共轴对旋螺旋桨飞行器的单驱动桨距同步调节装置及方法与流程

1.本发明涉及航空航天领域，具体是共轴对旋螺旋桨飞行器的单驱动桨距同步调节装置及方法。


背景技术：

2.共轴对旋螺旋桨飞行器由于不需要尾桨提供平衡扭矩，相比单旋翼直升机具有较小的体积，相比多旋翼飞行器，除了体积小之外，还具有较高的能量利用率，因此在航空拍摄、空中监视等多种应用领域中日益占据重要的地位。
3.现有共轴对旋螺旋桨飞行器的对转螺旋桨由同一轴线的内外轴上分别安装的转向相反、转速相同的螺旋桨构成。由于前后螺旋桨的转向相反，后桨可部分吸收由前桨引起的尾涡能量损失，这种对转螺旋桨可以平衡扭矩，提高推进效率。
4.但是，共轴对旋螺旋桨飞行器在工作过程中需要不断改变桨叶的桨距使对转螺旋桨在任何工况下都能以最佳桨叶角度工作。
5.现有技术通过三个作动器实现改变上下桨叶的桨叶角度的移动自由度以及其他两个转动自由度的调节，或者采用双驱动方式分别对前桨叶和后桨叶的桨叶角度进行单独调整。
6.这些方案难以实现通过单驱动或者单作动器的方式对共轴对转螺旋桨的前后桨叶的同步调整。


技术实现要素：

7.本发明的目的是提供共轴对旋螺旋桨飞行器的单驱动桨距同步调节装置，包括主调整座、前滑环、基座、前桨毂、前桨叶、后桨叶、前调整基座、后滑环、后调整基座、后桨毂、电机支架、第一转轴、第二转轴、前导向杆、后导向杆、变桨套、圆柱销、调整推杆、限位钢套。
8.所述主调整座的端面开设有螺纹孔，所述螺纹孔与丝杠的外螺纹配合，从而将丝杠连接在主调整座上。
9.所述主调整座和前滑环之间通过滚动轴承连接。
10.所述主调整座和前滑环在轴线方向可以共同移动，所述主调整座和前滑环可绕轴线相互转动。
11.所述主调整座的端面上开设有导向杆安装孔，所述导向杆安装孔用于安装导向杆。
12.所述基座与前桨毂同轴线。
13.所述基座内圆柱面与前桨毂外圆柱面之间安装有一组滚动轴承，滚动轴承之间装有钢套。
14.所述基座与前桨毂之间的滚动轴承的内圈通过两个锁紧螺母进行轴向限位，轴承外圈通过电机支架进行限位。
15.所述前桨毂上开设有若干第一通孔，所述第一通孔用于安装前桨叶。
16.所述前桨毂垂直于轴线的平面上开设有若干前导向杆安装孔。
17.所述前桨毂和第一转轴键连接。
18.所述前调整基座和后滑环之间通过滚动轴承连接。
19.所述前调整基座和后滑环在轴线方向可共同移动。所述前调整基座和后滑环可绕轴线相互转动。
20.所述前调整基座和后调整基座上均开设有调整推杆安装孔。
21.所述后桨毂上开设有若干第二通孔，所述第二通孔用于安装后桨叶。
22.所述后桨毂垂直于轴线的平面上开设有若干后导向杆安装孔。
23.所述后桨毂和第二转轴键连接。
24.所述电机支架用于安装伺服电机。
25.所述电机支架的端面开设有第三通孔，所述第三通孔与导向套配合，所述导向套与主调整座上安装的导向杆相配合，使主调整座仅能沿轴线方向滑动。
26.所述前导向杆穿过前桨毂上的前导向杆安装孔后与前调整基座连接，另一端与前滑环连接。
27.所述后导向杆的一端穿过后桨毂上的后导向杆安装孔后与后调整基座连接，另一端与后滑环连接。
28.所述变桨套与调整推杆通过销轴连接，并用卡圈防止销轴脱出。
29.所述变桨套与前桨叶、后桨叶通过圆柱销固定连接。
30.所述调整推杆的一端穿过前调整基座和后调整基座上的调整推杆安装孔，通过螺纹销与前调整基座和后调整基座连接；调整推杆另一端与前桨叶、后桨叶中的变桨套连接。
31.所述限位钢套分别安装在前桨叶、后桨叶与变桨套之间，限位钢套外凸部分与前桨毂、后桨毂内表面圆形平面接触，用于防止桨叶脱出。
32.进一步，调节装置工作时，伺服电机驱动丝杠转动，使主调整座移动，进而令前调整基座和后调整基座同步移动，实现前桨毂、后桨毂上的前桨叶、后桨叶同步转动。
33.进一步，所述前桨毂的外圆柱面沿圆周均布有多个相同尺寸的叶片组件安装孔，即第一通孔。
34.所述后桨毂外圆柱面沿圆周均布有多个相同尺寸的叶片安装孔，即第二通孔。
35.进一步，还包括花键套。
36.花键套与前桨毂固定，花键套内花键与
37.第一转轴外花键相配合，限制前桨毂和第一转轴周向相互转动，并通过卡圈对前桨毂和第一转轴的轴线方向限位。
38.所述前桨毂与第二转轴之间通过轴承连接，轴承起支撑作用。
39.所述后桨毂通过内花键与第二转轴上外花键配合。所述内花键用于限制后桨毂、第二转轴的相互转动。
40.所述前桨毂和后桨毂之间装有轴套，第二转轴尾部装有锁紧螺母，对后桨毂轴线位置限位。其中轴套一侧与支撑前桨毂的轴承内圈端面接触，另一侧与后桨毂内部端面接触，前桨毂和后桨毂互不干涉。
41.进一步，所述后导向杆两端分别与后滑环和后调整基座连接并通过内六角螺钉和六角螺母固连。
42.进一步，还包括弹性挡圈。
43.所述弹性挡圈对滚动轴承的轴线方向限位。
44.进一步，所述调整推杆安装孔形状包括直边椭圆。
45.进一步，所述调整推杆的一端通过螺纹销与前调整基座和后调整基座连接，另一端通过销轴、卡圈与前桨叶组件上的变桨套连接。
46.进一步，所述第一通孔、第二通孔周向均布。
47.共轴对旋螺旋桨飞行器的单驱动桨距同步调节装置的使用方法，包括以下步骤：
48.1)测量获得前桨叶、后桨叶的初始角度θ1、变桨套的长度l1、调整推杆的长度l2。
49.2)确定所需的调整后的叶片角度θ2。
50.3)计算调整前、后的前桨叶转轴轴线与前调整基座上安装螺纹销的圆孔轴线之间的距离，或者计算调整前、后的后桨叶转轴轴线与后调整基座上安装螺纹销的圆孔轴线之间的距离，即：
[0051][0052][0053]
4)计算前调整基座的移动距离l1和后调整基座的移动距离l2，即：
[0054]
l1＝l2＝x
2-x1(3)
[0055]
5)计算伺服电机应转动圈数n，即：
[0056][0057]
式中，p为丝杠导程。距离l＝l1＝l2；
[0058]
6)根据伺服电机应转动圈数n控制伺服电机转动，从而使主调整座移动，进而令前调整基座和后调整基座同步移动，实现前桨毂、后桨毂上的前桨叶、后桨叶同步转动。本发明的技术效果是毋庸置疑的，本发明的优点如下：
[0059]
1)用于驱动角度调整装置的原动件只有一个，耗能低，可靠性高；
[0060]
2)装置结构简单，可实现对同轴心的不同转轴或固定支座上叶片类部件角度的同步微调；
[0061]
3)机构整体对称，前后角度调整装置的各零件尺寸相同，角度调整的同步性好；
[0062]
4)机构导向性能好，调整精度高，转轴即使在高速旋转仍能保持良好的稳定性；
[0063]
5)本装置占用空间小，调节方便，可适用于多种复杂工况；
[0064]
6)本发明可以将叶片替换为刀具等零件，装置通用性更强，使用范围更广。
附图说明
[0065]
图1是本发明的斜视示意图；
[0066]
图2是图1的剖视图；
[0067]
图3是本发明主要机构的示意图；
[0068]
图4是前桨叶组件的结构示意图；
[0069]
图5是后滑环的结构示意图；
[0070]
图6是本发明主要机构的工作原理简图；
[0071]
图7是前桨叶组件的局部剖视图；
[0072]
图中：主调整座1、前滑环2、基座3、前桨毂4、前桨叶5、后桨叶6、前调整基座7、后滑环8、后调整基座9、后桨毂10、花键套11、电机支架12、第一转轴13、第二转轴14、前导向杆15、后导向杆16、变桨套17、圆柱销18、调整推杆19、限位钢套20、导向杆21、导向套22。
具体实施方式
[0073]
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不应该理解为本发明上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的保护范围内。
[0074]
实施例1：
[0075]
参见图1至图7，共轴对旋螺旋桨飞行器的单驱动桨距同步调节装置，包括主调整座1、前滑环2、基座3、前桨毂4、前桨叶5、后桨叶6、前调整基座7、后滑环8、后调整基座9、后桨毂10、电机支架12、第一转轴13、第二转轴14、前导向杆15、后导向杆16、变桨套17、圆柱销18、调整推杆19、限位钢套20。
[0076]
所述主调整座1的端面开设有螺纹孔，所述螺纹孔与丝杠的外螺纹配合，从而将丝杠连接在主调整座1上。
[0077]
所述主调整座1和前滑环2之间通过滚动轴承连接。
[0078]
所述主调整座1和前滑环2在轴线方向可以共同移动，所述主调整座1和前滑环2可绕轴线相互转动。
[0079]
所述主调整座1的端面上开设有导向杆安装孔，所述导向杆安装孔用于安装导向杆。
[0080]
所述基座3与前桨毂4之间的滚动轴承的内圈通过两个锁紧螺母进行轴向限位，轴承外圈通过电机支架进行限位；
[0081]
具体而言，所述基座3与前桨毂4同轴线，前桨毂4外圆柱面和基座3内圆柱面之间安装有一组滚动轴承，两个滚动轴承之间装有钢套，前桨毂4上加工有外螺纹，通过螺母对轴承内圈轴向限位，轴承外圈通过电机支架12端面限位，使前桨毂4仅能绕基座转动；
[0082]
所述前桨毂4上开设有若干第一通孔，所述第一通孔用于安装前桨叶5。
[0083]
所述前桨毂4垂直于轴线的平面上开设有若干前导向杆安装孔。
[0084]
所述前桨毂4和第一转轴13键连接。
[0085]
所述前调整基座7和后滑环8之间通过滚动轴承连接。
[0086]
所述前调整基座7和后滑环8在轴线方向可共同移动。所述前调整基座7和后滑环8可绕轴线相互转动。
[0087]
所述前调整基座7和后调整基座9上均开设有调整推杆安装孔。
[0088]
所述后桨毂10上开设有若干第二通孔，所述第二通孔用于安装后桨叶6。
[0089]
所述后桨毂10垂直于轴线的平面上开设有若干后导向杆安装孔。
[0090]
所述后桨毂10和第二转轴14键连接。
[0091]
所述电机支架12用于安装伺服电机。
[0092]
所述电机支架12的端面开设有第三通孔，所述第三通孔与导向套22配合，所述导向套22与主调整座1上安装的导向杆21相配合，使主调整座1仅能沿轴线方向滑动。
[0093]
所述前导向杆15穿过前桨毂4上的前导向杆安装孔后与前调整基座7连接，另一端与前滑环2连接。
[0094]
所述后导向杆16的一端穿过后桨毂10上的后导向杆安装孔后与后调整基座9连接，另一端与后滑环8连接。
[0095]
所述变桨套17与调整推杆19通过销轴连接，并用卡圈防止销轴脱出；
[0096]
所述变桨套17与前/后桨叶之间通过圆柱销18固定连接；
[0097]
所述调整推杆19的一端穿过前调整基座7和后调整基座9上的调整推杆安装孔，通过螺纹销与前调整基座7和后调整基座9连接；调整推杆19的另一端与前桨叶5、后桨叶6中的变桨套连接。
[0098]
所述限位钢套20安装在前/后桨叶与变桨套之间，前/后桨毂内表面在安装前/后桨叶通孔处加工有圆形平面，限位钢套外凸部分与前/后桨毂内表面圆形平面接触，用于防止桨叶脱出；
[0099]
调节装置工作时，伺服电机驱动丝杠转动，使主调整座1移动，进而令前调整基座7和后调整基座9同步移动，实现前桨毂4、后桨毂10上的前桨叶5、后桨叶6同步转动。
[0100]
所述前桨毂4的外圆柱面沿圆周均布有多个相同尺寸的叶片组件安装孔，即第一通孔。
[0101]
所述后桨毂10外圆柱面沿圆周均布有多个相同尺寸的叶片安装孔，即第二通孔。
[0102]
还包括花键套11。
[0103]
花键套11与前桨毂4固定，花键套11内花键与
[0104]
第一转轴13外花键相配合，限制前桨毂4和第一转轴13周向相互转动，并通过卡圈对前桨毂4和第一转轴13的轴线方向限位。
[0105]
所述前桨毂4与第二转轴14之间通过轴承连接，轴承起支撑作用。
[0106]
所述后桨毂10通过内花键与第二转轴14上外花键配合。所述内花键用于限制后桨毂10、第二转轴14的相互转动。
[0107]
所述前桨毂4和后桨毂10之间装有轴套，第二转轴尾部装有锁紧螺母，对后桨毂轴线位置限位。其中轴套一侧与支撑前桨毂的轴承内圈端面接触，另一侧与后桨毂内部端面接触，前桨毂4和后桨毂10互不干涉。
[0108]
所述后导向杆16两端分别与后滑环8和后调整基座9连接并通过内六角螺钉和六角螺母固连。
[0109]
还包括弹性挡圈。
[0110]
所述弹性挡圈对滚动轴承的轴线方向限位。
[0111]
所述调整推杆安装孔形状包括直边椭圆。
[0112]
所述调整推杆9的一端通过螺纹销与前调整基座7和后调整基座9连接，另一端通过销轴、卡圈与前桨叶组件上的变桨套17连接。
[0113]
所有调整推杆(9)都是一侧与前/后调整基座连接，另一个与前/后桨叶组件中的变桨套(17)连接；(调整推杆(9)没有与前/后桨叶直接连接，变桨套与前/后桨叶之间通过圆柱销固定连接)；
[0114]
前/后桨叶组件均包括：前/后桨叶、变桨套、限位钢套、圆柱销；(这些零件在调整过程中是一个整体，同时运动)。
[0115]
所述第一通孔、第二通孔周向均布。
[0116]
共轴对旋螺旋桨飞行器的单驱动桨距同步调节装置的使用方法，包括以下步骤：
[0117]
1)测量获得前桨叶5、后桨叶6的初始角度θ1、变桨套17的长度l1、调整推杆19的长度l2。
[0118]
2)确定所需的调整后的叶片角度θ2。
[0119]
3)计算调整前、后的前桨叶5/后桨叶6转轴轴线与前调整基座7/后调整基座9上安装螺纹销的圆孔轴线之间的距离x1、距离x2，即：
[0120][0121][0122]
若步骤1中测量的是前桨叶(5)的初始角度，则步骤3中计算得到的距离为前桨叶转轴轴线和对应前调整基座上安装螺纹销的圆孔轴线之间的距离。若步骤1中测量的是后桨叶(6)的初始角度，同理。即，当θ1、θ2为前桨叶初始角度、调整后的叶片角度时，x1、x2表示调整前、后的前桨叶转轴轴线与前调整基座上安装螺纹销的圆孔轴线之间的距离。当θ1、θ2为后桨叶初始角度、调整后的叶片角度时，x1、x2表示调整前、后的后桨叶转轴轴线与后调整基座上安装螺纹销的圆孔轴线之间的距离。
[0123]
4)计算前调整基座7的移动距离l1和后调整基座9的移动距离l2，即：
[0124]
l1＝l2＝x
2-x1(3)
[0125]
5)计算伺服电机应转动圈数n，即：
[0126][0127]
式中，p为丝杠导程。距离l＝l1＝l2；
[0128]
6)根据伺服电机应转动圈数n控制伺服电机转动，从而使主调整座1移动，进而令前调整基座7和后调整基座9同步移动，实现前桨毂4、后桨毂10上的前桨叶5、后桨叶6同步转动。
[0129]
实施例2：
[0130]
本实施例中共轴对转螺旋桨的前桨叶数量为6，后桨叶数量为4。所述共轴对旋螺旋桨飞行器的单驱动桨距同步调节装置包括：主调整座1、前滑环2、基座3、前调整基座7、后滑环8、后调整基座9、前导向杆15、后导向杆16、前桨叶5、后桨叶6、调整推杆19、电机支架12、前桨毂4、后桨毂10、电机支架12、第一转轴13、第二转轴14、变桨套17、圆柱销18、限位钢套20。
[0131]
桨距指的是直升机的旋翼或固定翼的螺旋桨旋转一周360度，向上或向前行走的距离。螺旋桨的桨叶都与旋转平面之间的倾角越大，桨距也越大，当桨叶角度与旋转平面角度为0时，桨距也为0。
[0132]
所述装置分为前倾角调节机构和后倾角调节机构，两者均由多个沿圆周方向均布的曲柄滑块机构组成，机构数量可根据实际需求调整；曲柄滑块机构中曲柄为变桨套，连杆为调整推杆，滑块分别为前调整基座、后调整基座。
[0133]
所述前桨毂4和后桨毂10上周向均布有多个通孔，用于安装叶片5；所述前桨毂4垂直于轴线平面上有三个前导向杆安装孔，其外圆柱面沿圆周均布有多个相同尺寸的叶片组
件5安装孔，所述前导向杆穿过前桨毂上的导向杆安装孔后与前调整基座7连接并通过内六角螺钉固定，所述花键套通过螺钉安装孔利用内六角螺钉与前桨毂固连，花键套内花键与第一转轴外花键相配合限制两者周向相互转动并利用卡圈对其轴线方向限位。
[0134]
所述后桨毂10垂直于轴线平面上设置有三个后导向杆安装孔，其外圆柱面沿圆周均布有多个相同尺寸的叶片安装孔，所述的后导向杆通过后桨毂上的后导向杆安装孔，后导向杆两端分别与后滑环8和后调整基座9连接并通过内六角螺钉固连；所述前桨毂4、后桨毂10分别与第一转轴和第二转轴键连接。
[0135]
所述前调整基座和后滑环之间通过滚动轴承连接，并用弹性挡圈对滚动轴承的轴线方向限位，前调整基座和后滑环在轴线方向可以共同移动，同时两者可绕轴线相互转动。
[0136]
所述主调整座和前滑环之间通过滚动轴承连接，并用弹性挡圈对滚动轴承的轴线方向限位，调整基座和前滑环在轴线方向可以共同移动，同时两者可绕轴线相互转动。
[0137]
所述前调整基座7和后调整基座9上的调整推杆19的安装孔形状为跑道形，调整推杆19一端穿过前调整基座7和后调整基座9上的调整推杆安装孔，通过螺纹销与前调整基座7和后调整基座9连接，调整推杆19另一端与变桨套17通过轴和卡圈连接。
[0138]
所述主调整座1的端面加工有螺纹孔，该内螺纹与丝杠外螺纹相互配合；所述主调整座1的端面上加工有导向杆安装孔，用于安装导向杆，导向杆与导向杆安装孔之间为紧配合。
[0139]
所述后桨叶6用于安装伺服电机，同时端面加工有通孔，通孔与导向套为紧配合，导向套与主调整座1上安装的导向杆相配合，使主调整座1仅能沿轴线方向滑动。
[0140]
通过伺服电机驱动丝杠转动，主调整座1实现了先后移动，进一步前调整基座和后调整基座同步移动，最终实现前桨毂、后桨毂上叶片的同步转动。
[0141]
调整步骤如下：
[0142]
步骤一：得到叶片的初始角度θ1和所需调整后的最终角度θ2，同时设曲柄长度为l1，连杆长度为l2；
[0143]
步骤二：由曲柄滑块机构尺寸参数以及角度θ1、θ2，求得曲柄滑块机构中的叶片的转轴与主调整座1之间的距离调整前后的距离x1、x2分别为：
[0144][0145][0146]
步骤三：根据步骤二所得距离值x1和x2，得到滑块移动距离l为：
[0147]
l＝x
2-x1[0148]
步骤四：由丝杠导程p即丝杠转动一圈，螺母移动的距离可知，转动所需角度伺服电机应转动圈数n为：
[0149][0150]
实施例3：
[0151]
共轴对旋螺旋桨飞行器的单驱动桨距同步调节装置，包括所述主调整座1、前滑环2、基座3、前桨毂4、前桨叶5、后桨叶6、前调整基座7、后滑环8、后调整基座9、后桨毂10、电机
支架12、第一转轴13、第二转轴14、前导向杆15、后导向杆16、变桨套17、圆柱销18、调整推杆19、限位钢套20。
[0152]
所述主调整座1的端面开设有螺纹孔，所述螺纹孔与丝杠的外螺纹配合，从而将丝杠连接在主调整座1上；
[0153]
所述主调整座1和前滑环2之间通过滚动轴承连接；
[0154]
所述主调整座1和前滑环2在轴线方向可以共同移动，所述主调整座1和前滑环2可绕轴线相互转动；
[0155]
所述主调整座1的端面上开设有导向杆安装孔，所述导向杆安装孔用于安装导向杆；
[0156]
所述基座3与前桨毂4同轴线；
[0157]
所述基座3内圆柱面与前桨毂4外圆柱面之间安装有一组滚动轴承，滚动轴承之间装有钢套；
[0158]
所述基座3与前桨毂4之间的滚动轴承的内圈通过两个锁紧螺母进行轴向限位，轴承外圈通过电机支架进行限位；
[0159]
所述前桨毂4上开设有若干第一通孔，所述第一通孔用于安装前桨叶5；
[0160]
所述前桨毂4垂直于轴线的平面上开设有若干前导向杆安装孔；
[0161]
所述前桨毂4和第一转轴13键连接。
[0162]
所述前调整基座7和后滑环8之间通过滚动轴承连接；
[0163]
所述前调整基座7和后滑环8在轴线方向可共同移动；所述前调整基座7和后滑环8可绕轴线相互转动；
[0164]
所述前调整基座7和后调整基座9上均开设有调整推杆安装孔；
[0165]
所述后桨毂10上开设有若干第二通孔，所述第二通孔用于安装后桨叶6；
[0166]
所述后桨毂10垂直于轴线的平面上开设有若干后导向杆安装孔；
[0167]
所述后桨毂10和第二转轴14键连接；
[0168]
所述电机支架12用于安装伺服电机；
[0169]
所述电机支架12的端面开设有第三通孔，所述第三通孔与导向套22配合，所述导向套22与调整座上安装的导向杆21相配合，使主调整座1仅能沿轴线方向滑动；
[0170]
所述前导向杆15穿过前桨毂4上的前导向杆安装孔后与前调整基座7连接，另一端与前滑环2连接；
[0171]
所述后导向杆16的一端穿过后桨毂10上的后导向杆安装孔后与后调整基座9连接，另一端与后滑环8连接；
[0172]
所述变桨套17与调整推杆19通过销轴连接，并用卡圈防止销轴脱出；
[0173]
所述变桨套17与前桨叶5、后桨叶6通过圆柱销18固定连接；
[0174]
所述调整推杆19的一端穿过前调整基座7和后调整基座9上的调整推杆安装孔，通过螺纹销与前调整基座7和后调整基座9连接；调整推杆19另一端与前桨叶5、后桨叶6中的变桨套连接；
[0175]
所述限位钢套20分别安装在前桨叶5、后桨叶6与变桨套之间，限位钢套20外凸部分与前桨毂4、后桨毂10内表面圆形平面接触，用于防止桨叶脱出。
[0176]
实施例4：
[0177]
共轴对旋螺旋桨飞行器的单驱动桨距同步调节装置，主要内容见实施例3，其中，调节装置工作时，伺服电机驱动丝杠转动，使主调整座1移动，进而令前调整基座7和后调整基座9同步移动，实现前桨毂4、后桨毂10上的前桨叶5、后桨叶6同步转动。
[0178]
实施例5：
[0179]
共轴对旋螺旋桨飞行器的单驱动桨距同步调节装置，主要内容见实施例3，其中，所述前桨毂4的外圆柱面沿圆周均布有多个相同尺寸的叶片组件安装孔，即第一通孔；
[0180]
所述后桨毂10外圆柱面沿圆周均布有多个相同尺寸的叶片安装孔，即第二通孔。
[0181]
实施例6：
[0182]
共轴对旋螺旋桨飞行器的单驱动桨距同步调节装置，主要内容见实施例3，其中，还包括花键套11；
[0183]
花键套11与前桨毂4固定，花键套11内花键与
[0184]
第一转轴13外花键相配合，限制前桨毂4和第一转轴13周向相互转动，并通过卡圈对前桨毂4和第一转轴13的轴线方向限位；
[0185]
所述前桨毂4与第二转轴14之间通过轴承连接，轴承起支撑作用；
[0186]
所述后桨毂10通过内花键与第二转轴14上外花键配合；所述内花键用于限制后桨毂10、第二转轴14的相互转动；
[0187]
所述前桨毂4和后桨毂10之间装有轴套，第二转轴尾部装有锁紧螺母，对后桨毂轴线位置限位；其中轴套一侧与支撑前桨毂的轴承内圈端面接触，另一侧与后桨毂内部端面接触，前桨毂4和后桨毂10互不干涉。
[0188]
实施例7：
[0189]
共轴对旋螺旋桨飞行器的单驱动桨距同步调节装置，主要内容见实施例3，其中，所述后导向杆16两端分别与后滑环8和后调整基座9连接并通过内六角螺钉和六角螺母固连。
[0190]
实施例8：
[0191]
共轴对旋螺旋桨飞行器的单驱动桨距同步调节装置，主要内容见实施例3，其中，还包括弹性挡圈；
[0192]
所述弹性挡圈对滚动轴承的轴线方向限位。
[0193]
实施例9：
[0194]
共轴对旋螺旋桨飞行器的单驱动桨距同步调节装置，主要内容见实施例3，其中，所述调整推杆安装孔形状包括直边椭圆。
[0195]
实施例10：
[0196]
共轴对旋螺旋桨飞行器的单驱动桨距同步调节装置，主要内容见实施例3，其中，所述调整推杆9的一端通过螺纹销与前调整基座7和后调整基座9连接，另一端通过销轴、卡圈与前桨叶组件上的变桨套17连接。
[0197]
实施例11：
[0198]
共轴对旋螺旋桨飞行器的单驱动桨距同步调节装置，主要内容见实施例3，其中，所述第一通孔、第二通孔周向均布；
[0199]
实施例12：
[0200]
实施例1-11所述共轴对旋螺旋桨飞行器的单驱动桨距同步调节装置的使用方法，
包括以下步骤：
[0201]
1)测量获得前桨叶5、后桨叶6的初始角度θ1、变桨套17的长度l1、调整推杆19的长度l2；
[0202]
2)确定所需的调整后的叶片角度θ2；
[0203]
3)计算调整前、后的前桨叶5转轴轴线与前调整基座7上安装螺纹销的圆孔轴线之间的距离，或者计算调整前、后的后桨叶6转轴轴线与后调整基座9上安装螺纹销的圆孔轴线之间的距离，即：
[0204][0205][0206]
式中，x1为调整前的距离；x2为调整后的距离；
[0207]
3)计算前调整基座7的移动距离l1和后调整基座9的移动距离l2，即：
[0208]
l1＝l2＝x
2-x1[0209]
4)计算伺服电机应转动圈数n，即：
[0210][0211]
式中，p为丝杠导程；距离l＝l1＝l2；
[0212]
5)根据伺服电机应转动圈数n控制伺服电机转动，从而使主调整座1移动，进而令前调整基座7和后调整基座9同步移动，实现前桨毂4、后桨毂10上的前桨叶5、后桨叶6同步转动。

技术特征：
1.共轴对旋螺旋桨飞行器的单驱动桨距同步调节装置，其特征在于：包括所述主调整座(1)、前滑环(2)、基座(3)、前桨毂(4)、前桨叶(5)、后桨叶(6)、前调整基座(7)、后滑环(8)、后调整基座(9)、后桨毂(10)、电机支架(12)、第一转轴(13)、第二转轴(14)、前导向杆(15)、后导向杆(16)、变桨套(17)、圆柱销(18)、调整推杆(19)、限位钢套(20)。所述主调整座(1)的端面开设有螺纹孔，所述螺纹孔与丝杠的外螺纹配合，从而将丝杠连接在主调整座(1)上；所述主调整座(1)和前滑环(2)之间通过滚动轴承连接；所述主调整座(1)和前滑环(2)在轴线方向可以共同移动，所述主调整座(1)和前滑环(2)可绕轴线相互转动；所述主调整座(1)的端面上开设有导向杆安装孔，所述导向杆安装孔用于安装导向杆；所述基座(3)与前桨毂(4)同轴线；所述基座(3)内圆柱面与前桨毂(4)外圆柱面之间安装有一组滚动轴承，滚动轴承之间装有钢套；所述基座(3)与前桨毂(4)之间的滚动轴承的内圈通过两个锁紧螺母进行轴向限位，轴承外圈通过电机支架进行限位；所述前桨毂(4)上开设有若干第一通孔，所述第一通孔用于安装前桨叶(5)；所述前桨毂(4)垂直于轴线的平面上开设有若干前导向杆安装孔；所述前桨毂(4)和第一转轴(13)键连接。所述前调整基座(7)和后滑环(8)之间通过滚动轴承连接；所述前调整基座(7)和后滑环(8)在轴线方向可共同移动；所述前调整基座(7)和后滑环(8)可绕轴线相互转动；所述前调整基座(7)和后调整基座(9)上均开设有调整推杆安装孔；所述后桨毂(10)上开设有若干第二通孔，所述第二通孔用于安装后桨叶(6)；所述后桨毂(10)垂直于轴线的平面上开设有若干后导向杆安装孔；所述后桨毂(10)和第二转轴(14)键连接；所述电机支架(12)用于安装伺服电机；所述电机支架(12)的端面开设有第三通孔，所述第三通孔与导向套(22)配合，所述导向套(22)与调整座上安装的导向杆(21)相配合，使主调整座(1)仅能沿轴线方向滑动；所述前导向杆(15)穿过前桨毂(4)上的前导向杆安装孔后与前调整基座(7)连接，另一端与前滑环(2)连接；所述后导向杆(16)的一端穿过后桨毂(10)上的后导向杆安装孔后与后调整基座(9)连接，另一端与后滑环(8)连接；所述变桨套(17)与调整推杆(19)通过销轴连接，并用卡圈防止销轴脱出；所述变桨套(17)与前桨叶(5)、后桨叶(6)通过圆柱销(18)固定连接；所述调整推杆(19)的一端穿过前调整基座(7)和后调整基座(9)上的调整推杆安装孔，通过螺纹销与前调整基座(7)和后调整基座(9)连接；调整推杆(19)另一端与前桨叶(5)、后桨叶(6)中的变桨套连接；所述限位钢套(20)分别安装在前桨叶(5)、后桨叶(6)与变桨套之间，限位钢套(20)外凸部分与前桨毂(4)、后桨毂(10)内表面圆形平面接触，用于防止桨叶脱出。
2.根据权利要求1所述的共轴对旋螺旋桨飞行器的单驱动桨距同步调节装置，其特征在于：调节装置工作时，伺服电机驱动丝杠转动，使主调整座(1)移动，进而令前调整基座(7)和后调整基座(9)同步移动，实现前桨毂(4)、后桨毂(10)上的前桨叶(5)、后桨叶(6)同步转动。3.根据权利要求1所述的共轴对旋螺旋桨飞行器的单驱动桨距同步调节装置，其特征在于：所述前桨毂(4)的外圆柱面沿圆周均布有多个相同尺寸的叶片组件安装孔，即第一通孔；所述后桨毂(10)外圆柱面沿圆周均布有多个相同尺寸的叶片安装孔，即第二通孔。4.根据权利要求1所述的共轴对旋螺旋桨飞行器的单驱动桨距同步调节装置，其特征在于：还包括花键套(11)；花键套(11)与前桨毂(4)固定，花键套(11)内花键与第一转轴(13)外花键相配合，限制前桨毂(4)和第一转轴(13)周向相互转动，并通过卡圈对前桨毂(4)和第一转轴(13)的轴线方向限位；所述前桨毂(4)与第二转轴(14)之间通过轴承连接，轴承起支撑作用；所述后桨毂(10)通过内花键与第二转轴(14)上外花键配合；所述内花键用于限制后桨毂(10)、第二转轴(14)的相互转动；所述前桨毂(4)和后桨毂(10)之间装有轴套，第二转轴尾部装有锁紧螺母，对后桨毂轴线位置限位；其中轴套一侧与支撑前桨毂的轴承内圈端面接触，另一侧与后桨毂内部端面接触，前桨毂(4)和后桨毂(10)互不干涉。5.根据权利要求1所述的共轴对旋螺旋桨飞行器的单驱动桨距同步调节装置，其特征在于：所述后导向杆(16)两端分别与后滑环(8)和后调整基座(9)连接并通过内六角螺钉和六角螺母固连。6.根据权利要求1所述的共轴对旋螺旋桨飞行器的单驱动桨距同步调节装置，其特征在于：还包括弹性挡圈；所述弹性挡圈对滚动轴承的轴线方向限位。7.根据权利要求1所述的共轴对旋螺旋桨飞行器的单驱动桨距同步调节装置，其特征在于：所述调整推杆安装孔形状包括直边椭圆。8.根据权利要求1所述的共轴对旋螺旋桨飞行器的单驱动桨距同步调节装置，其特征在于：所述调整推杆(9)的一端通过螺纹销与前调整基座(7)和后调整基座(9)连接，另一端通过销轴、卡圈与前桨叶组件上的变桨套(17)连接。9.根据权利要求1所述的共轴对旋螺旋桨飞行器的单驱动桨距同步调节装置，其特征在于：所述第一通孔、第二通孔周向均布。10.权利要求1至9任一项所述的共轴对旋螺旋桨飞行器的单驱动桨距同步调节装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：1)测量获得前桨叶(5)、后桨叶(6)的初始角度θ1、变桨套(17)的长度l1、调整推杆(19)的长度l2；2)确定所需的调整后的叶片角度θ2；3)计算调整前、后的前桨叶(5)转轴轴线与前调整基座(7)上安装螺纹销的圆孔轴线之间的距离，或者计算调整前、后的后桨叶(6)转轴轴线与后调整基座(9)上安装螺纹销的圆
孔轴线之间的距离，即：孔轴线之间的距离，即：式中，x1为调整前的距离；x2为调整后的距离；3)计算前调整基座(7)的移动距离l1和后调整基座(9)的移动距离l2，即：l1＝l2＝x
2-x1ꢀꢀꢀꢀ
(3)4)计算伺服电机应转动圈数n，即：式中，p为丝杠导程；距离l＝l1＝l2；5)根据伺服电机应转动圈数n控制伺服电机转动，从而使主调整座(1)移动，进而令前调整基座(7)和后调整基座(9)同步移动，实现前桨毂(4)、后桨毂(10)上的前桨叶(5)、后桨叶(6)同步转动。

技术总结
本发明公开共轴对旋螺旋桨飞行器的单驱动桨距同步调节装置及方法，装置包括主调整座(1)、前滑环(2)、基座(3)、前桨毂(4)、前桨叶(5)、后桨叶(6)、前调整基座(7)、后滑环(8)、后调整基座(9)、后桨毂(10)、电机支架(12)、第一转轴(13)、第二转轴(14)、前导向杆(15)、后导向杆(16)、变桨套(17)、圆柱销(18)、调整推杆(19)、限位钢套(20)；方法步骤为：计算伺服电机应转动圈数n，控制伺服电机转动，从而实现前桨毂(4)、后桨毂(5)上的前桨叶(5)和后桨叶(6)同步转动。本发明结构简单，可实现对同轴心的不同转轴或固定支座上叶片类部件角度的同步微调。调。调。


技术研发人员：谢志江 肖京平 严政 石万凯 孟龙 陆野 谢章 朱秀萍 张拓 钟昕昉 夏宁明
受保护的技术使用者：中国空气动力研究与发展中心空天技术研究所
技术研发日：2022.10.31
技术公布日：2023/5/10