一种纵列式电动双旋翼无人机的传动机构的制作方法

本发明属于无人机技术领域，涉及一种纵列式电动双旋翼无人机的传动机构。

背景技术：

在无人机的发展过程中越来越倾向研发轻型、小型的同步旋翼无人机，其中双翼无人机为基础的研究对象，目前常用油动双旋翼无人机的作为同步传动方案的范本，具体是采用轴传动和齿轮箱传动组合型传动方式，但其中长距离传动需要借助长传动轴进行，传动轴存在弯曲变形的风险，并且该种传动方式油箱重量大，也不适用于轻型的电动双旋翼无人机结构。

而目前的轻型电动多旋翼无人机中，常用的传动方式为电机通过电调和一级齿轮传动直接进行减速后与旋翼总成进行连接，该结构电机体积小、且功率小，结构紧凑，但涉及多旋翼时，电机数量、减速齿轮数量与旋翼总成数量相同，导致制造成本高；并且多旋翼无人机电机直驱的方式存在各旋翼转速控制的同步性差的缺点，提高了飞行控制的难度。

技术实现要素：

本发明的解决的技术问题是现有技术中油动双旋翼无人机中长传动轴存在弯曲变形的问题，以及电动多旋翼无人机同步性差和成本高的问题，本发明目的在于提供一种简单、高效且适合轻载的纵列式电动双旋翼无人机的传动机构。

本发明采用的技术方案如下：

一种纵列式电动双旋翼无人机的传动机构，包括机架，以及设置在机架上的换向齿轮总成、前旋翼传动机构和后旋翼传动机构，所述换向齿轮总成位于机架中间位置，前旋翼传动机构从换向齿轮总成一侧连接换向齿轮总成，而后旋翼传动机构从换向齿轮总成另一侧连接换向齿轮总成，所述的换向齿轮总成可调节前旋翼传动机构和后旋翼传动机构张紧。

具体说明前旋翼传动机构和后旋翼传动机构的结构，采用皮带传动方式，所述前旋翼传动机构包括前旋翼大皮带轮、第一同步带以及前旋翼小皮带轮，前旋翼大皮带轮和前旋翼小皮带轮将第一同步带撑起；所述后旋翼传动机构包括后旋翼大皮带轮、第二同步带以及后旋翼小皮带轮，后旋翼大皮带轮和后旋翼小皮带轮将第二同步带撑起。

进一步说明传动机构的连接方式，所述前旋翼小皮带轮连接在换向齿轮总成顶部一侧，而后旋翼小皮带轮连接在换向齿轮总成顶部另一侧，所述前旋翼大皮带轮中心固定连接用于带动前旋翼转动的前旋翼主轴，所述后旋翼大皮带轮中心固定连接用于带动后旋翼转动的后旋翼主轴。

具体说明所述换向齿轮总成的结构，换向齿轮总成包括齿轮箱体和配套的齿轮箱上盖，以及在齿轮箱体和齿轮箱上盖内部空间设置的第一齿轮和第二齿轮，并且第一齿轮和第二齿轮相互啮合；所述第一齿轮的中心固定连接电机输出传动轴，所述电机输出传动轴向上固定连接在前旋翼小皮带轮的圆心处；所述第二齿轮的中心固定连换向输出传动轴，所述换向输出传动轴向上固定连接在后旋翼小皮带轮的圆心处，并且其向下连接电机。

为了实现换向齿轮总成自身的转动，所述换向齿轮总成底部为带孔圆盘型的定位底部，并且定位底部的中心为轴座连接处，换向齿轮箱转轴通入到轴座连接处进行转动连接，所述换向齿轮箱转轴通过螺栓固定连接在机架上；所述定位底部还设置有固定螺栓孔以及齿轮箱定位孔。

优选的，所述定位底部设置四组固定螺栓孔以及两组齿轮箱定位孔；其中齿轮箱定位孔设置在纵向中心线附近，而纵向中心线左右两侧旁侧设置固定螺栓孔。

每组齿轮箱定位孔还包括齿轮箱零位孔位、第一对应孔，第二对应孔以及第三对应孔；相配合的，每组固定螺栓孔也具有与零位定位孔、第一对应孔，第二对应孔以及第三对应孔的螺栓孔相配合的螺栓孔。

其中所述第一对应孔，第二对应孔以及第三对应孔分别为换向齿轮总成旋转9°、6°、3°所对应的定位孔。

相对应的，所述机架中部具有与固定螺栓孔相对应的机架螺栓孔，以及与齿轮箱定位孔相对应的机架定位孔。

在换向齿轮总成两侧机架上分别设置一个推动件，以帮助换向齿轮总成的转动，其中一侧的推动件靠近第一齿轮设置，而另一侧的推动件靠近第二齿轮设置。

进一步，所述推动件包括顶紧螺钉，锁紧螺母，固定螺栓轴套，螺栓紧固垫片，其中的固定螺栓轴套和螺栓紧固垫片固定在机架上，顶紧螺钉在这固定螺栓轴套和螺栓紧固垫片之间旋动穿梭，且顶紧螺钉通过锁紧螺母锁紧固定位置。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、本发明中的电机通过直驱换向齿轮总成，保证前后两旋翼的转动平稳，并且通过一级同步皮带传动，将电机的功率及转速降低到旋翼主轴所需要的转速，该传动方式效率高，电机直驱换向齿轮箱，齿轮箱一级直齿传动，实现旋转方向的换向，传动效率98％-99％，同步带传动效率98％-99.5％，组合的传递效率在96％-98.5％，同时减少了电机数量，节约了制造成本。

2、本发明中换向齿轮总成为可转动调节机构，通过换向齿轮总成转动使得与其连接的前旋翼传动机构和后旋翼传动机构张紧，而实现换向齿轮总成的转动调节是依靠其底部的定位孔和螺纹孔，定位孔用于确定转动夹角角度，而螺纹孔用于将转动后的换向齿轮总成定位固定，进而实现前旋翼传动机构和后旋翼传动机构持续张紧。

3、本发明中还设置了推动件，以帮助换向齿轮总成转动，考虑到旋翼传动机构和后旋翼传动机构是使用一段时间后才需要张紧的，那么换向齿轮总成会堆积油污或者生锈，导致换向齿轮总成转动困难，借助推动件从换向齿轮总成两侧共同的推力作用，可方便换向齿轮总成转动；同时也对形成和保持换向齿轮总成的转动夹角也具有帮助作用，以方便使用定位孔和螺栓孔进行定位固定。

附图说明

图1为本发明整体结构立体示意图；

图2为本发明整体结构俯视示意图；

图3为图2中部位置的局部示意图；

图4为图3中a-a视角的剖视示意图；

图5为本发明中换向齿轮箱的立体示意图；

图6为本发明中换向齿轮箱的仰视示意图；

图7为本发明中机架的俯视示意图；

图8为本发明中未扭转换向齿轮箱张紧前状态的示意图；

图9为本发明中扭转换向齿轮箱张紧后状态的示意图；

图10为本发明整体结构连接旋翼的立体示意图；

图中标记：1-前旋翼大皮带轮，2-第一同步带，3-前旋翼小皮带轮，4-后旋翼小皮带轮，5-第二同步带，6-后旋翼大皮带轮，7-后旋翼主轴，8-换向齿轮总成，9-推动件，10-前旋翼主轴，11-电机，12-机架，13-换向齿轮箱转轴，801-齿轮箱体，802-齿轮箱上盖，803-第一齿轮，804-垫片，805-深沟球轴承，806-油封，807-电机输出传动轴，808-第二齿轮，809-换向输出传动轴，810-轴座连接处，811-定位底部，812-零位螺栓孔，813-齿轮箱零位孔，814-第一对应孔，815-第二对应孔，816-第三对应孔，901-第一顶紧螺钉，902-第一锁紧螺母，903-第一固定螺栓轴套，904-第一螺栓紧固垫片，905-第二顶紧螺钉，906-第二锁紧螺母，907-第二固定螺栓轴套，908-第二螺栓紧固垫片，1201-机架螺栓孔，1202-机架定位孔，1203-转轴安装孔，1204-电机输出轴通孔。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。

如图1和图2所示，一种纵列式电动双旋翼无人机的传动机构，包括机架12，以及设置在机架上的换向齿轮总成8、前旋翼传动机构和后旋翼传动机构，其中前旋翼传动机构和后旋翼传动机构均与换向齿轮总成8传动连接，所述换向齿轮总成8位于机架12中间位置，如图3所示，前旋翼传动机构位于换向齿轮总成8一侧，而后旋翼传动机构位于换向齿轮总成8另一侧，所述的换向齿轮总成8可调节前旋翼传动机构和后旋翼传动机构张紧。

如图1所示，所述前旋翼传动机构包括前旋翼大皮带轮1、第一同步带2以及前旋翼小皮带轮3，前旋翼大皮带轮1和前旋翼小皮带轮3将第一同步带2撑起；相似的，所述后旋翼传动机构包括后旋翼大皮带轮6、第二同步带5以及后旋翼小皮带轮4，后旋翼大皮带轮6和后旋翼小皮带轮4将第二同步带5撑起。

所述前旋翼小皮带轮3连接在换向齿轮总成8顶部一侧，而后旋翼小皮带轮4连接在换向齿轮总成8顶部另一侧，如图1所示。

如图1所示，所述前旋翼大皮带轮1中心固定连接前旋翼主轴10，用于带动前旋翼转动，所述后旋翼大皮带轮6中心固定连接后旋翼主轴7，用于带动后旋翼转动，如图10所示。

如图3～5所示，所述换向齿轮总成8包括齿轮箱体801和配套的齿轮箱上盖802，以及在齿轮箱体801和齿轮箱上盖802内部空间设置的第一齿轮803和第二齿轮808，并且第一齿轮803和第二齿轮808相互啮合；其中第一齿轮803为主动齿轮，而第二齿轮808为从动齿轮。

如图4和图5所示，所述第一齿轮803的中心固定连接电机输出传动轴807，所述电机输出传动轴807向上伸出齿轮箱上盖802，并且电机输出传动轴807顶端固定连接在前旋翼小皮带轮3的圆心处；所述第二齿轮805的中心固定连换向输出传动轴809，所述换向输出传动轴809向上伸出齿轮箱上盖802，并且换向输出传动轴809顶端固定连接在后旋翼小皮带轮4的圆心处；另外所述第一齿轮803作为主动齿轮，其中心的电机输出传动轴807向下连接电机11。

如图4所示，所述换向齿轮总成8还包括保证齿轮和传动轴正常运转的部件和结构，包括垫片、深沟球轴承、油封，作为常用部件和常规结构，他们的具体结构和功能不再赘述，仅举例说明他们在换向齿轮总成8的位置设置方式，例如第一齿轮803的上下两侧均设置有垫片804，并且垫片804套设在电机输出传动轴807上，其中上部的垫片804上方还设置深沟球轴承805，而深沟球轴承805上方为油封806，同样的下部的垫片下方也设置深沟球轴承，而深沟球轴承下方为油封。

以上传动结构和连接方式可实现电机带动无人机的前后双翼同步转动，即通过电机11带动电机输出传动轴807转动，则与电机输出传动轴807固定连接的第一轮803和电机输出传动轴807顶部的前旋翼小皮带轮3同时进行转动，同步的，第一齿轮带动相互啮合的第二齿轮808，而第二齿轮的转动带动换向输出传动轴809以及换向输出传动轴809顶端的后旋翼小皮带轮4转动，从而保证了前旋翼小皮带轮3和后旋翼小皮带轮4的同步转动，就能保证无人机的前后双翼同步转动，后续进一步说明实现换向齿轮总成8调节前旋翼传动机构和后旋翼传动机构张紧的结构和连接方式。

如图4～6所示，所述换向齿轮总成8底部为带孔圆盘型的定位底部811，如图6所示，定位底部811的中心为轴座连接处810，用于连接换向齿轮箱转轴13，如图4所示，所述换向齿轮箱转轴13通过螺栓固定连接在机架12上，且换向齿轮箱转轴13顶部通入到轴座连接处810之中，使得换向齿轮总成8可以换向齿轮箱转轴13为支点进行扭转。

如图6所示，所述定位底部811还设置有固定螺栓孔以及齿轮箱定位孔，固定螺栓孔用于将换向齿轮总成8与机架12螺栓连接，而齿轮箱定位孔用于确定换向齿轮总成8转动角度。

优选设置四组固定螺栓孔以及两组齿轮箱定位孔；在定位底部811纵向中心线附近设置齿轮箱定位孔，而纵向中心线左右两侧旁侧设置固定螺栓孔。

每组齿轮箱定位孔均是多圆孔成群设置，如图6所示，齿轮箱零位孔813位于不转动状态的零位定位孔，而这组齿轮箱定位孔还包括第一对应孔814，第二对应孔815以及第三对应孔816；相配合的，每组固定螺栓孔也具有与零位定位孔、第一对应孔814，第二对应孔815以及第三对应孔816的螺栓孔相配合的螺栓孔，例如如图6所示的零位螺栓孔812对应着零位定位孔，以便于通过齿轮箱定位孔定位后，用螺栓将换向齿轮总成8与机架12固定连接。

作为优选的第一对应孔814，第二对应孔815以及第三对应孔816分别为换向齿轮总成8旋转9°、6°、3°所对应的定位孔，相配合的，每组固定螺栓孔也具有对应换向齿轮总成8旋转9°、6°、3°的螺栓孔。

相对应的，如图7所示，所述机架12中部具有机架螺栓孔1201和机架定位孔1202。

对应优选设置的四组固定螺栓孔也设置四组机架螺栓孔，每组机架螺栓孔内的圆孔沿着半径呈直线设置；对应优选设置的两组齿轮箱定位孔也设置两组机架定位孔，每组机架定位孔内的圆孔沿着半径呈直线设置。

例如，如图7所示，最外侧机架螺栓孔1201对应零位螺栓孔812设置，最外侧的机架定位孔1202对应齿轮箱零位孔813设置。

如图7所示，所述机架12上还预留有安装换向齿轮箱转轴13的转轴安装孔1203，而转轴安装孔1203旁侧还预留有电机输出轴通孔1204，以方便电机11输出端/电机输出传动轴807穿过，进而不会影响电机11与电机输出传动轴807的固定连接，电机输出轴通孔1204的内径大于电机11输出端/电机输出传动轴807的外径，保证换向齿轮总成8转动时，电机11输出端/电机输出传动轴807不会碰触机架。

其中电机11为现有技术，并且电机11通过吊挂支架与换向齿轮箱总成固定连接，其具体结构和通电运转方式不是本发明改进重点，进而不在赘述，如图7所示，所述机架12上预留有吊挂支架通过的腰孔，并且腰孔的尺寸预留出吊挂支架随换向齿轮箱总成转动的活动空间。

在换向齿轮总成位置确定后，即前旋翼小皮带轮和后旋翼小皮带轮相对位置确定后，如图8和9所示，张紧前后中心位置保持不变均为l1，前旋翼小皮带轮和前旋翼大皮带轮在张紧前的中心距离为l0，后旋翼小皮带轮和后旋翼大皮带轮在张紧前的中心距离也为l0，换向齿轮总成绕中心位置旋转角度r(r为3°、6°、9°)后，前旋翼小皮带轮和前旋翼大皮带轮在张紧前的中心距离为l2，后旋翼小皮带轮和后旋翼大皮带轮在张紧前的中心距离也为l2，这里尺寸l0＜l2，进而实现了同步带轮的微小张紧量。

以上转动结构和连接方式可实现换向齿轮总成8微小角度的扭转和定位，进而实现皮带张紧，而在使用中发现推动换向齿轮总成8比较困难，需要借助工具进行，因此采用推动件9帮助换向齿轮总成扭转角度。

如图3所示，在换向齿轮总成8两侧机架上分别设置一个推动件9，其中一侧的推动件靠近第一齿轮设置，这个推动件包括第一顶紧螺钉901，第一锁紧螺母902，第一固定螺栓轴套903，第一螺栓紧固垫片904，而另外一侧的推动件靠近第二齿轮设置，这个推动件包括第二顶紧螺钉905，第二锁紧螺母906，第二固定螺栓轴套907，第二螺栓紧固垫片908，其中的固定螺栓轴套和螺栓紧固垫片固定在机架上，顶紧螺钉在这固定螺栓轴套和螺栓紧固垫片之间旋动穿梭，且顶紧螺钉通过锁紧螺母锁紧固定位置。

换向齿轮总成8未固定时，可绕换向齿轮箱转轴13进行旋转，此时，在第一顶紧螺钉901和第二顶紧螺钉905的作用下，进行顶紧；旋转换向齿轮总成8绕换向齿轮箱转轴13旋转，前旋翼大皮带轮和前旋翼小皮带轮的中心距离发生变化，将第一同步带2张紧，同时后旋翼大皮带轮和后旋翼小皮带轮的中心距离发生变化，将第二同步带5张紧，然后换向齿轮总成与机架之间可通过固定螺栓进行连接固定。

以上为推动结构及其连接方式可实现帮助换向齿轮总成转动的功能，进而更好的实现传动机构的张紧。

如图10所示，本发明通过一个电机，及一个换向齿轮总成，两个皮带传动机构，这三部分共同降低电机的转速至旋翼主轴所需要转速，传递电机功率到两旋翼主轴，一个电机驱动前后双旋翼，使得前后双旋翼的同步性好，也降低了制造成本；其中采用两个传动机构进行传动可解决长传动轴存在弯曲变形的问题，同时解决了双翼无人机同步转动问题，而换向齿轮总成扭转可解决皮带传动在长久使用后皮带容易松弛的问题，同时使用推动件解决换向齿轮转动困难问题。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。