[实用新型]一种共轴反向旋转双输出传动装置及使用该装置的无人机

说明书

一种共轴反向旋转双输出传动装置及使用该装置的无人机，传动装置包括主机架、动力输入轴、动力输出轮毂一、动力输出轮毂二、耦合锥齿轮传动组件；动力输入轴安装在主机架内，动力输出轮毂一安装在动力输入轴上，动力输出轮毂二安装在主机架上；动力输出轮毂一设有与其同轴的主动锥齿轮，动力输出轮毂二上设有从动锥齿轮，耦合锥齿轮传动组件包括至少两个与主动锥齿轮和从动锥齿轮均啮合的耦合锥齿轮、位于主动锥齿轮与从动锥齿轮之间的主机架上。具有质量轻，体积小、成本低、驱动效率高、有效载荷大、飞行阻力小、飞行稳定性好、抗风能力强等优势。

技术领域

本发明涉及机械传动装置技术领域，详细讲是一种结构简单、紧凑、成本低廉，体积小、质量轻的共轴反向旋转双输出传动装置。

背景技术

我们知道，超小型和微型无人机具有体积小、重量轻、携带方便、隐蔽性好、时效性好、收放简便等诸多优点，特别适合随身携带、跟拍和执行一些特殊的任务，便于普及应用。目前，垂直升降类无人机主要基于三种技术平台，一种是“多轴”（即并列多旋翼）式，另一种是传统的“旋翼＋尾桨”技术，第三种就是“共轴反向双旋翼”技术。

其中，“多轴”式是时下较流行的技术形式，有四轴、六轴、八轴及以上等多轴结构形式，这种形式的最主要优点就是控制方便，如无人机的姿态、航向、旋转控制都可以用控制各电机的转速来实现。但基于这种技术平台打造的无人机结构较复杂，外廓尺寸相对较大，与同等质量、同功率的“旋翼＋尾桨”无人机和“共轴反向双旋翼”无人机相比，存在成本高、有效载荷小、飞行阻力较大、抗风能力较弱等缺点，此外，多轴的张臂式结构不利于无人机的进一步小型化和微型化。

第二种，“旋翼＋尾桨”技术形式。技术特点是：旋翼轴线与尾桨轴线相互垂直或呈某一角度，在机身上旋翼与尾桨的距离应尽可能远。旋翼是产生升力和各向飞行所需拉力的唯一部件，尾桨的主要作用是利用其相对旋翼轴产生的力矩来平衡旋翼旋转时所产生的巨大反向转矩（该反向转矩通过传动系传递给机身，使机身产生与旋翼相反方向的旋转），其次，通过调节尾桨平衡力矩的大小来改变无人机的飞行方向。“旋翼＋尾桨”历史悠久、技术成熟，基于这种技术平台打造的无人机具有有效载荷能力强、飞行阻力较小、速度较快等主要优点，缺点是传动系统和操控机构复杂、传动效率相对较低，目前这种技术形式主要应用在中大型无人机上。由于单旋翼的桨盘直径较大、后机身较长，因此也不便实现无人机的小（微）型化。

第三种，“共轴反向双旋翼”技术。结构特点是：两入＋两出，即整个传动装置拥有两根动力输入轴（分别由两台发动机或电动机驱动）、两根动力输出轴（对外输出动力）。两根动力输入轴通过两套独立的减速齿轮机构驱动两根同轴套装的动力输出轴，每根动力输出轴连接一旋翼，从而形成所谓共轴反向双旋翼驱动技术形式。由于两根动力输出轴同轴线（称为共轴）安装，工作时带动各自旋翼互为相反方向旋转，因此两只旋翼各自产生的反作用转矩也因方向相反而相互抵消，因此也就不需要再设置尾桨来平衡旋翼的反作用转矩。此外，由于采用双旋翼，因此传递相同功率所需的旋翼尺寸（桨盘直径）可以比单旋翼的小很多。因此，相对于上述两种技术平台，基于“共轴反向双旋翼”技术打造的无人机外廓尺寸可以做得小一些。该技术存在的主要缺点：目前的“共轴反向双旋翼”技术相当于由两套独立的动力与传动系统叠加而成，从而导致传动机械结构和操控机构复杂、系统震动较大、机械效率较低、对轴承的性能和质量要求高、成本较高等问题，机械系统质量、体积均较大，也不利于无人机的进一步小型化和微型化。因此，目前采用这种技术平台的无人机很少。

发明内容

本发明的目的是解决上述现有技术的不足，提供一种结构紧凑、简单可靠、成本低廉，体积小、质量轻、效率高的共轴反向旋转双输出传动装置。

本发明解决上述现有技术的不足所采用的技术方案是：