一种球齿轮副传动的无人机旋翼倾转机构制造技术

本实用新型专利技术公开了一种球齿轮副传动的无人机旋翼倾转机构，包括：旋翼总成、球齿轮总成、球头连杆总成、支撑安装座和电机齿轮凸轮总成；该旋翼总成固定连接于该球齿轮总成，该球齿轮总成固定连接于该支撑安装座，该球齿轮总成与该球头连杆总成活动连接，该支撑安装座固定连接至无人机直杆一端，且该电机齿轮凸轮总成安装于该支撑安装座内部并与该球头连杆总成活动连接；其中该球齿轮总成包括球齿轮副，该球齿轮副包括静球齿轮和动球齿轮，该动球齿轮的球齿面啮合该静球齿轮的球齿面做球面转动。

A Rotor Tilting Mechanism for Unmanned Aerial Vehicle Driven by Spherical Gear Pair

The utility model discloses an unmanned rotor tilting mechanism driven by a ball gear pair, which comprises a rotor assembly, a ball gear assembly, a ball head connecting rod assembly, a support mounting seat and a motor gear cam assembly; the rotor assembly is fixed to the ball gear assembly, the ball gear assembly is fixed to the support mounting seat, and the ball gear assembly is movably connected to the ball head connecting rod assembly. The support mounting seat is fixed to one end of the straight rod of the UAV, and the motor gear cam assembly is mounted inside the support mounting seat and is movably connected with the ball connecting rod assembly. The ball gear assembly includes a ball gear pair, which includes a static ball gear and a ball gear. The spherical surface of the dynamic ball gear engages the spherical surface of the static ball gear for spherical rotation.

【技术实现步骤摘要】
一种球齿轮副传动的无人机旋翼倾转机构
本技术涉及无人机领域，特别是涉及一种用于垂直起降飞行器的旋翼倾转机构。
技术介绍
倾转旋翼是一种垂直起降飞行器采用的动力构型，在起飞降落和悬停时，飞行器通过旋翼向上产生拉力做类似直升机的旋翼飞行，在平飞时将旋翼倾转至水平位置产生向前拉力作水平飞行。倾转旋翼机既有旋翼又有固定机翼，而且旋翼可以从垂直位置转向水平位或者从水平位置转到垂直位置，具有垂直/短距离起降和高速巡航的特点，是兼顾直升机和固定翼飞行器优势的一种新型飞行器。结合垂直/短距离起降和快速飞行能力的优点，使得倾转旋翼无人机成为当前行业研究的热点。倾转旋翼飞行器的设计重点之一，在于其倾转机构。现有的倾转机构均有一些缺陷或不足，如曲柄连杆机构存在死点，丝杠机构、蜗轮蜗杆机构的传动比大，反应慢；舵机直驱在固定翼状态下会产生不平衡力矩，反向传动给驱动装置；等等，都一定程度上降低了倾转机构的可靠性。而且现有的倾转机构，均只能实现单向直倾驱动——旋翼从垂直到水平的正前方向90°角度的倾转，即在一个平面范围内的90°倾转，实际上，飞行状态切换时，即从垂直到水平的倾转过程中，旋翼同时可左/右偏转一定角度，就可以显著提高飞行的稳定性。显然，目前的旋翼倾转机，不能实现这样的倾转方式。
技术实现思路
为解决上述问题，本技术公开了一种球齿轮副传动的无人机旋翼倾转机构，包括旋翼总成、球齿轮总成、球头连杆总成、支撑安装座和电机齿轮凸轮总成；其中该旋翼总成固定连接于该球齿轮总成，该球齿轮总成固定连接于该支撑安装座，该球齿轮总成与该球头连杆总成活动连接，该支撑安装座固定连接至无人机直杆一端，且该电机齿轮凸轮总成安装于该支撑安装座内部并与该球头连杆总成活动连接。其中，该球齿轮总成包括由相互啮合的静球齿轮和动球齿轮组成的球齿轮副，以及转环、转套和销轴，其中两个该转环分别活动连接于该静球齿轮和该动球齿轮，该转套包裹于该转环外部，通过该销轴与两个该转环活动连接；该动球齿轮的轴的一端具有用于固定连接该旋翼总成的第一固定座，该静球齿轮的轴的一端具有用于固定连接该支撑安装座的第二固定座。本技术所述的无人机旋翼倾转机构，其中该支撑安装座包括盒状的支撑安装底座和支撑安装盖，该支撑安装底座还具有用于固定连接该无人机直杆的直杆连接座和用于固定连接该第二固定座的静球齿轮连接座，其中该直杆连接座与该静球齿轮连接座存在一个夹角，以使该静球齿轮的轴线与该无人机直杆的轴线均处于垂直平面内且具有夹角α，α＝45°。本技术所述的无人机旋翼倾转机构，其中该旋翼总成包括旋翼和驱动该旋翼的旋翼电机，其中该旋翼电机固定连接于该第二固定座，且该旋翼电机的轴线平行或重合于该动球齿轮的轴线。本技术所述的无人机旋翼倾转机构，其中该球头连杆总成包括球头关节、第一连杆、凸轮框和第二连杆，其中该第一连杆和该第二连杆分别固定连接于该凸轮框的两侧，该球头关节安装于该第一连杆的一端并活动连接于该转套；该电机齿轮凸轮总成包括电机和齿轮凸轮组，该齿轮凸轮组的凸轮设置于该凸轮框内，该电机齿轮凸轮组的凸轮转动输出转换为该球头连杆总成沿该第一连杆的轴线方向的平移；该球头连杆总成驱动该球齿轮总成，使该动球齿轮带动该旋翼电机沿该静球齿轮的球齿面做球面转动。进一步的，于该无人机旋翼倾转机构的垂直状态，该旋翼电机的轴线垂直于水平面，以使该旋翼产生垂直向上的拉力；于该无人机旋翼倾转机构的水平状态，该旋翼电机的轴线平行于水平面，使该旋翼产生平行于水平面的拉力；于该无人机旋翼倾转机构的过渡状态，该旋翼电机的轴线倾斜于水平面，使该旋翼产生方向与水平面具有夹角β的过渡拉力，且该过渡拉力的方向在水平面内的投影与该水平拉力的方向具有夹角δ，其中0°＜β＜90°，0°≤δ＜20°。本技术所公开的无人机旋翼倾转机构，基于优化小型倾转旋翼无人机的倾转机构设计，以改善飞行的平稳性，采用球齿面啮合构成的球面转动副机构，旋翼从垂直状态到水平状态的倾转过渡过程中，同时还可以左/右偏转，即旋翼的倾转运动轨迹，呈一个空间曲线状态，而不是仅在一个平面内的曲线运动轨迹，这种倾转方式可以显著提高发动机换向过程中无人机的稳定性。附图说明图1A是本技术实施例的无人机垂直状态示意图。图1B是本技术实施例的无人机水平状态示意图。图1C是本技术实施例的无人机过渡状态示意图。图2是本技术实施例的无人机旋翼倾转机构结构图。图3是本技术实施例的无人机旋翼倾转机构的旋翼总成结构图。图4是本技术实施例的无人机旋翼倾转机构的球齿轮总成结构图。图5是本技术实施例的无人机旋翼倾转机构的球齿轮总成安装步骤示意图。图6是本技术实施例的无人机旋翼倾转机构的球头连杆总成结构图。图7是本技术实施例的无人机旋翼倾转机构的支撑安装座结构图。图8是本技术实施例的无人机旋翼倾转机构的电机齿轮凸轮总成结构图。图9是本技术实施例的无人机旋翼倾转机构的电机齿轮凸轮总成安装示意图。图10是本技术实施例的无人机旋翼倾转机构的传动构件连接和驱动原理图。图11是本技术实施例的无人机旋翼倾转机构的安装示意图。图12A是本技术实施例的无人机旋翼倾转机构的垂直状态侧视图。图12B是本技术实施例的无人机旋翼倾转机构的水平状态侧视图。图12C是本技术实施例的无人机旋翼倾转机构的过渡状态侧视图。图12D是本技术实施例的无人机旋翼倾转机构的过渡状态前视图。其中附图标记为：10：旋翼总成11：旋翼12：旋翼电机20：球齿轮总成21：动球齿轮22：静球齿轮23：转环24：转套25：销轴211：电机安装固定孔212：第一固定座221：静球齿轮安装孔222：第二固定座241：球头关节安装螺纹孔30：球头连杆总成31：球头关节32：第一连杆33：凸轮框34：第二连杆311：球头关节安装头40：支撑安装座41：支撑安装底座42：支撑安装盖411：静球齿轮螺纹孔412：直杆安装孔413：第二定位孔414：第一定位孔415：静球齿轮连接座416：直杆连接座50：电机齿轮凸轮总成51：电机52：齿轮凸轮组511：电机输出轴521：凸轮60：无人机直杆G：无人机重心F：拉力L：拉力力臂具体实施方式下面结合附图对本技术的具体实施方式做出进一步的详细说明，所描述的实施例仅仅是本技术的一种实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本技术的保护范围。本技术实施例的旋翼倾转机构，用于一种可以垂直起降和空中悬停的倾转旋翼无人机，倾转旋翼无人机既有旋翼又有固定机翼，而且旋翼可以从垂直位置转向水平位或者从水平位置转到垂直位置，具有垂直/短距离起降和高速巡航的特点，是兼顾直升机和固定翼飞行器优势的一种新型飞行器。倾转旋翼无人机的设计重点之一，在于其倾转机构。目前的倾转机构，均只能实现单向直倾驱动——旋翼从垂直到水平的正前方向90°角度的倾转，即在一个平面范围内的90°倾转。实际上，飞行状态切换时，即从垂直到水平的倾转过程中，旋翼同时可左/右偏转一定角度，就可以显著提高飞行的稳定性。本技术专利技术，立足于优化小型倾转旋翼无人机的倾转机构设计，以改善飞行的平稳性。本本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种球齿轮副传动的无人机旋翼倾转机构，其特征在于，包括：旋翼总成、球齿轮总成、球头连杆总成、支撑安装座和电机齿轮凸轮总成；该旋翼总成固定连接于该球齿轮总成，该球齿轮总成固定连接于该支撑安装座，该球齿轮总成与该球头连杆总成活动连接，该支撑安装座固定连接至无人机直杆一端，且该电机齿轮凸轮总成安装于该支撑安装座内部并与该球头连杆总成活动连接；其中该球齿轮总成包括球齿轮副，该球齿轮副包括静球齿轮和动球齿轮，该动球齿轮的球齿面啮合该静球齿轮的球齿面做球面转动。

【技术特征摘要】
1.一种球齿轮副传动的无人机旋翼倾转机构，其特征在于，包括：旋翼总成、球齿轮总成、球头连杆总成、支撑安装座和电机齿轮凸轮总成；该旋翼总成固定连接于该球齿轮总成，该球齿轮总成固定连接于该支撑安装座，该球齿轮总成与该球头连杆总成活动连接，该支撑安装座固定连接至无人机直杆一端，且该电机齿轮凸轮总成安装于该支撑安装座内部并与该球头连杆总成活动连接；其中该球齿轮总成包括球齿轮副，该球齿轮副包括静球齿轮和动球齿轮，该动球齿轮的球齿面啮合该静球齿轮的球齿面做球面转动。2.如权利要求1所述的无人机旋翼倾转机构，其特征在于，该球齿轮总成包括转环、转套和销轴，其中两个该转环分别通过该销轴活动连接于该静球齿轮和该动球齿轮，该转套包裹于该转环外部，通过该销轴与两个该转环活动连接。3.如权利要求2所述的无人机旋翼倾转机构，其特征在于，该动球齿轮的轴的一端具有用于固定连接该旋翼总成的第一固定座，该静球齿轮的轴的一端具有用于固定连接该支撑安装座的第二固定座。4.如权利要求3所述的无人机旋翼倾转机构，其特征在于，该支撑安装座包括盒状的支撑安装底座和支撑安装盖，该支撑安装底座还具有用于固定连接该无人机直杆的直杆连接座和用于固定连接该第二固定座的静球齿轮连接座，其中该直杆连接座与该静球齿轮连接座存在一个夹角，以使该静球齿轮的轴线与该无人机直杆的轴线均处于垂直平面内且具有夹角α。5.如权利要求4所述的无人机旋翼倾转机构，其特征在于，α＝45°。...

【专利技术属性】
技术研发人员：章良，
申请(专利权)人：广州笨笨网络科技有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44