一种机载螺旋桨动态拉力测量装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种机载螺旋桨动态拉力测量装置，属于测力技术领域，包括电动机，拉力传感器，螺旋桨，底板。螺旋桨设置有桨轴，桨轴上依次安装有两定位轴承，中间固定有长轴齿轮。电动机的转动依次通过短轴齿轮，传动齿轮，长轴齿轮传递给桨轴。拉力传感器通过其上的拉力传感器输出轴，与轴承的内圈紧密配合。轴承的外圈，和弹簧的一端连接在一起，且相互之间不可滑动，弹簧的另一端，和桨轴相连，桨轴的旋转运动带动弹簧旋转。本发明专利技术提供的螺旋桨动态拉力测量装置减少了螺旋桨反扭，旋转震动及电动机重量对拉力测量结果的影响，结构简单，成本较低，测量精度高，安装与维护方便。

【技术实现步骤摘要】
一种机载螺旋桨动态拉力测量装置
本专利技术涉及测力
，具体而言，涉及一种机载螺旋桨动态拉力测量装置。
技术介绍
不同状态下螺旋桨的拉力，是飞行器研究及设计过程中，一个重要的数据，螺旋桨的地面测试，需要对螺旋桨的拉力进行测量，而在一类机载动力测试飞行平台上，也需要对螺旋桨的拉力进行实时的测量，同时，对测量装置提出了更高的要求，如轻量化，高可靠性，高精确性。过去，对螺旋桨的拉力测试，多为地面的静拉力测试，测量装置结构比较复杂，不容易转移到机载的测试平台上，而且，由于螺旋桨旋转会带来比较大的震动及反扭力，力传感器与待测对象硬性连接的方式，容易造成力传感器数据测量不准。在中国公开专利[CN201710997476-一种无人机用螺旋桨动态拉力监测装置]中，采用的方案是，通过直线运动机构的设置，使机头推进系统能够沿着机身的轴向前后移动，而不会发生周向转动，能够实现在真实飞行条件下，螺旋桨的动态拉力的检测，但是，该方案中，拉力传感器布置在电动机的后部，实际测量的使整个推进系统的拉力而不是单独螺旋桨的拉力，且由于电动机质量大，推进系统的整体震动比较大。对拉力传感器的数据采集造成了比较大的影响，影响了测量的精度，导致测量的精度较低。而且，由于飞行过程中飞行器的姿态时刻在发生着改变，上述公开的专利没能考虑到飞行器姿态改变对拉力测量数值的影响，这进一步导致其采用的方案，测量的精度偏低。
技术实现思路
本专利技术提供了一种机载螺旋桨动态拉力测量装置，旨在改善现有的无人机螺旋桨动态拉力测试装置，由于电动机等推进系统部件自身重量大，工作过程中震动大以及飞行器姿态改变对测量结果的影响，导致测量精度较低的问题。本专利技术是这样实现的：一种机载螺旋桨拉力测试装置，包括电动机，拉力传感器，螺旋桨，底板；所述的螺旋桨设置有桨轴，所述的桨轴靠近螺旋桨部分，设置有第一定位轴承，远离螺旋的部分，设置有第二定位轴承，而在第一定位轴承和第二定位轴承中间，固定有长轴齿轮。所述的第一定位轴承安装在第一安装隔板上，所述的第二定位轴承安装在第二安装隔板上。两定位轴承的设置，限制了桨轴的方向，但不影响其旋转运动及在轴向上的运动。所述的传动齿轮和电动机，也安装在第一安装隔板和第二安装隔板之间。传动齿轮的设置，可以将电动机的原始转速增速或减速后传递到桨轴上，以更高效地利用电动机。所述的电动机的电机轴上安装有短轴齿轮，短轴齿轮与中间的传动齿轮啮合传递扭矩，传动齿轮最终与桨轴上的长轴齿轮啮合，带动桨轴旋转。所述的长轴齿轮，工作过程中，始终与传动齿轮保持接触，保证力传递的连续性。所述底板上，还设置有第三安装隔板，所述的第三安装隔板上，设置有拉力传感器，所述的拉力传感器一端安装有拉力传感器输出轴，所述的拉力传感器输出轴，与轴承的内圈紧密配合。所述的轴承的外圈，和弹簧的一端连接在一起，且相互之间不可滑动;所述的弹簧的另一端，和桨轴相连，桨轴的旋转运动带动弹簧旋转。由于轴承内圈和外圈可以比较自由地转动，故桨轴的旋转运动虽然带动了弹簧的旋转，但是该旋转运动不会传递给拉力传感器，从而避免了扭转对拉力传感器的影响，这里，拉力传感器只测量拉力。进一步地，所述的拉力传感器输出轴，与桨轴同轴线布置。同轴布置，测力更加精确，同时避免由于不同轴造成的结构震动。进一步地，所述的拉力传感器输出轴与轴承内圈的配合方式，可以是过盈配合，可以是在内圈上开孔拧螺丝，可以是拉力传感器输出轴和轴承内圈加工处匹配的螺纹，拉力传感器输出轴旋转安装于轴承内圈，并加螺丝胶。由于螺旋桨旋转产生拉力，带动桨轴向前运动，弹簧拉伸，所以拉力传感器输出轴与轴承内圈的配合，需保证一定的连接强度，旋转过程中不发生脱落。进一步地，所述的桨轴，多个相同齿数，相同模数的齿轮同方向紧凑地固定在桨轴上，因为定制长轴齿轮成本较高，所以在这里优选地，多个相同齿数，相同模数的齿轮同方向紧凑地固定在桨轴上，可以使用普通齿轮，达到特殊的长轴齿轮的技术效果，进一步减少了成本。进一步地，所述的第一安装隔板和第二安装隔板，其相隔距离为螺旋桨直径的5%-30%，申请人发现，当两安装隔板的相隔距离处于上述范围内时，能够较好地保持桨轴的方向，利用合理的结构设计来减少螺旋桨不完全平衡引起桨轴的震动。进一步地，所述的传动齿轮，数量小于10个，以减少中间级的功率损失。进一步地，所述的拉力传感器，附有姿态传感器，通过对飞行器当前姿态的读取，拉力传感器的实测拉力数据进行校正，得到更为精确的拉力值。进一步地，所述的弹簧的劲度系数范围为0.2N/mm–5N/mm，申请人经过实践发现，当弹簧的劲度系数属于上述范围内时，减震效果较好，拉力检测得到的数值比较精确。本专利技术提供了一种机载螺旋桨动态拉力测量装置，在这种机载螺旋桨拉力测试装置上有电动机，拉力传感器，螺旋桨，底板。螺旋桨设置有桨轴，桨轴上依次安装有两定位轴承，中间固定有长轴齿轮。电动机的转动依次通过短轴齿轮，传动齿轮，长轴齿轮传递给桨轴。拉力传感器通过其上的拉力传感器输出轴，与轴承的内圈紧密配合。轴承的外圈，和弹簧的一端连接在一起，且相互之间不可滑动，弹簧的另一端，和桨轴相连，桨轴的旋转运动带动弹簧旋转。工作过程是这样的：启动电动机，电动机的旋转运动依次通过电机短轴齿轮，传动齿轮，长轴齿轮传递给桨轴，桨轴旋转，带动螺旋桨转动，桨轴在两个定位轴承的限位作用下，沿着轴向向前运动，使弹簧拉伸，同时，也带动弹簧旋转。由于弹簧固定于轴承的外圈上，所以弹簧的拉力能够传递给轴承的内圈，而扭力不传递，这样，拉力传感器便可测得实际的拉力值，而排除了扭力的干扰，同时，弹簧受力拉伸，具有缓冲减震的效果，可以减少桨轴震动对测力的干扰。姿态传感器读取飞行器当前的姿态，通过补偿由于飞行器姿态角对拉力测量的误差，使输出的拉力值更加接近实际值。本专利技术提供的机载螺旋桨动态拉力测量装置，能够消除扭力及桨轴震动的干扰，更加精确地测量螺旋桨的拉力，同时，由于拉力传感器直接测量的是桨轴的拉力，降低了推进系统等部件自身重量，震动对测量结果精度的影响。而姿态传感器的引入，补偿了由于飞行器姿态角造成的拉力测量误差，使测量结果更加精确。本专利技术提供的机载螺旋桨动态拉力测量装置，结构简单，成本较低，测量精度高，安装与维护方便。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1：机载螺旋桨动态拉力测量装置总体的结构图；图2：轴承-弹簧-桨轴的连接示意图；图3：传动轴，长轴齿轮啮合示意图。附图标记汇总电动机1、传动齿轮11、短轴齿轮12、拉力传感器2、拉力传感器输出轴21、姿态传感器22，螺旋桨3、底板4、第一安装隔板41、第二安装隔板42、第三安装隔板43、第一定位轴承411、第二定位轴承421、桨轴5、长轴齿轮51、轴承6、弹簧7。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种机载螺旋桨动态拉力测量装置，包括电动机，拉力传感器，螺旋桨，底板；其特征在于：所述的螺旋桨设置有桨轴，所述的桨轴靠近螺旋桨部分，设置有第一定位轴承，远离螺旋的部分，设置有第二定位轴承，而在第一定位轴承和第二定位轴承中间，固定有长轴齿轮;所述的第一定位轴承安装在第一安装隔板上，所述的第二定位轴承安装在第二安装隔板上;所述的传动齿轮和电动机，也安装在第一安装隔板和第二安装隔板之间;所述的电动机的电机轴上安装有短轴齿轮，短轴齿轮与中间的传动齿轮啮合传递扭矩，传动齿轮最终与桨轴上的长轴齿轮啮合，带动桨轴旋转，所述的长轴齿轮，工作过程中，始终与传动齿轮保持接触;所述底板上，还设置有第三安装隔板，所述的第三安装隔板上，设置有拉力传感器，所述的拉力传感器一端安装有拉力传感器输出轴，所述的拉力传感器输出轴，与轴承的内圈紧密配合;所述的轴承的外圈，和弹簧的一端连接在一起，且相互之间不可滑动;所述的弹簧的另一端，和桨轴相连，桨轴的旋转运动带动弹簧旋转。

【技术特征摘要】
1.一种机载螺旋桨动态拉力测量装置，包括电动机，拉力传感器，螺旋桨，底板；其特征在于：所述的螺旋桨设置有桨轴，所述的桨轴靠近螺旋桨部分，设置有第一定位轴承，远离螺旋的部分，设置有第二定位轴承，而在第一定位轴承和第二定位轴承中间，固定有长轴齿轮;所述的第一定位轴承安装在第一安装隔板上，所述的第二定位轴承安装在第二安装隔板上;所述的传动齿轮和电动机，也安装在第一安装隔板和第二安装隔板之间;所述的电动机的电机轴上安装有短轴齿轮，短轴齿轮与中间的传动齿轮啮合传递扭矩，传动齿轮最终与桨轴上的长轴齿轮啮合，带动桨轴旋转，所述的长轴齿轮，工作过程中，始终与传动齿轮保持接触;所述底板上，还设置有第三安装隔板，所述的第三安装隔板上，设置有拉力传感器，所述的拉力传感器一端安装有拉力传感器输出轴，所述的拉力传感器输出轴，与轴承的内圈紧密配合;所述的轴承的外圈，和弹簧的一端连接在一起，且相互之间不可滑动;所述的弹簧的另一端，和桨轴相连，桨轴的旋转运动带动弹簧旋转。2.如权利要求1所述的一种机载螺旋桨动态拉力测...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈俊胤，
申请(专利权)人：陈俊胤，
类型：发明
国别省市：浙江,33