一种用于无人机的动力测试机构的制作方法

1.本实用新型涉及无人机动力平台领域，尤其涉及一种用于无人机的动力测试机构。


背景技术：

2.随着全球环境的恶化，人们更倾向于使用清洁能源，电力是目前相对清洁并且能够可大规模使用的能源，如电动汽车一样，纯电动无人机已经成为一种趋势。电动无人机的动力系统可以分为电机、电调、电池、螺旋桨四个部分，它们构成了电动无人机的心脏，源源不断地为无人机输送动能。无人机动力系统中电机、电调与螺旋桨协同工作，任何一部分都会影响动力系统的效率，因此，对于无人机动力系统各项参数的测试则显得尤为重要，这是衡量无人机质量的重要指标，目前应用于无人机动力系统的测试装置的功能性都很单一，对于无人机的拉力、推力测试都需要逐一测试，不具备综合性动力测试的条件，使得无人机动力系统的拉力、功耗与效率、动机功耗与效率、螺旋桨桨效这些数据采集较为分散和凌乱，不能实现数据的统一采集，操作起来十分不便；综上所述，需要对现有的无人机动力系统测试装置的构造进行改进和升级，使得无人机动力系统数据采集更加集中，同时还能够保证数据采集的准确性，解决实际操作中的问题和弊端。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的是提供了一种适用于无人机、航模的动力系统在静态或者动态下的拉力、推力测试，并且可以同时测量动力系统的拉力、功耗与效率、动机功耗与效率、螺旋桨桨效数据，从而满足无人机动力系统完备的数据采集，保证数据采集准确性，以便给无人机的动力分析提供数据支撑，操作更加简单方便，功能更加完善的动力测试机构。
4.本实用新型的技术方案为：一种用于无人机的动力测试机构，其特征在于：包括底座、测试台直立撑架、固定底板、第一直线轴承、测试主轴、电机安装底座、电机、螺旋桨、扭力臂、扭矩传感器安装板、扭矩传感器、第二直线轴承、拉力传感器安装板、拉力传感器和传感器连接轴承，所述测试台直立撑架位于底座的上部，所述测试台直立撑架与底座为固定连接，所述固定底板位于测试台直立撑架的顶部，所述固定底板与测试台直立撑架为固定连接，所述第一直线轴承位于固定底板的上部，所述第一直线轴承与固定底板为固定连接，所述固定底板上还设有电调安装板，所述电调安装板位于固定底板的底部，所述电调安装板与固定底板为固定连接，所述测试主轴位于第一直线轴承的中部，所述测试主轴贯穿第一直线轴承为固定连接，所述电机安装底座位于测试主轴的一端，所述电机安装底座与测试主轴为固定连接，所述电机位于电机安装底座的一侧，所述电机与电机安装底座为可拆卸连接，所述螺旋桨位于电机的一侧，所述螺旋桨与电机为可拆卸连接，所述扭力臂位于固定底板的下部，所述扭力臂的一端穿过电调安装板、固定底板并与测试主轴连接，所述扭矩传感器安装板位于固定底板下部的靠近测试台直立撑架的位置处，所述扭矩传感器安装板与固定底板为固定连接，所述扭矩传感器位于扭矩传感器安装板的下部，所述扭矩传感器
与扭矩传感器安装板为固定连接，所述第二直线轴承位于靠近扭力臂底部的位置处，所述第二直线轴承与扭力臂为固定连接，所述拉力传感器安装板位于远离扭矩传感器的测试台直立撑架的另一侧，所述拉力传感器安装板与测试台直立撑架为固定连接，所述拉力传感器位于拉力传感器安装板的一侧，所述拉力传感器与拉力传感器安装板为固定连接，所述传感器连接轴承位于拉力传感器的中部，所述传感器连接轴承与拉力传感器为固定连接，并且所述传感器连接轴承的一侧与测试主轴连接。
5.进一步，所述底座为带有斜坡支撑支架的结构。
6.进一步，所述电调安装板为多个长圆孔镂空板。
7.进一步，所述第二直线轴承上还设有导向轴，所述导向轴位于第二直线轴承的内侧，所述导向轴的一端穿过第二直线轴承并与扭矩传感器连接。
8.进一步，所述传感器连接轴承上还设有拉力传感器螺栓，所述拉力传感器螺栓位于传感器连接轴承的顶部位置处，所述拉力传感器螺栓与传感器连接轴承为固定连接。
9.进一步，所述测试台直立撑架上还设有电功率采集盒和数据采集盒，所述电功率采集盒和数据采集盒分别位于测试台直立撑架的两侧，所述电功率采集盒和数据采集盒均与测试台直立撑架为固定连接。
10.本实用新型的有益效果在于：该动力测试机构适用于无人机、航模的动力系统在静态或者动态下的拉力、推力测试，该装置的结构思路清晰，可以同时测量动力系统的拉力、功耗与效率、动机功耗与效率、螺旋桨桨效数据，从而满足无人机动力系统完备的数据采集，保证数据采集准确性，以便给无人机的动力分析提供数据支撑，操作更加简单方便，功能更加完善。
附图说明
11.图1为本实用新型的主视图。
12.图2为本实用新型的侧面结构示意图。
13.图3为本实用新型的电调安装板结构示意图。
14.其中：1、底座
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2、测试台直立撑架
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3、固定底板
15.4、第一直线轴承
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5、电调安装板
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6、测试主轴
16.7、电机安装底座
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8、电机
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9、螺旋桨
17.10、扭力臂
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11、扭矩传感器安装板
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12、扭矩传感器
18.13、第二直线轴承
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14、导向轴
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15、拉力传感器安装板
19.16、拉力传感器
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17、传感器连接轴承
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18、拉力传感器螺栓
20.19、电功率采集盒
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20、数据采集盒
具体实施方式
21.下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做出简要说明。
22.如图1、图2、图3所示一种用于无人机的动力测试机构，其特征在于：包括底座1、测试台直立撑架2、固定底板3、第一直线轴承4、测试主轴6、电机安装底座7、电机8、螺旋桨9、扭力臂10、扭矩传感器安装板11、扭矩传感器12、第二直线轴承13、拉力传感器安装板15、拉力传感器16和传感器连接轴承17，所述测试台直立撑架2位于底座1的上部，所述测试台直
立撑架2与底座1为固定连接，所述固定底板3位于测试台直立撑架2的顶部，所述固定底板3与测试台直立撑架2为固定连接，所述第一直线轴承4位于固定底板3的上部，所述第一直线轴承4与固定底板3为固定连接，所述固定底板3上还设有电调安装板5，所述电调安装板5位于固定底板3的底部，所述电调安装板5与固定底板3为固定连接，所述测试主轴6位于第一直线轴承4的中部，所述测试主轴6贯穿第一直线轴承4为固定连接，所述电机安装底座7位于测试主轴6的一端，所述电机安装底座7与测试主轴6为固定连接，所述电机8位于电机安装底座7的一侧，所述电机8与电机安装底座7为可拆卸连接，所述螺旋桨9位于电机8的一侧，所述螺旋桨9与电机8为可拆卸连接，所述扭力臂10位于固定底板3的下部，所述扭力臂10的一端穿过电调安装板5、固定底板3并与测试主轴6连接，所述扭矩传感器安装板11位于固定底板3下部的靠近测试台直立撑架2的位置处，所述扭矩传感器安装板11与固定底板3为固定连接，所述扭矩传感器12位于扭矩传感器安装板11的下部，所述扭矩传感器12与扭矩传感器安装板11为固定连接，所述第二直线轴承13位于靠近扭力臂10底部的位置处，所述第二直线轴承13与扭力臂10为固定连接，所述第二直线轴承13上还设有导向轴14，所述导向轴14位于第二直线轴承13的内侧，所述导向轴14的一端穿过第二直线轴承13并与扭矩传感器12连接，所述拉力传感器安装板15位于远离扭矩传感器12的测试台直立撑架2的另一侧，所述拉力传感器安装板15与测试台直立撑架2为固定连接，所述拉力传感器16位于拉力传感器安装板15的一侧，所述拉力传感器16与拉力传感器安装板15为固定连接，所述传感器连接轴承17位于拉力传感器16的中部，所述传感器连接轴承17与拉力传感器16为固定连接，并且所述传感器连接轴承17的一侧与测试主轴6连接，所述传感器连接轴承17上还设有拉力传感器螺栓18，所述拉力传感器螺栓18位于传感器连接轴承17的顶部位置处，所述拉力传感器螺栓18与传感器连接轴承17为固定连接，所述测试台直立撑架2上还设有电功率采集盒19和数据采集盒20，所述电功率采集盒19和数据采集盒20分别位于测试台直立撑架2的两侧，所述电功率采集盒19和数据采集盒20均与测试台直立撑架2为固定连接。所述底座1为带有斜坡支撑支架的结构。所述电调安装板5为多个长圆孔镂空板。
23.工作方式：该动力测试机构适用于无人机、航模的动力系统在静态或者动态下的拉力、推力测试，整套机构主要包括底座1、测试台直立撑架2、固定底板3、第一直线轴承4、测试主轴6、电机安装底座7、电机8、螺旋桨9、扭力臂10、扭矩传感器安装板11、扭矩传感器12、第二直线轴承13、拉力传感器安装板15、拉力传感器16和传感器连接轴承17；底座1采用带有斜坡支撑支架的结构，形成三角支撑结构，使得整体的支撑更加结实牢固，在固定底板3的底部装有一个电调安装板5，该电调安装板5采用多个长圆孔镂空板，便于散热以及固定底板3的固定和调整；其中，传感器连接轴承17上还设有拉力传感器螺栓18，该拉力传感器16的顶端通过拉力传感器螺栓18并与拉力传感器安装板15固定在测试台直立撑架2的一侧，而拉力传感器16的另一端则是利用螺钉并与拉力传感器安装板15固定在一起，该拉力传感器16、传感器连接轴承17和拉力传感器螺栓18构成了第一刚体组件，用于无人机动力系统的拉力测试；该测试主轴6的一端与传感器连接轴承17连接在一起，并且测试主轴6上固定有防止测试轴向震动的第一直线轴承4，而测试主轴6的另一端穿过第一直线轴承4并由螺栓固定，该测试主轴6、第一直线轴承4和传感器连接轴承17构成了第二刚体组件，用于无人机动力系统的动力传导；扭矩传感器12的一端与扭矩传感器安装板11通过螺栓固定在测试台直立撑架2上，扭矩传感器12的另一端通过第二直线轴承13以及第二直线轴承13上
装有的导向轴14，并与扭力臂10的一端连接在一起，该扭矩传感器安装板11和扭矩传感器12则是用于无人机动力系统的扭力测试。
24.螺旋桨9在电机8的带动下，旋转产生拉力和扭力，其拉力通过第一直线轴承4来传递给拉力传感器16，而扭力通过第二直线轴承13来传递给扭矩传感器12，并把数据发送到电功率采集盒19和数据采集盒20，最后由电功率采集盒19和数据采集盒20发送到数据采集系统，数据采集系统实时传递到无人机测试台软件系统并显示和记录。
25.一、拉力测试过程：当螺旋桨9在电机8的带动下，旋转产生的气动拉力，通过测试主轴6、第一直线轴承4和传感器连接轴承17构成的第二刚体组件传递给由拉力传感器16、传感器连接轴承17和拉力传感器螺栓18构成的第一刚体组件，并最终传递给拉力传感器16，并把数据发送到电功率采集盒19和数据采集盒20，再由电功率采集盒19和数据采集盒20发送到数据采集系统。
26.二、扭矩测试过程：当螺旋桨9在电机8的带动下，同样产生扭力f，其扭矩的获得是通过m＝f
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l，l是力臂，该力臂系数是系统已给的，旋转产生扭力时，把扭力通过螺旋桨9传递给扭力臂10，接着，扭力臂10的扭矩传递给扭矩传感器12，扭矩传感器12计算扭力和已知力臂的乘积，便得到螺旋桨9的扭矩，并把数据发送到电功率采集盒19和数据采集盒20，再由电功率采集盒19和数据采集盒20发送到数据采集系统。
27.此外，这款无人机动力测试系统和平台，还可以安装不同的测试装置来实现不同内容测试的需求，通过空速管实时测量空速；通过气压计实时测试相应环境的气压值；通过光电转速计实时测试电机转速；通过温度传感器实时检测测试的电机温度；通过可以搭载无人机无线传输模块，进行上述所有数据的无线传输给计算机。
28.三、测试的过程如下：
29.第一步、测试台上电：将测试台的电源适配器接入测试台，一般为12v，并将测试台数据线连接到配套的usb串口线上，然后接到电脑。蓝色电源指示灯会亮起。并在数秒后闪烁为正常状态。系统初始化完成后蜂鸣器会“嘀”三声，表示设备已经运行。
30.第二步、连接测试台：在测试台上电后，根据本电脑上连接测试台的串口线的端口号，选择正确端口后点连接。软件会自动获取测试台的信息和参数，并显示实时数据。
31.第三步、检查测试台参数：测试前应查看油门行程以校准油门，油门区间的有效值为1000～2000代表pwm输出的占空比，但是设置油门是按百分比设置的，实际输出的pwm＝油门设置量
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(油门区间最大值-油门区间最小值)；查看设置电机的极对数，也就是极数/2，电机极对数根据电机参数设置，为保证转速正确，请核对电机的参数进行填写，极对数＝电机极数/2；更换不同的电机和电调进行测试，其测试环境是6s锂电池，电压一般在23.5v以上，axi电机，进行拉力传感器校准、扭矩传感器校准、测试台电压校准、测试台电流校准及其它显示参数是否正常，包括油门、电机转速、电机温度、空速，气压是否正确。
32.第四步、安装上螺旋桨，整体进行测试：将油门推到80％左右，查看电机效率是否能达到90％，稳定状态不超过91％，观察拉力是否在2kg左右。如果上述都满足，则测试台硬件和系统软件都正常，在误差可控的范围内，满足应用需求。
33.该装置的结构思路清晰，适用于无人机、航模的动力系统在静态或者动态下的拉力、推力测试，可以同时测量动力系统的拉力、功耗与效率、动机功耗与效率、螺旋桨桨效数据，从而满足无人机动力系统完备的数据采集，保证数据采集准确性，以便给无人机的动力
分析提供数据支撑，操作更加简单方便，功能更加完善。
34.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”、“顶部”、“底部”、“端部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
35.以上对本实用新型的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本实用新型的专利涵盖范围之内。