一种多旋翼式无人机传动机构制造技术

本申请公开了一种多旋翼式无人机传动机构，发动机通过单向离合器与输入齿轮相连，输入齿轮与四个分流齿轮相啮合，分流齿轮分别通过膜片联轴器与动力传动轴相连，动力传动轴通过膜片联轴器与分支减速机构相连，分支减速机构包括伞齿轮减速器和行星齿轮减速器，动力传动轴连接于伞齿轮减速器，伞齿轮减速器连接于行星齿轮减速器，行星齿轮减速器连接于旋翼。本传动机构可实现大功率传递，可靠性高，通过改变每个分支旋翼的总距来实现机动飞行；相比于电机直驱多旋翼机，具有更高的效率，较小的控制难度，可实现具有更大载荷飞行，满足更多场景的应用；相比于同一量级单旋翼带尾减的直升机，具有更小的尺寸和存储空间，适合作为舰载机使用。载机使用。载机使用。

【技术实现步骤摘要】
一种多旋翼式无人机传动机构


[0001]本技术属于传动系统结构设计
，特别是涉及一种多旋翼式无人机传动机构。

技术介绍

[0002]多旋翼飞行器由于结构简单、操纵灵活、机动性能好而被广泛应用于侦察、巡逻、信息采集、指挥调度、高效搜救及抢险救灾等。但现有的多旋翼大多都是电机直驱旋翼，通过改变电机转速来控制飞行器的姿态，由于电池能量密度低，使得纯电的多旋翼无人机效率低且机载重量小，续航里程短，大大限制多旋翼往更多方向的应用和发展。
[0003]目前国内的多旋翼大多起飞重量在5kg～200kg左右，更大的起飞重量在国内基本属于空白，200kg以上的多旋翼使用纯电驱动是不太现实的，因为每台电动机需要较大的体积和重量，因此如采用100kw的发动机，最终可实现最大起飞重量530kg，除了自身的设备重量可以加100kg燃油，续航有5～6h，实用升限3000米，这样的性能可满足的应用场景就大大增加，比如物资运输抛投、电力巡线、地理测绘、察打一体等。而且多旋翼操作简单，相比同量级单旋翼带尾桨直升机所占空间小，适合做舰载机，满足海军装备的要求。
[0004]因此本技术设计了一款多旋翼的传动系统，该传动系统通过一台发动机动力输入，将发动机的功率进行四支分流，通过动力传动轴及膜片联轴器将功率传递至各分支旋翼，经过一级锥齿轮换向减速和一级行星齿轮减速，最终输出至旋翼端，该传动系统可以保持四个旋翼的转速相同，通过改变不同旋翼的总距来实现机动飞行，该传动具有效率高、传递功率高、减速比大等优点，由于发动机作为动力输入源可以使得飞行器具有大载重量和长航时，弥补了电动多旋翼的弊端和缺点。

技术实现思路

[0005]本技术目的在于通过提供一种多旋翼式无人机的传动机构，解决
技术介绍
中提出的纯电的多旋翼无人机效率低且机载重量小，续航里程短等问题。该传动机构可传递大功率、大减速比以及传动效率高等优点。每个旋翼的转速一致，两分支旋翼正转，两分支旋翼反转，此方法可用来抵消反扭矩，通过改变每个旋翼的总距来实现飞行器的机动飞行。
[0006]为了实现本技术目的，本技术公开了一种多旋翼式无人机传动机构，包括发动机、单向离合器、输入齿轮、分流齿轮、膜片联轴器、动力传动轴和分支减速机构；发动机通过单向离合器与输入齿轮相连，单向离合器用于防止旋翼反带发动机；输入齿轮与四个分流齿轮相啮合，分流齿轮处于均布状态，轴夹角为90
°
，四个分流齿轮两两之间的夹角为90
°
；分流齿轮分别通过膜片联轴器与动力传动轴相连，实现分支动力传递，膜片联轴器用于补偿轴向以及角度的偏差；动力传动轴通过膜片联轴器与分支减速机构相连，分支减速机构包括伞齿轮减速器和行星齿轮减速器，动力传动轴连接于伞齿轮减速器，伞齿轮减速器连接于行星齿轮减速器，行星齿轮减速器连接于旋翼；
[0007]发动机功率和转速通过单向离合器传递给输入齿轮，输入齿轮与四个分流齿轮同
时啮合，实现功率和转速的换向和分流；四个分流齿轮通过膜片联轴器与动力传动轴一端连接，实现功率和转速的远距离传递；动力传动轴另一端通过膜片联轴器与各分支的伞齿轮减速器相连，伞齿轮减速器再次实现功率换向和减速；伞齿轮减速器与行星齿轮减速器相连，功率和转速通过行星齿轮减速器实现大减速比同时增加行星架的扭矩，最终行星架通过桨毂将发动机转速和扭矩传递至旋翼桨叶，通过改变各桨叶总距来控制无人机飞行姿态。
[0008]进一步地，伞齿轮减速器包括分支输入齿轮和换向减速齿轮，分支输入齿轮和换向减速齿轮皆为伞齿轮，安装轴交角为90
°
，换向减速齿轮连接于行星齿轮减速器，行星齿轮减速器连接于旋翼。
[0009]进一步地，行星齿轮减速器包括定齿圈、四个行星轮、太阳轮以及行星架；定齿圈、四个行星轮、太阳轮以及行星架同轴设置；四个行星轮和太阳轮设置于定齿圈内部，且太阳轮处于中间，四个行星轮围绕太阳轮处于均布状态；行星轮两两夹角为90
°
，四个行星轮分别与行星架相连，四个行星轮将太阳轮的功率分流然后通过行星架将功率汇合输出。
[0010]进一步地，单向离合器采用楔块式离合器。
[0011]进一步地，输入齿轮与四个分流齿轮均为伞齿轮，材料为18Cr2Ni4WA，输入齿轮与分流齿轮之间采用增速传动，增速比为2
‑
3。
[0012]进一步地，膜片联轴器的补偿能力为轴向偏移补偿0～3mm，角度偏移补偿0～3
°
。
[0013]进一步地，动力传动轴的材料采用航空二系铝或者航空七系铝，轴外径35mm～45mm，壁厚1mm～1.5mm。
[0014]进一步地，分支输入齿轮和换向减速齿轮材料均采用18Cr2Ni4WA，热处理为渗碳淬火。
[0015]进一步地，定齿圈、行星轮以及太阳轮的材料均采用32Cr3Mo1V，热处理采用表面氮化处理，行星架的材料采用TC4钛合金；四个行星轮安装处于均布状态，实现功率的均载传递。
[0016]进一步地，同一对角线上两个分支的换向减速齿轮安装方向相同，不同对角上换向减速齿轮安装方向相反，用于实现旋翼转速的相反，平衡反扭矩，使飞行器保持稳定。
[0017]与现有技术相比，本技术的显著进步在于：1)该传动机构可实现大功率传递，可靠性高，通过改变每个分支旋翼的总距来实现机动飞行，相比于电机直驱多旋翼机，该传动机构具有更高的效率，较小的控制难度；2)由于该传动机构由发动机驱动，当采用100kW发动机作为动力输入，整机的最大起飞重量可达530kg～550kg，可携带100kg的燃油，因此可实现具有更大载荷飞行，续航里程也可达5h～6h，弥补了电动多旋翼的不足，可实现更多场景的应用；3)多旋翼机型相比于同一量级单旋翼带尾减的直升机，具有更小的尺寸和存储空间，适合作为舰载机使用，满足海军装备的需求，该起飞重量区间的飞机填补了国内外的空白。
[0018]为更清楚说明本技术的功能特性以及结构参数，下面结合附图及具体实施方式进一步说明。
附图说明
[0019]此处所说明的附图用来提供对本技术的进一步理解，构成本申请的一部分，
本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：
[0020]图1是一种多旋翼式无人机传动机构的整体示意图；
[0021]图2是功率分流传动机构示意图；
[0022]图3是分支减速机构1示意图；
[0023]图4是分支减速机构2示意图；
[0024]图5是行星齿轮减速器结构示意图；
[0025]图6是行星架结构示意图；
[0026]图中附图标记为：1、发动机，2、单向离合器，3、输入齿轮，4、分流齿轮，5、膜片联轴器，6、动力传动轴，7、分支输入齿轮，8、换向减速齿轮，9、定齿圈，10、行星轮，11、太阳轮，12、行星架。
具体实施方式
[0027]下面将结合本技术实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多旋翼式无人机传动机构，其特征在于，包括发动机(1)、单向离合器(2)、输入齿轮(3)、分流齿轮(4)、膜片联轴器(5)、动力传动轴(6)和分支减速机构；所述发动机(1)通过单向离合器(2)与输入齿轮(3)相连，所述单向离合器(2)用于防止旋翼反带发动机(1)；所述输入齿轮(3)与四个分流齿轮(4)相啮合，所述分流齿轮(4)处于均布状态，轴夹角为90
°
，四个分流齿轮(4)两两之间的夹角为90
°
；所述分流齿轮(4)分别通过膜片联轴器(5)与动力传动轴(6)相连，实现分支动力传递，所述膜片联轴器(5)用于补偿轴向以及角度的偏差；所述动力传动轴(6)通过膜片联轴器(5)与分支减速机构相连，分支减速机构包括伞齿轮减速器和行星齿轮减速器，动力传动轴(6)连接于伞齿轮减速器，伞齿轮减速器连接于行星齿轮减速器，行星齿轮减速器连接于旋翼。2.根据权利要求1所述的一种多旋翼式无人机传动机构，其特征在于，所述伞齿轮减速器包括分支输入齿轮(7)和换向减速齿轮(8)，分支输入齿轮(7)和换向减速齿轮(8)皆为伞齿轮，安装轴交角为90
°
，换向减速齿轮(8)连接于行星齿轮减速器，行星齿轮减速器连接于旋翼。3.根据权利要求1所述的一种多旋翼式无人机传动机构，其特征在于，所述行星齿轮减速器包括定齿圈(9)、四个行星轮(10)、太阳轮(11)以及行星架(12)；定齿圈(9)、四个行星轮(10)、太阳轮(11)以及行星架(12)同轴设置；四个行星轮(10)和太阳轮(11)设置于定齿圈(9)内部，且太阳轮(11)处于中间，四个行星轮(10)围绕太...

【专利技术属性】
技术研发人员：高鹏，闫卫平，杨红图，杨长盛，刘士明，王永辉，杨敏，
申请(专利权)人：中国人民解放军总参谋部第六十研究所，
类型：新型
国别省市：