈簧過孔的數(shù)量與所述一級(jí)變距軸的數(shù)量相同。
[0009]所述一級(jí)變距軸的內(nèi)徑與導(dǎo)向套的外徑相同，該一級(jí)變距軸的外徑略大于位于所述槳盤外圓周表面的彈簧過孔的孔徑。所述一級(jí)變距軸與二級(jí)變距軸配合一端的內(nèi)端面有徑向凸出的限位臺(tái)，該限位臺(tái)的內(nèi)徑與所述二級(jí)變距軸的小直徑段間隙配合;通過該限位臺(tái)防止二級(jí)變距軸從一級(jí)變距軸中脫出。
[0010]所述二級(jí)變距軸的一端為階梯狀，其最大直徑略小于所述導(dǎo)向套的內(nèi)徑，使該二級(jí)變距軸裝入該導(dǎo)向套內(nèi)后，二者之間間隙配合。所述二級(jí)變距軸的另一端由圓形過渡漸變?yōu)楸馄桨鍫?，在該扁平板的端頭有用于固定擺線槳的安裝孔。
[0011]所述導(dǎo)向套為筒狀。該導(dǎo)向套的軸向長度=一級(jí)變距軸的長度+槳盤的壁厚;外徑與一級(jí)變距軸的內(nèi)徑相同，內(nèi)徑略大于所述彈簧4的外徑。
[0012]所述各導(dǎo)向套分別裝入并固定在各一級(jí)變距軸的內(nèi)孔中；在各導(dǎo)向套內(nèi)分別安裝有彈簧。所述各二級(jí)變距軸的一端分別與各導(dǎo)向套套接。
[0013]本發(fā)明中的槳盤固定在槳盤中心軸上，對(duì)稱的分布在飛行器機(jī)身兩側(cè)。當(dāng)飛行器轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過槳盤中心軸帶動(dòng)該機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)。所述一級(jí)變距軸與槳盤無縫剛性連接，使兩者成為一個(gè)整體。所述彈簧處于一級(jí)變距軸中的導(dǎo)向套并且一端在槳盤內(nèi)部與槳盤中心軸固定相連，另一端與二級(jí)變距軸一端固定相連。所述二級(jí)變距軸與彈簧相連的一端嵌套在一級(jí)變距軸的導(dǎo)向套之中，另一端與擺線槳鉸接相連。
[0014]本發(fā)明利用滾翼無人飛行器轉(zhuǎn)動(dòng)滾翼時(shí)產(chǎn)生的離心力實(shí)現(xiàn)支撐軸的伸長，利用彈簧變形產(chǎn)生的彈力實(shí)現(xiàn)支撐軸的縮短。本發(fā)明中的彈簧始終處于伸長狀態(tài)。當(dāng)滾翼變距機(jī)構(gòu)靜止時(shí)，在彈簧的拉力作用下，二級(jí)變距軸大部分嵌套在一級(jí)變距軸中，此時(shí)滾翼無人飛行器的尺寸達(dá)到最小。滾翼變距機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)是在轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)下產(chǎn)生的，當(dāng)轉(zhuǎn)速由小到大遞增時(shí)，離心力也隨之增大，在離心力大于彈簧的拉力時(shí)，二級(jí)變距軸便沿著導(dǎo)向套開始做離心運(yùn)動(dòng)，在滾翼無人飛行器飛行過程中，可以根據(jù)具體情況調(diào)整轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)對(duì)滾翼大小的操控。在轉(zhuǎn)速足夠大時(shí)，二級(jí)變距軸端部的防滑脫結(jié)構(gòu)可阻止其因離心力的作用而滑出一級(jí)變距軸，并保持此狀態(tài)，此時(shí)滾翼無人飛行器處于最大尺寸狀態(tài)，彈簧4也處于拉伸的最長狀態(tài)。同樣，在滾翼轉(zhuǎn)速由大到小遞減時(shí)，二級(jí)變距軸所受的離心力大小便逐漸減小，當(dāng)其離心力小于彈簧的拉力時(shí)，二級(jí)變距軸便沿著一級(jí)變距軸3收縮，慢慢回復(fù)到滾翼無人飛行器的最小尺寸狀態(tài)。
[0015]本發(fā)明立足于現(xiàn)今滾翼無人機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀，結(jié)合對(duì)其在未來發(fā)展的展望，所提出的技術(shù)方案能夠?qū)崿F(xiàn)滾翼尺寸大小伸縮的變距機(jī)構(gòu)。本發(fā)明利用滾翼自身轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的離心力實(shí)現(xiàn)了滾翼無人機(jī)滾翼的伸縮，使其適應(yīng)于不同的環(huán)境狀態(tài)，拓展了滾翼無人機(jī)的應(yīng)用，例如改造成空陸兩棲無人機(jī)。同時(shí)本發(fā)明還具有結(jié)構(gòu)簡單，能耗少，重量輕的特點(diǎn)。
【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明與飛行器的配合示意圖；
[0017]圖2為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0018]圖3為變距桿達(dá)到最大伸長量時(shí)的剖視圖；
[0019]圖4為變距桿收縮后的示意圖；
[0020]圖5為軸盤的示意圖；
[0021]圖6為圖5的A-A向示意圖；
[0022]圖7為二級(jí)變距軸的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖8為一級(jí)變距軸的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖9為變距桿收縮后的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖10為變距桿達(dá)到最大伸長量時(shí)的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0026]圖11為二級(jí)變距軸與一級(jí)變距軸的配合示意圖。圖中:
[0027]1.槳盤;2.二級(jí)變距軸;3.一級(jí)變距軸;4.彈簧;5.槳盤中心軸;6.擺線槳;7.導(dǎo)向套。
【具體實(shí)施方式】
[0028]本實(shí)施例是一種滾翼變距機(jī)構(gòu)，該滾翼變距機(jī)構(gòu)有2個(gè)，對(duì)稱的分布在飛行器機(jī)身兩側(cè)。所述2個(gè)滾翼變距機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)相同，本實(shí)施例以其中一個(gè)為例加以說明。
[0029]所述滾翼變距機(jī)構(gòu)包括2個(gè)槳盤1、槳盤中心軸5、二級(jí)變距軸2、一級(jí)變距軸3、彈簧
4、導(dǎo)向套7。其中所述二級(jí)變距軸2、一級(jí)變距軸3、彈簧4和導(dǎo)向套7的數(shù)量相同，并為滾翼機(jī)上擺線槳數(shù)量的2倍。
[0030]所述各導(dǎo)向套7分別裝入并固定在所述各一級(jí)變距軸3的內(nèi)孔中；在各導(dǎo)向套內(nèi)分別安裝有彈簧4。所述各二級(jí)變距軸2的一端分別與各導(dǎo)向套7套接。由所述的二級(jí)變距軸2、一級(jí)變距軸3、彈簧4和導(dǎo)向套7分別組成了滾翼變距機(jī)構(gòu)的變距桿。
[0031]所述2個(gè)槳盤I分別安裝在該槳盤中心軸5的兩端。所述變距桿均分為2組并分別均布在所述各槳盤I的圓周上，并由分別位于兩個(gè)槳盤I上的一對(duì)變距桿組成一個(gè)擺線槳的伸縮臂，飛行器的各滾翼分別絞接在各伸縮臂的頂端。
[0032]所述槳盤I為中空回轉(zhuǎn)體。該槳盤中心孔的孔徑是槳盤中心軸直徑的1.5倍。在該槳盤的兩端有端板，該端板上有軸孔。所述軸孔的孔徑均與槳盤中心軸的直徑相同。在該槳盤的外圓周表面均布有多個(gè)彈簧過孔，該彈簧過孔的數(shù)量與所述一級(jí)變距軸3的數(shù)量相同。本實(shí)施例中，所述彈簧過孔的數(shù)量為4個(gè)。當(dāng)所述各彈簧分別裝入該過孔內(nèi)后，彈簧與過孔間間隙配合，以滿足彈簧收縮所需的空間要求。
[0033]所述一級(jí)變距軸3為中空殼體。該一級(jí)變距軸的內(nèi)徑與導(dǎo)向套7的外徑相同，該一級(jí)變距軸的外徑略大于位于所述槳盤外圓周表面的彈簧過孔的孔徑。所述一級(jí)變距軸3與二級(jí)變距軸2配合一端的內(nèi)端面有徑向凸出的限位臺(tái)，該限位臺(tái)的內(nèi)徑與所述二級(jí)變距軸的小直徑段間隙配合;通過該限位臺(tái)防止二級(jí)變距軸2從一級(jí)變距軸中脫出。
[0034]所述二級(jí)變距軸2的一端為階梯狀，其最大直徑略小于所述導(dǎo)向套7的內(nèi)徑，使該二級(jí)變距軸裝入該導(dǎo)向套內(nèi)后，二者之間間隙配合。所述二級(jí)變距軸2的另一端由圓形過渡漸變?yōu)楸馄桨鍫睿谠摫馄桨宓亩祟^有用于固定擺線槳6的安裝孔。
[0035]所述彈簧4為拉力彈簧，彈簧終端設(shè)置長拉鉤或者半圓拉鉤。所述彈簧在不受力的情況下，是處于閉合狀態(tài)的，即彈簧圈之間沒有空隙。彈簧4位于導(dǎo)向套7中，直徑略小于導(dǎo)向套7，使其能在導(dǎo)向套7中正常工作。
[0036]所述導(dǎo)向套7為筒狀。該導(dǎo)向套的軸向長度=一級(jí)變距軸的長度+槳盤的壁厚；夕卜徑與一級(jí)變距軸3的內(nèi)徑相同，內(nèi)徑略大于所述彈簧4的外徑。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種滾翼變距機(jī)構(gòu)，其特征在于，包括2個(gè)槳盤、槳盤中心軸、二級(jí)變距軸、一級(jí)變距軸、彈簧、導(dǎo)向套;其中所述二級(jí)變距軸、一級(jí)變距軸、彈簧4和導(dǎo)向套的數(shù)量相同，并為滾翼機(jī)上擺線槳數(shù)量的2倍；由所述的二級(jí)變距軸、一級(jí)變距軸、彈簧和導(dǎo)向套分別組成了滾翼變距機(jī)構(gòu)的變距桿;所述2個(gè)槳盤分別安裝在該槳盤中心軸的兩端;所述變距桿均分為2組并分別均布在所述各槳盤的圓周上，并由分別位于兩個(gè)槳盤上的一對(duì)變距桿組成一個(gè)擺線槳的伸縮臂，飛行器的各滾翼分別絞接在各伸縮臂的頂端。2.如權(quán)利要求1所述一種滾翼變距機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述槳盤的中心孔的孔徑是槳盤中心軸直徑的1.5倍;在該槳盤的兩端有端板，該端板上有軸孔;所述軸孔的孔徑均與槳盤中心軸的直徑相同；在該槳盤的外圓周表面均布有多個(gè)彈簧過孔，該彈簧過孔的數(shù)量與所述一級(jí)變距軸的數(shù)量相同。3.如權(quán)利要求1所述一種滾翼變距機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述一級(jí)變距軸的內(nèi)徑與導(dǎo)向套的外徑相同，該一級(jí)變距軸的外徑略大于位于所述槳盤外圓周表面的彈簧過孔的孔徑;所述一級(jí)變距軸與二級(jí)變距軸配合一端的內(nèi)端面有徑向凸出的限位臺(tái)，該限位臺(tái)的內(nèi)徑與所述二級(jí)變距軸的小直徑段間隙配合;通過該限位臺(tái)防止二級(jí)變距軸從一級(jí)變距軸中脫出。4.如權(quán)利要求1所述一種滾翼變距機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述二級(jí)變距軸的一端為階梯狀，其最大直徑略小于所述導(dǎo)向套的內(nèi)徑，使該二級(jí)變距軸裝入該導(dǎo)向套內(nèi)后，二者之間間隙配合;所述二級(jí)變距軸的另一端由圓形過渡漸變?yōu)楸馄桨鍫睿谠摫馄桨宓亩祟^有用于固定擺線槳的安裝孔。5.如權(quán)利要求1所述一種滾翼變距機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述導(dǎo)向套為筒狀;該導(dǎo)向套的軸向長度=一級(jí)變距軸的長度+槳盤的壁厚;外徑與一級(jí)變距軸的內(nèi)徑相同，內(nèi)徑略大于所述彈貪4的外徑。6.如權(quán)利要求1所述一種滾翼變距機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述各導(dǎo)向套分別裝入并固定在各一級(jí)變距軸的內(nèi)孔中；在各導(dǎo)向套內(nèi)分別安裝有彈簧;所述各二級(jí)變距軸的一端分別與各導(dǎo)向套套接。7.如權(quán)利要求1所述一種滾翼變距機(jī)構(gòu)，其特征在于，該滾翼變距機(jī)構(gòu)有2個(gè)，對(duì)稱的分布在飛行器機(jī)身兩側(cè)。
【文檔編號(hào)】B64C39/00GK205440871SQ201620164545
【公開日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2016年3月3日
【發(fā)明人】安偉剛, 謝煒程, 宋筆鋒, 李占科
【申請(qǐng)人】三翼航空科技南通有限公司