一种舵机舱及装载有该舵机舱的可调方向的旋翼机构

1.本实用新型涉及无人机技术领域，尤其涉及一种舵机舱及装载有该舵机舱的可调方向的旋翼机构。


背景技术：

2.目前，绝大部分可调方向的旋翼机构结构复杂、稳定性差，且一款可调方向的旋翼机构的安装部件一般需要与特定的无人机结构相匹配，不具备广泛的适用性。


技术实现要素：

3.为解决现有技术的不足，本实用新型提出一种舵机舱及装载有该舵机舱的可调方向的旋翼机构。该旋翼机构结构简单，具有易制备、易维护的特点，此外，其应用还具有不受限于无人机本身机型限制的特点。
4.本实用新型解决所述技术问题的技术方案是：设计一种舵机舱，其特征在于，该舵机舱(1)由两部分构成，第一部分为位于其后端的上部、内部带容纳腔的腔体结构，第二部分为位于其下部与前端的上部、提供支撑与增加强度的筋板结构；具体的，腔体结构的底部的前端往前衔接有支撑底板，在支撑底板的上表面的中部垂直设置有上加强板，上加强板的后侧面衔接在腔体结构的前侧面上；在腔体结构的底部的后端到支撑底板的底部的前端之间的位置的左、右两侧对称的各设置有一道下加强板，上加强板与下加强板平行，且上加强板在空间上位于两道下加强板的中间的位置；在腔体结构的右侧壁上开有后端带槽口的矩形孔，在其左侧壁上设置有水平朝向腔体外侧的凸出部，在该凸出部的中部设置有圆形孔。
5.进一步的，设计一种可调方向的旋翼机构，其特征在于，该旋翼机构包括如上所述的舵机舱(1)，还包括电机(2)、自锁桨(3)、电机座(4)、碳片(5)、舵机(6)、舵臂(7)、销子(8)、簧片(9)、法兰轴承、方碳杆(16)；
6.自锁桨(3)通过其内部螺纹固定安装在电机(2)的带有螺纹的输出轴上；电机(2)的底部通螺丝固定在碳片(5)的表面上，该螺丝从电机座(4)的底面装入，依次贯穿电机座(4)、碳片(5)，末端位于电机(2)的底部的内侧，将电机(2)与碳片(5)、电机座(4)固定在一起；碳片(5)的下表面通过螺丝与螺母固定在电机座(4)的上表面；
7.电机座(4)为近似“n”型的结构，其顶部为一平台，平台下部的两个支撑边平行，其一侧的支撑边较另一侧短，在较长的支撑边的下部设置有通孔，在较短的支撑边的内侧的中部通过螺丝与螺母安装有舵臂(7)，舵臂(7)与所述两个支撑边平行；舵臂(7)的下部设置有通孔，通孔的一侧以朝向垂直舵臂(7)的方向固定设置有套筒结构，且在该套筒结构的内表面上设置有一圈内锯齿；
8.舵机(6)通过粘合的方式固定设置在舵机舱(1)的腔体结构内，舵机(6)的输出轴朝向舵机舱(1)的开有矩形孔的一侧；舵机(6)的输出轴套装在舵臂(7)的套筒结构内并通过螺丝与舵臂(7)固定连接，套筒结构的内锯齿与舵机(6)的输出轴上的外锯齿啮合连接；
9.法兰轴承安装在舵机舱(1)的圆形孔的内侧，销子(8)穿过法兰轴承、舵机舱(1)的圆形孔以及电机座(4)的较长的支撑边的下部的通孔，将舵机舱(1)的设置有圆形孔的一侧与电机座(4)的较长的支撑边的下部连接，销子(8)的末端安装有簧片(9)；舵机(6)的输出轴的轴线与销子(8)的轴线位于同一直线上，且与舵机舱(1)的下加强板在空间上垂直；
10.方碳杆(16)的一端设置在舵机舱(1)的下部的两道下加强板内，通过粘合的方式与舵机舱(1)固定，方碳杆(16)的另一端通过粘合的方式固定在载体机翼上。
11.与现有技术相比较,本实用新型的有益效果是：本实用新型设计的舵机舱，不但为舵机的安装与传动提供了结构基础，并且考虑了与载体机翼的连接，为其广泛的应用性奠定了基础，此外，其筋板结构的设计，在保证强度与支撑力的前提下，使其重量尽可能的小；结合自行设计的电机座，并在电机座与电机之间设置了碳片，使得旋翼机构不仅具有可调方向的特性，同时具有拆装方便、结构稳定的特点。本实用新型设计的可调方向的旋翼机构可以创造性的应用到任意的两轴、三轴、四轴垂直起降固定翼上，具有应用范围广的优势。
附图说明
12.图1为本实用新型一种舵机舱的一种实施例的立体结构示意图。
13.图2为图1中的舵机舱结构的后视结构示意图。
14.图3为图1中的舵机舱结构的左视结构示意图。
15.图4为图1中的舵机舱结构的右视结构示意图。
16.图5为图1中的舵机舱结构的俯视结构示意图。
17.图6为图1中的舵机舱结构的仰视结构示意图。
18.图7为本实用新型一种可调方向的旋翼机构一种实施例的整体结构示意图。
19.图8为本实用新型一种可调方向的旋翼机构一种实施例的舵机结构示意图。
20.附图中：1—舵机舱；2—电机；3—自锁桨；4—电机座；5—碳片；6—舵机；7—舵臂；8—销子；9—簧片；12—m3螺母；13—12cmm3杯头螺丝；14—m2螺母；15—8cmm2杯头螺丝；16—方碳杆；17—4cmm2圆头螺丝；18—碳杆固定器。
具体实施方式
21.下面结合具体实施例和说明书附图对本实用新型内容进行进一步阐述。
22.本实用新型提供一种舵机舱，该舵机舱(1)由两部分构成，第一部分为位于其后端的上部、内部带容纳腔的腔体结构，第二部分为位于其下部与前端的上部、提供支撑与增加强度的筋板结构；具体的，腔体结构的底部的前端往前衔接有支撑底板，在支撑底板的上表面的中部垂直设置有上加强板，上加强板的后侧面衔接在腔体结构的前侧面上，上加强板的上侧面为斜面；在腔体结构的底部的后端到支撑底板的底部的前端之间的位置的左、右两侧对称的各设置有一道下加强板，上加强板与下加强板平行，且上加强板在空间上位于两道下加强板的中间的位置。在腔体结构的右侧壁上开有后端带槽口的矩形孔，在其左侧壁上设置有水平朝向腔体外侧的凸出部，在该凸出部的中部设置有圆形孔，该圆形孔的内侧设置为圆形阶梯凹槽。为了减轻重量，在腔体结构、支撑底板、上加强板三者的衔接处以及下加强板与腔体结构、支撑底板的衔接处均设置有倒角。此外，在两道下加强板的底面的后端衔接有两个相对的且水平朝内(以两下加强板的中间为内)的卡位片，在两道下加强板
的后侧面与底面的衔接处设置有倒角。并且，在腔体结构的后侧面上设置有容许舵机(6)的信号线与供电线通过的孔洞。
23.进一步的，本实用新型提供一种可调方向的旋翼机构，该旋翼机构包括如上所述的舵机舱(1)，还包括电机(2)、自锁桨(3)、电机座(4)、碳片(5)、舵机(6)、舵臂(7)、销子(8)、簧片(9)、法兰轴承、方碳杆(16)。
24.自锁桨(3)通过其内部螺纹固定安装在电机(2)的带有螺纹的输出轴上。电机(2)的底部通螺丝(作为一种实施例，可采用6cmm3杯头螺丝)固定在碳片(5)的表面上，该螺丝从电机座(4)的底面装入，依次贯穿电机座(4)、碳片(5)，末端位于电机(2)的底部的内侧，将电机(2)与碳片(5)、电机座(4)固定在一起。碳片(5)的下表面通过螺丝(作为一种实施例，可以采用四颗12cmm3杯头螺丝，附图标记为13)与螺母(作为一种实施例，可以采用四颗m3螺母，附图标记为12)固定在电机座(4)的上表面。碳片(5)可增加电机座(4)的强度以及电机(2)与电机座(4)之间的隔热。
25.电机座(4)为近似“n”型的结构，其顶部为一平台，平台下部的两个支撑边平行，其一侧的支撑边较另一侧短，在较长的支撑边的下部设置有通孔，在较短的支撑边的内侧的中部通过螺丝(作为一种实施例，可采用8cmm2杯头螺丝，附图标记为15)与螺母(作为一种实施例，可采用m2螺母，附图标记为14)安装有舵臂(7)，舵臂(7)与所述两个支撑边平行。舵臂(7)的下部设置有通孔，通孔的一侧以朝向垂直舵臂(7)的方向固定设置有套筒结构，且在该套筒结构的内表面上设置有一圈内锯齿。
26.舵机(6)通过粘合的方式固定设置在舵机舱(1)的腔体结构内，舵机(6)的输出轴朝向舵机舱(1)的开有矩形孔的一侧；舵机(6)的输出轴套装在舵臂(7)的套筒结构内并通过螺丝(作为一种实施例，可采用4cmm2圆头螺丝，附图标记为17)与舵臂(7)固定连接(舵机(6)的输出轴的顶面的中间设置有内凹的螺纹孔)，套筒结构的内锯齿与舵机(6)的输出轴上的外锯齿啮合连接。
27.法兰轴承安装在舵机舱(1)的圆形孔的内侧，销子(8)穿过法兰轴承、舵机舱(1)的圆形孔以及电机座(4)的较长的支撑边的下部的通孔，将舵机舱(1)的设置有圆形孔的一侧与电机座(4)的较长的支撑边的下部连接，销子(8)的末端安装有簧片(9)。销子(8)与法兰轴承孔洞契合，减小转动时的摩擦。舵机(6)的输出轴的轴线与销子(8)的轴线位于同一直线上，且与舵机舱(1)的下加强板在空间上垂直。
28.方碳杆(16)的一端设置在舵机舱(1)的下部的两道下加强板内，通过粘合的方式与舵机舱(1)固定，方碳杆(16)的另一端通过粘合的方式固定在载体机翼上。进一步的，作为一种实施例，方碳杆(16)的固定在载体机翼上的一端上设置有中部带有方形槽口的片状的碳杆固定器(18)，碳杆固定器(18)的方形槽口套装在方碳杆(16)上且通过粘合的方式固定连接，碳杆固定器(18)的朝向方碳杆(16)的侧面通过粘合的方式与载体机翼固定连接。碳杆固定器(18)增加方碳杆(16)与机翼的粘接面积，增加旋翼机构与机翼连接的稳定性。
29.作为一种实施例，舵机舱(1)与电机座(4)均可以通过3d打印的方式获得，选择合适的3d打印材料，可以获得不同性能与重量的部件，以满足不同的应用场景需要。
30.作为一种实施例，方碳杆(16)的横截面尺寸为10mm*10mm。
31.所述碳片(5)是碳纤维增强环氧树脂复合材料，该复合材料是将同一方向排列的碳素纤维使用树脂浸润硬化形成的碳纤维板材，具有拉伸强度高、耐腐蚀性、抗震性、抗冲
击性等良好性能，具有高强、轻质的特点。
32.作为一种实施例，电机(2)采用郎宇(sunnysky)的x2216
‑ⅲ
kv880x-固定翼系列(三代)。
33.作为一种实施例，舵机(6)采用kingmaxhobby的km1703md型号。
34.本实用新型的原理与流程：该旋翼机构的电机(2)、自锁桨(3)固定在电机座(4)上，电机座(4)与舵机(6)的输出轴固定连接，舵机(6)通过信号线接收其它控制部件的调控，当有方向调控指令传达时，舵机(6)按照指令按工作，使电机座(4)发生一定角度的偏转，从而使固定在电机座(4)上的电机(2)、自锁桨(3)的朝向发生改变，自锁桨(3)产生的推力方向也随之改变。
35.本实用新型内容未述及之处适用于现有技术。

技术特征：
1.一种舵机舱，其特征在于，该舵机舱(1)由两部分构成，第一部分为位于其后端的上部、内部带容纳腔的腔体结构，第二部分为位于其下部与前端的上部、提供支撑与增加强度的筋板结构；具体的，腔体结构的底部的前端往前衔接有支撑底板，在支撑底板的上表面的中部垂直设置有上加强板，上加强板的后侧面衔接在腔体结构的前侧面上；在腔体结构的底部的后端到支撑底板的底部的前端之间的位置的左、右两侧对称的各设置有一道下加强板，上加强板与下加强板平行，且上加强板在空间上位于两道下加强板的中间的位置；在腔体结构的右侧壁上开有后端带槽口的矩形孔，在其左侧壁上设置有水平朝向腔体外侧的凸出部，在该凸出部的中部设置有圆形孔。2.根据权利要求1所述的一种舵机舱，其特征在于，上加强板的上侧面为斜面。3.根据权利要求1所述的一种舵机舱，其特征在于，该圆形孔的内侧设置为圆形阶梯凹槽。4.根据权利要求1所述的一种舵机舱，其特征在于，在腔体结构、支撑底板、上加强板三者的衔接处以及下加强板与腔体结构、支撑底板的衔接处均设置有倒角。5.根据权利要求1所述的一种舵机舱，其特征在于，在两道下加强板的底面的后端衔接有两个相对的且水平朝内的卡位片。6.根据权利要求1所述的一种舵机舱，其特征在于，在两道下加强板的后侧面与底面的衔接处设置有倒角。7.根据权利要求1所述的一种舵机舱，其特征在于，在腔体结构的后侧面上设置有容许舵机(6)的信号线与供电线通过的孔洞。8.一种可调方向的旋翼机构，其特征在于，该旋翼机构包括如权利要求1-7任一项所述的舵机舱(1)，还包括电机(2)、自锁桨(3)、电机座(4)、碳片(5)、舵机(6)、舵臂(7)、销子(8)、簧片(9)、法兰轴承、方碳杆(16)；自锁桨(3)通过其内部螺纹固定安装在电机(2)的带有螺纹的输出轴上；电机(2)的底部通螺丝固定在碳片(5)的表面上，该螺丝从电机座(4)的底面装入，依次贯穿电机座(4)、碳片(5)，末端位于电机(2)的底部的内侧，将电机(2)与碳片(5)、电机座(4)固定在一起；碳片(5)的下表面通过螺丝与螺母固定在电机座(4)的上表面；电机座(4)为近似“n”型的结构，其顶部为一平台，平台下部的两个支撑边平行，其一侧的支撑边较另一侧短，在较长的支撑边的下部设置有通孔，在较短的支撑边的内侧的中部通过螺丝与螺母安装有舵臂(7)，舵臂(7)与所述两个支撑边平行；舵臂(7)的下部设置有通孔，通孔的一侧以朝向垂直舵臂(7)的方向固定设置有套筒结构，且在该套筒结构的内表面上设置有一圈内锯齿；舵机(6)通过粘合的方式固定设置在舵机舱(1)的腔体结构内，舵机(6)的输出轴朝向舵机舱(1)的开有矩形孔的一侧；舵机(6)的输出轴套装在舵臂(7)的套筒结构内并通过螺丝与舵臂(7)固定连接，套筒结构的内锯齿与舵机(6)的输出轴上的外锯齿啮合连接；法兰轴承安装在舵机舱(1)的圆形孔的内侧，销子(8)穿过法兰轴承、舵机舱(1)的圆形孔以及电机座(4)的较长的支撑边的下部的通孔，将舵机舱(1)的设置有圆形孔的一侧与电机座(4)的较长的支撑边的下部连接，销子(8)的末端安装有簧片(9)；舵机(6)的输出轴的轴线与销子(8)的轴线位于同一直线上，且与舵机舱(1)的下加强板在空间上垂直；方碳杆(16)的一端设置在舵机舱(1)的下部的两道下加强板内，通过粘合的方式与舵
机舱(1)固定，方碳杆(16)的另一端通过粘合的方式固定在载体机翼上。9.根据权利要求8所述的一种可调方向的旋翼机构，其特征在于，方碳杆(16)的固定在载体机翼上的一端上设置有中部带有方形槽口的片状的碳杆固定器(18)；碳杆固定器(18)的方形槽口套装在方碳杆(16)上且通过粘合的方式固定连接，碳杆固定器(18)的朝向方碳杆(16)的侧面通过粘合的方式与载体机翼固定连接。10.根据权利要求8所述的一种可调方向的旋翼机构，其特征在于，方碳杆(16)的横截面尺寸为10mm*10mm。

技术总结
本实用新型公开了一种舵机舱及装载有该舵机舱的可调方向的旋翼机构，该舵机舱不但为舵机的安装与传动提供了结构基础，并且考虑了与载体机翼的连接，为其广泛的应用性奠定了基础，此外，其筋板结构的设计，在保证强度与支撑力的前提下，使其重量尽可能的小；结合自行设计的电机座，并在电机座与电机之间设置了碳片，使得旋翼机构不仅具有可调方向的特性，同时具有拆装方便、结构稳定的特点。本实用新型设计的可调方向的旋翼机构可以创造性的应用到任意的两轴、三轴、四轴垂直起降固定翼上，具有应用范围广的优势。有应用范围广的优势。有应用范围广的优势。


技术研发人员：张俊飞 吴冠廷 郭鑫飞 王梓帅 王嘉杰 孙杜鹏
受保护的技术使用者：河北工业大学
技术研发日：2022.09.29
技术公布日：2023/4/19