[發明專利]一種全差動共軸直升機操縱機構

有效

• 申請號: 201410588691.1
• 申請日: 2014-10-28
• 公開（公告）號: CN104401482A
• 公開（公告）日: 2015-03-11
• 發明（設計）人: 郭希娟;蒙小剛;黃天宇
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: B64C11/34
• 分類號: B64C11/34;B64C27/59
• 代理公司: 石家莊一誠知識產權事務所 13116
• 代理人: 續京沙

技術領域

本發明涉一種共軸直升機的操縱機構。

背景技術

三槳葉共軸直升機目前有俄羅斯卡莫夫系列等，主要為載人重型直升機，但由于其輸入機構為復雜的操縱推桿以及上自動傾斜器與槳轂之間有復雜的過渡搖臂裝置，所以整體機構要占據很大空間，不利于三槳葉操縱機構的小型化，而且輸入機構的空間結構不對稱，也不利于實現自動化控制，即現有的三槳葉共軸直升機的操縱機構不利于應用到三槳葉小型共軸無人機的操縱機構中。

發明內容

本發明的目的在于提供一種結構簡單緊湊、操縱精度更加精確、無需過渡搖臂及復雜的下操縱桿的全差動共軸直升機操縱機構。

本發明主要包括：上下槳轂、變距拉桿、防扭臂、防扭臂支座、上下傾斜盤、連桿、固定臺和內、外軸電機控制部分。其中，三個均勻布置的變距拉桿A的兩端分別通過球鉸連接上槳轂的轉動鉸支臂和外旋轉環，構成RSS支鏈，防扭臂A的一端通過轉動副與防扭臂支座A連接，該防扭臂A的另一端通過球鉸與外旋轉環連接，構成RRS支鏈，上述防扭臂支座固定在設在上下槳轂中間的內軸上；上傾斜盤由上述內旋轉環和外旋轉環組成，其中內旋轉環通過球鉸軸承連接在上述內軸上，內旋轉環與外旋轉環之間通過環狀滾動軸承連接；下傾斜盤包括旋轉環和不旋轉環，不旋轉環通過球鉸軸承連接在外軸上，該外軸套在上述內軸上，旋轉環和不旋轉環之間通過環狀滾動軸承連接；三個均勻布置的連桿的兩端分別通過球鉸連接上傾斜盤和下傾斜盤，構成SS支鏈；在上下傾斜盤之間，防扭臂B的一端通過球鉸與上述內旋轉環連接，該防扭臂B的另一端通過轉動副與固定在上述外軸上的防扭臂支座B連接，三個均布的變距拉桿B的兩端通過球鉸分別與固定在上述上下傾斜盤中間的外軸上的下槳轂的轉動鉸支臂和上述旋轉環連接，防扭臂C通過轉動副與固定在下漿轂下面外軸上的防扭臂支座C連接，該防扭臂C的另一端通過球鉸與上述旋轉環連接；防扭臂D和三個液壓助力器按90度均勻分布，其中三個液壓助力器的兩端通過球鉸分別與上述不旋轉環和固定臺連接，防扭臂D的一端通過球鉸與上述不旋轉環連接，該防扭臂D的另一端通過轉動副與固定臺連接；所述內外軸電機控制部分包括設在上述固定臺下面的內外軸電機，該內外軸電機分別通過傳動裝置與上述內軸和外軸連接，所述內、外軸電機控制部分還能夠使用一個電機通過正反太陽齒輪和電機的錐齒輪嚙合實現傳動。

運動時，通過三個液壓助力器控制不旋轉環的運動姿態與總距，不旋轉環帶動外軸的轉動，外軸帶動下槳轂并通過防扭臂B、C帶動內旋轉環和不旋轉環逆時針旋轉，內軸的轉動帶動上槳轂并通過防扭臂A帶動外旋轉環順時針轉動。不旋轉環姿態的改變帶動內旋轉環和旋轉環姿態的改變，由于上下旋轉環姿態的改變引起RSS支鏈繞變距鉸的上下轉動產生變距。而由于旋轉環和不旋轉環的姿態的改變可以使上、下變距拉桿繞槳轂產生軸向運動使其產生變距。在通過內外軸的正反轉實現槳轂的正反轉，從而實現槳葉的周期變距。當中間的液壓助力器保持一定長度后，兩側的其中一個液壓助力器改變長度時可使得傾斜盤左右傾斜實現左右飛行的功能，當兩側的液壓助力器長度不變，中間的液壓助力器長度變化時，可以實現前后飛行功能。而在總距的變化時，可使三個液壓助力器伸縮相同的長度，則可使得旋轉環和不旋轉環上升或下降相同的高度。由于傾斜姿態的改變與三個液壓助力器長度的改變相關，可以通過編程控制三個液壓助力器長度來控制旋轉環和不旋轉環的姿態，從而可以實現自動控制。

本發明與現有技術相比具有如下優點：

1、結構簡單緊湊，可以應用為小型三槳葉共軸無人機的自動操縱機構。

2、下輸入機構為3-SPS+PS+RRS并聯機構，由于下輸入無復雜操縱推桿和過渡搖臂裝置，在操縱精度上更加精確。

3、三個液壓助力器與防扭臂均勻分布夾角為90°，只需通過改變3個液壓助力器的長度即可實現自動傾斜器產生傾斜或上升運動，便于自動控制。

附圖說明

圖1是本發明的結構示意簡圖。

圖2是圖1A-A的剖視圖。

圖中：1-上槳轂、2-轉動鉸支臂、3-防扭臂A支座、4-變距拉桿A、5-防扭臂A、6-外旋轉環、7-內旋轉環、8-下槳轂、9-防扭臂C支座、10-防扭臂C、11-旋轉環、12-不旋轉環、13-防扭臂D、14-防扭臂D支座、15-固定平臺、16-內、外軸電機、17-液壓助力器、18-連桿、19-變距拉桿B、20-轉動鉸支臂、21-防扭臂B支座、22-防扭臂B、23-外軸、24-內軸、25-球鉸軸承、26-環狀滾動軸承、27-球鉸軸承、28-環狀滾動軸承。

具體實施方式

在圖1和圖2所示的共軸直升機操縱機構示意圖中，三個均勻布置的變距拉桿A4的兩端分別通過球鉸連接外旋轉環6和上槳轂1中的轉動鉸支臂2，構成RSS支鏈，防扭臂A5的一端通過轉動副與防扭臂A支座3連接，該防扭臂A的另一端通過球鉸與外旋轉環6連接，構成RRS支鏈，上述防扭臂支座A固定在設在上下槳轂中間的內軸24上；上傾斜盤由上述外旋轉環和內旋轉環7組成，其中內旋轉環通過球鉸軸承25連接在上述內軸上，內旋轉環與外旋轉環之間通過環狀滾動軸承26連接；下傾斜盤由旋轉環11和不旋轉環12組成，不旋轉環通過球鉸軸承27連接在外軸23上，該外軸套在上述內軸上，旋轉環和不旋轉環之間通過環狀滾動軸承28連接，三個均勻布置的連桿18的兩端分別通過球鉸連接上傾斜盤和下傾斜盤，構成SS支鏈；在上下傾斜盤之間，防扭臂B22的一端通過球鉸與上述內旋轉環連接，該防扭臂B的另一端通過轉動副與固定在上述外軸上的防扭臂B支座B21連接，三個均布的變距拉桿B19的兩端通過球鉸分別與上述旋轉環和固定在上述上下傾斜盤中間的外軸上的下槳轂8中的轉動鉸支臂20連接，防扭臂C10通過轉動副與固定在下槳轂下面外軸上的防扭臂C支座9連接，該防扭臂C的另一端通過球鉸與上述旋轉環連接；三個均布的液壓助力器17的兩端通過球鉸分別與上述不旋轉環和固定臺15連接，防扭臂D10的一端通過球鉸與上述不旋轉環連接，該防扭臂D的另一端通過轉動副14與固定臺連接；內、外軸電機16設在上述固定臺下面，分別通過傳動裝置與上述內軸和外軸連接。