摆线桨偏心圆控制机构制造技术

本发明专利技术提供了一种摆线桨偏心圆控制机构，将转动盘通过轴间限位固定在旋转轴上，转动盘的外环通过轴承可实现在旋转轴上的旋转运动，转动盘的十字环、内环以及各旋转副组成平行四杆机构，并通过舵机摇臂与外环的铰接控制外环绕旋转轴的旋转，带动十字盘使得旋转轴与十字盘的相对位置发生改变，进而控制桨叶相对俯仰角。每个控制杆控制一个桨叶迎角，两端均铰接，十字环的卡槽结构限制了控制杆与十字环的相对运动，当摆线桨旋转时，十字环会随着摆线桨绕主轴同步旋转，不会出现机构卡滞。本发明专利技术是一种新型的、同时满足气动要求、振动要求的摆线桨矢量推力控制装置，具有更高的传动效率，结构简单、响应快、传动效率高、重量轻并且具备迅捷的响应。

Cycloidal propeller eccentric control mechanism

The invention provides a cycloid propeller eccentric circle control mechanism, which fixes the rotating disc on the rotating shaft through the inter-shaft limit, and the outer ring of the rotating disc can rotate on the rotating shaft through the bearing. The cross ring, the inner ring and the rotating pairs of the rotating disc form a parallel four-bar mechanism, and articulate the rocker arm and the outer ring of the rudder. Controlling the rotation around the rotating shaft, driving the cross makes the relative position of the rotating shaft and the cross change, and then control the relative pitch angle of the blade. Each control rod controls a blade angle of attack, both ends are articulated, the cross-ring slot structure restricts the relative motion between the control rod and the cross-ring, when the cycloid propeller rotates, the cross-ring will rotate synchronously with the cycloid propeller around the main shaft, there will be no mechanism sticking. The invention is a new type of cycloid propeller vector thrust control device which meets the requirements of pneumatic and vibration simultaneously. It has higher transmission efficiency, simple structure, fast response, high transmission efficiency, light weight and quick response.

【技术实现步骤摘要】
摆线桨偏心圆控制机构
本专利技术涉及飞行器传动系统及、升力控制领域，具体是一种摆线桨偏心圆控制机构。
技术介绍
摆线桨是一种新型产生气动升力的装置，桨叶在绕摆线桨转轴公转的同时还绕铰链做俯仰振荡运动，多用于低雷诺数飞行器，通过周期改变旋转桨叶系统中不同位置桨叶的迎角来提供升力，通过控制摆线桨上偏心圆的位置来改变桨叶周期变距的相位角进而改变净矢量拉力方向，由于摆线桨的周期旋转带来的非定常流动特性，增大了桨叶的失速迎角，使得摆线桨具有效率高、噪声低、矢量推力变化快等特点。公开号为CN103434627A的中国专利公开采用了一种摇臂滑块作为控制机构的摆线桨。该专利技术的目的是避免使用常规的凸轮机构，设法提高机构的可靠性以及提高机械效率，该专利中的控制机构是通过利用机构中的内环固定立杆和传递横向位移；滑块带动内环横向位移使桨叶获得偏转角，内环周向转动使桨叶得到相位角，该专利中的摆线桨控制机构相对复杂，同时整体机构庞大，笨重，只适用于作为实验平台研究摆线桨气动特性，不适合飞行器。由西工大胡峪等人申请的美国专利NO.6/939,888(公开号GB939888(A))，提到的一种利用倾斜盘控制摆线桨偏心圆机构。该机构通过舵机控制侧板的倾斜角以及一系列的连杆传动，从而实现对桨叶俯仰角的控制。该控制机构具有极快的响应，较轻的重量，并成功运用于微型摆线桨无人机。但是该解决方案由于构件之间接触多，导致机械损失较大。韩国SeungYongMin,ChoongHeeLee和MyeongHumSeung等人于2015年发表的ExperimentalStudyofQuadrotorCyclocopter文章，提出了一种利用三舵机控制的摆线桨偏心圆定位控制机构。该机构利用舵机与机械结构精准控制偏心圆环的运动，简单可靠，是比较成功的摆线桨偏心圆控制机构之一。详情见SeungYongMin,ChoongHeeLee，MyeongHumSeung.“ExperimentalStudyofQuadrotorCyclocopter”《JournaloftheAmericanHelicopterSociety》,2015,60(3)。总之，对于现阶段存在的摆线桨矢量控制机构，要么结构庞大复杂，机械结构摩擦损失严重，要么就是机构响应慢很难实现瞬间可变的矢量推力。
技术实现思路
本专利技术为了解决现有技术的问题，提供了一种摆线桨偏心圆控制机构，是一种新型的、同时满足气动要求、振动要求的摆线桨矢量推力控制装置，具有更高的传动效率，结构简单、响应快、传动效率高、重量轻并且具备迅捷的响应。本专利技术包括转动盘、摆线桨旋转轴、舵机摇臂、舵机拉杆、桨叶支架、侧板、若干桨叶以及和桨叶数量对应的控制拉杆。所述的侧板上开有摆线桨旋转轴的安装孔，安装孔内有轴承，摆线桨旋转轴通过轴承固定在侧板的安装孔内，所述的转动盘套装在摆线桨主轴上。摆线桨旋转轴是摆线桨的主要承力部件，无刷电机转动经过传动系统传递至摆线桨旋转轴，进而带动摆线桨桨叶绕摆线桨旋转轴公转。所述的转动盘包括十字环、内环和外环，十字环的法兰凸台嵌入内环的凹槽内，外环的法兰凸台嵌入十字环的内壁上，外环与内环通过螺纹孔相连实现十字环的轴向定位；所述的转动盘的外环与摆线桨旋转轴通过轴承相连，转动盘中的十字环、外环与每一个控制拉杆之间均形成转动副。所述的转动盘外环通过轴间定位与舵机拉杆连接，舵机摇臂与舵机拉杆连接，外环、舵机拉杆与舵机摇臂组成了平行四边形机构。所述的桨叶支架套装在摆线桨旋转轴上并与摆线桨旋转轴相连，桨叶支架每个分支顶端通过轴承孔固定有桨叶，控制拉杆的两端分别设有尼龙球形铰套环，每个控制拉杆的一端通过尼龙球形铰套环与一个桨叶后缘处的金属铰头配合，另一端通过尼龙球形铰套环与十字环支点相连。所述的控制拉杆有四根，由合金钢杆以及套在合金钢杆两端的尼龙塑料球形铰套环组成。所述的桨叶有四片，采用轻木材料，外形为矩形，均布五根翼肋，沿桨叶展向的中心线开有双通槽，双通槽内埋有碳管，机构在运动过程中，通过控制拉杆带动后缘碳管从而使机翼绕前缘碳管做俯仰周期性运动。本专利技术有益效果在于：1、本专利技术从机械效率上来看，由于控制机构只有十字盘转动，而且各机构间无卡滞，因此相对于其他已有的控制机构来说，具有更高的传动效率。2、本专利技术机构具备迅捷的响应，无迟滞，当偏心距小范围变化时，桨叶俯仰角可迅速提高。3、本专利技术提出的摆线桨偏心圆控制机构具有结构简单、响应快、传动效率高和重量轻的优点。附图说明图1是摆线桨偏心圆控制机构俯视图。图2是摆线桨偏心圆控制机构的正视图。图3是控制摇臂及平行四边形机构的装配示意图。图4是转动盘爆炸示意图。图5是桨叶示意图。图6是旋转盘偏移到摆线桨旋转轴的右下方示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步说明。本专利技术一种具体实施方式如图1和图2所示，包括转动盘、摆线桨旋转轴1、舵机摇臂5、舵机拉杆6、桨叶支架4、侧板2、四个桨叶11以及和四个控制拉杆7。所述的侧板2为矩形，采用碳纤维材料。侧板2上开有摆线桨旋转轴的安装孔，安装孔内有轴承，摆线桨旋转轴1通过轴承固定在侧板2的安装孔内，所述的转动盘套装在摆线桨旋转轴1上。摆线桨旋转轴是摆线桨的主要承力部件，无刷电机转动经过传动系统传递至摆线桨旋转轴，进而带动摆线桨桨叶绕摆线桨旋转轴公转。所述的转动盘如图4所示，包括十字环8、内环9和外环10，十字环8的法兰凸台嵌入内环9的凹槽内，外环10的法兰凸台嵌入十字环8的内壁上，外环10与内环9通过螺纹孔相连实现十字环8的轴向定位。所述的转动盘的外环与摆线桨旋转轴通过轴承相连，十字环、外环与第一控制拉杆形成了第一转动副，十字环、外环与第二控制拉杆形成了第二转动副，十字环、外环与第三控制拉杆形成了第三转动副，十字环、外环与第四控制拉杆形成了第四转动副。所述的转动盘外环通过轴间定位与舵机拉杆连接，舵机摇臂与舵机拉杆连接，外环、舵机拉杆与舵机摇臂组成了平行四边形机构，如图3所示。舵机摇臂5上连接有舵机3。所述的桨叶支架套装在摆线桨旋转轴上并与摆线桨旋转轴相连，桨叶支架每个分支顶端通过轴承孔固定有桨叶，控制拉杆的两端分别设有尼龙球形铰套环，每个控制拉杆的一端通过尼龙球形铰套环与一个桨叶后缘处的金属铰头配合，另一端通过尼龙球形铰套环与十字环支点相连。所述的桨叶如图5所示，采用轻木材料，外形为矩形，均布五根翼肋，沿桨叶展向的中心线开有双通槽，双通槽内埋有碳管，机构在运动过程中，通过控制拉杆带动后缘碳管从而使机翼绕前缘碳管做俯仰周期性运动。本专利技术将转动盘通过轴间限位固定在旋转轴上，转动盘的外环通过轴承可实现在旋转轴上的旋转运动，转动盘的十字环、内环以及各旋转副组成平行四杆机构，并通过舵机摇臂与外环的铰接控制外环绕旋转轴的旋转，带动十字盘使得旋转轴与十字盘的相对位置发生改变，进而控制桨叶相对俯仰角。每个控制杆控制一个桨叶迎角，两端均铰接，十字环的卡槽结构限制了控制杆与十字环的相对运动，当摆线桨旋转时，十字环会随着摆线桨绕主轴同步旋转，不会出现机构卡滞。控制机构将在舵机的作用下发生位置改变，从而使旋转盘圆心位置相对于摆线桨旋转轴圆心将产生偏移现象，旋转盘的圆心同摆线桨旋转轴圆心之间的距离叫做偏心距。当偏心距为0时，桨叶有效迎角为0本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种摆线桨偏心圆控制机构，其特征在于：包括转动盘、摆线桨旋转轴、舵机摇臂、舵机拉杆、桨叶支架、侧板、若干桨叶以及和桨叶数量对应的控制拉杆；所述的侧板上开有摆线桨旋转轴的安装孔，安装孔内有轴承，摆线桨旋转轴通过轴承固定在侧板的安装孔内，所述的转动盘套装在摆线桨主轴上；所述的转动盘包括十字环、内环和外环，十字环的法兰凸台嵌入内环的凹槽内，外环的法兰凸台嵌入十字环的内壁上，外环与内环通过螺纹孔相连实现十字环的轴向定位；所述的转动盘的外环与摆线桨旋转轴通过轴承相连，转动盘中的十字环、外环与每一个控制拉杆之间均形成转动副；所述的转动盘外环通过轴间定位与舵机拉杆连接，舵机摇臂与舵机拉杆连接，外环、舵机拉杆与舵机摇臂组成了平行四边形机构；所述的桨叶支架套装在摆线桨旋转轴上并与摆线桨旋转轴相连，桨叶支架每个分支顶端通过轴承孔固定有桨叶，控制拉杆的两端分别设有尼龙球形铰套环，每个控制拉杆的一端通过尼龙球形铰套环与一个桨叶后缘处的金属铰头配合，另一端通过尼龙球形铰套环与十字环支点相连。

【技术特征摘要】
1.一种摆线桨偏心圆控制机构，其特征在于：包括转动盘、摆线桨旋转轴、舵机摇臂、舵机拉杆、桨叶支架、侧板、若干桨叶以及和桨叶数量对应的控制拉杆；所述的侧板上开有摆线桨旋转轴的安装孔，安装孔内有轴承，摆线桨旋转轴通过轴承固定在侧板的安装孔内，所述的转动盘套装在摆线桨主轴上；所述的转动盘包括十字环、内环和外环，十字环的法兰凸台嵌入内环的凹槽内，外环的法兰凸台嵌入十字环的内壁上，外环与内环通过螺纹孔相连实现十字环的轴向定位；所述的转动盘的外环与摆线桨旋转轴通过轴承相连，转动盘中的十字环、外环与每一个控制拉杆之间均形成转动副；所述的转动盘外环通过轴间定位与舵机拉杆连接，舵机摇臂与舵机拉杆连接，外环、舵机拉杆与舵机摇臂组成了平行四边形机...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾嘉楠，招启军，朱清华，冯旭碧，雷良，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32