多旋翼载人飞行器的机臂结构的制作方法

1.本实用新型涉及飞行器技术领域，特别是涉及一种多旋翼载人飞行器的机臂结构。

背景技术：

2.多旋翼载人飞行器是一种特殊的载人飞行器。多旋翼载人飞行器具有三个或更多旋翼轴。它是通过每个轴上电机的旋转来驱动旋翼，从而产生升力和推力。旋翼也称为螺旋桨，是由桨毂和数片桨叶构成的。旋翼与飞行器的机身通过机臂连接。因此，机臂的一端与机身连接，机臂的另一端设置旋翼和带动旋翼转动的电机。
3.目前的多旋翼载人飞行器的机臂多为圆管形式，是采用等截面设计的，导致机臂各处的结构截面上最大正应力不相等。为了弥补上述等截面结构导致的强度问题，现有的机臂的整体尺寸都设计地过大，占用空间，制作材料用量大，并且与机臂的配合零件亦需要设计地过大，存在重量浪费。
4.现有技术公开了一种多旋翼载人飞行器，该飞行器包括动力模块、电池仓、座舱和起落架四部分，所述的动力模块与所述的电池仓直接相连，且两者布置在同一高度，形成一个飞行平台；所述的座舱固定在所述的电池仓下方，所述的起落架安装在所述的座舱底部。该专利的动力模块包括动力组件和机臂组件，所述的机臂组件包括y型连接件以及连接在所述的y型连接件上的两个机臂管，每个机臂管的端部固定一套动力组件，所述的动力组件包括电机座、电机、电调和螺旋桨，所述的电机座固定在所述的机臂管的端部。并且，该专利的机臂管为等截面的圆管，导致机臂管各处的结构截面上最大正应力不相等，容易使机臂管的尺寸较大，占用空间以及制作材料用量大，并且与机臂管配合的y型连接件和电机座都需较大，导致机臂的重量大。

技术实现要素：

5.本实用新型的目的是提高一种保证性能的情况下节省重量的多旋翼载人飞行器的机臂结构。
6.为了实现上述目的，本实用新型提供了一种多旋翼载人飞行器的机臂结构，包括机臂本体、第一连接臂、第二连接臂、机身接头母和电机支架，所述机臂本体为等强度变截面结构，所述第一连接臂和所述第二连接臂分别连接于所述机臂本体的两端，所述第一连接臂用于机身连接，所述第二连接臂用于与旋翼连接，所述第一连接臂和所述第二连接臂均为等截面结构，所述机身接头母（400）套装于所述第一连接臂上，所述机身接头母与机身连接，所述电机支架套装于所述第二连接臂上，所述电机支架用于设置连接旋翼的电机，所述电机支架包括第二套筒和第三套筒，所述第二套筒套装于所述第二连接臂的外部，所述第三套筒与所述第二套筒垂直连接且相通，以使所述电机支架成t型结构，所述第三套筒上设有多个安装孔，所述安装孔分为圆孔和腰型孔，所述第三套筒的顶部和底部均设有所述圆孔，所述第三套筒的中部设有所述腰型孔，所述腰型孔的长度方向与所述第三套筒的轴
向成一定夹角。
7.作为优选方案，所述机臂本体为中空结构。
8.作为优选方案，所述机臂本体的截面为椭圆形。
9.作为优选方案，所述机臂本体的一端与机身连接，所述机臂本体的另一端与旋翼连接，所述机臂本体的截面自与机身连接的一端向与旋翼连接的一端逐渐减小。
10.作为优选方案，所述机身接头母包括第一套筒和若干耳板，所述第一套筒套装于所述第一连接臂的外部，所述第一套筒远离所述机臂本体的端面上设有安装框，所述耳板连接在所述安装框上，所述耳板具有连接孔。
11.作为优选方案，所述第一套筒远离所述机臂本体的端部的内壁设有第一定位台阶。
12.作为优选方案，所述第二套筒远离所述机臂本体的端部的内壁设有第二定位台阶。
13.与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：
14.本实用新型将机臂本体设置为等强度变截面结构，机臂为悬臂梁形式，机臂各处的弯矩只与载荷和机臂长度相关，所以在不同弯矩情况下计算出最佳截面，以获得截面较小的机臂，因此，本实用新型保证在足够强度的前提下，使机臂的尺寸较小，从而使机臂占用的空间及制作材料较少，节省重量，充分体现了机臂轻量化设计原则，使机臂获得了较好的使用经济性。
附图说明
15.图1是本实用新型实施例的多旋翼载人飞行器的机臂结构的第一视角结构示意图。
16.图2是本实用新型实施例的多旋翼载人飞行器的机臂结构的第二视角结构示意图。
17.图3是本实用新型实施例的多旋翼载人飞行器的机臂结构的爆炸图。
18.图4是本实用新型实施例的多旋翼载人飞行器的机臂结构的剖面图。
19.图5是本实用新型实施例的多旋翼载人飞行器的机臂结构的弯矩图。
20.图6是本实用新型实施例的机身接头母的结构示意图。
21.图7是本实用新型实施例的电机支架的结构示意图。
22.图中，100-机臂本体；200-第一连接臂；300-第二连接臂；400-机身接头母；410-第一套筒；411-第一定位台阶；420-耳板；421-连接孔；430-安装框；500-电机支架；510-第二套筒；511-第二定位台阶；520-第三套筒；521-安装孔；600-第一支架；610-第一支撑环；620-第二支撑环；630-第一连接肋条；700-第二支架；710-第三支撑环；720-第四支撑环；730-第二连接肋条。
具体实施方式
23.下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。
24.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”、“顶”、“底”、“内”、“外”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”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
25.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
26.此外，在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
27.实施例一
28.如图1至图7所示，本实用新型优选实施例的一种多旋翼载人飞行器的机臂结构，包括机臂本体100，机臂本体100为等强度变截面结构。本实施例将机臂本体100设置为等强度变截面结构，机臂为悬臂梁形式，机臂各处的弯矩只与载荷和机臂长度相关，所以在不同弯矩情况下计算出最佳截面，以获得截面较小的机臂，因此，本实施例保证在足够强度的前提下，使机臂的尺寸较小，从而使机臂占用的空间及制作材料较少，节省重量，充分体现了机臂轻量化设计原则，使机臂获得了较好的使用经济性。
29.可选地，机臂本体100为中空结构，可进一步降低机臂的整体重量，并且可供机身与旋翼的电连接线、通信线等通过，有利于提高飞行器的整体性和安全性。
30.具体地，本实施例的机臂本体100的截面为椭圆形。飞行器在飞行过程中，机臂的水平方向和竖直方向的受力不同，由于旋翼的重力作用，所以旋翼对机臂的作用力为竖直方向力，机臂主要受到的是竖直方向上的力，因为，将机臂本体100的截面设置为椭圆形，且机臂本体100与机身连接时，机臂本体100的截面长半径是竖直设置的，使机臂具有更好地抵抗旋翼的重力的能力，提供更佳的支撑能力。
31.在本实施例中，机臂本体100的一端与机身连接，机臂本体100的另一端与旋翼连接，机臂本体100的截面自与机身连接的一端向与旋翼连接的一端逐渐减小。如图3所示，机臂所受弯矩由与旋翼连接的一端向与机身连接的一端逐渐增大，因此，根据机臂的所受弯矩情况，将机臂本体100的截面设置为自与机身连接的一端向与旋翼连接的一端逐渐减小的结构，既可以保证机臂的强度，也可以使机臂的尺寸较小，降低机臂的重量。
32.另外，本实施例的机臂结构还包括第一连接臂200和第二连接臂300，第一连接臂200和第二连接臂300分别连接于机臂本体100的两端，第一连接臂200用于机身连接，第二连接臂300用于与旋翼连接，第一连接臂200和第二连接臂300均为等截面结构。第一连接臂200和第二连接臂300采用等截面结构，可方便与机身和旋翼连接。第一连接臂200的截面尺寸与相连的机臂本体100端部尺寸相等，第二连接臂300的截面尺寸与相连的机臂本体100的端部的尺寸相等。机臂本体100、第一连接臂200和第二连接臂300是一体成型的。
33.此外，本实施例的机臂结构还包括机身接头母400和电机支架500，机身接头母400套装于第一连接臂200上，机身接头母400与机身连接，电机支架500套装于第二连接臂300上，电机支架500用于设置连接旋翼的电机。
34.本实施例的机臂本体100、第一连接臂200和第二连接臂300均为碳纤维管。
35.在本实施例中，电机支架500包括第二套筒510和第三套筒520，第二套筒510套装于第二连接臂300的外部，第三套筒520与第二套筒510垂直连接且相通，以使电机支架500成t型结构，第三套筒520上设有多个安装孔521。飞行器的旋翼是位于机臂的上方和下方的，因此，采用第三套筒520和第二套筒510垂直连接，可同时连接上下两个旋翼。而且旋翼的电机位于第三套筒520中，可对电机起到保护作用。
36.在本实施例中，第二连接臂300为中空结构，第二连接臂300内设有第二支架700，第二支架700包括第三支撑环710和第四支撑环720，第三支撑环710和第四支撑环720同轴且间隔设置，第三支撑环710和第四支撑环720通过多个第一连接肋条630连接，使第二支架700为筒装结构。第二支架700位于第二连接臂300内部，可对第二连接臂300起到支撑、加强的作用，可避免第二连接臂300受力变形。另外，本实施例的第二套筒510与第二连接臂300通过螺栓连接，在连接时，螺栓穿过第二套筒510、第二连接臂300和第二支架700。
37.本实施例的第二套筒510远离机臂本体100的端部的内壁设有第二定位台阶511，第二定位台阶511为第二连接臂300伸入第二套筒510的安装进行定位。
38.具体地，第三套筒520上的安装孔521分为圆孔和腰型孔，第三套筒520的顶部和底部各设有一组圆孔，每组圆孔绕第三套筒520的周向间隔均匀设置，第三套筒520的中部设有两组上下分布的腰型孔，每组腰型孔第三套筒520的周向间隔均匀设置，且腰型孔倾斜设置，即腰型孔的长度方向与第三套筒520的轴向成一定夹角。设置腰型孔可方便调节螺旋桨连接的电机的安装位置，设置圆孔可使电机连接更加稳固。实施例二
39.本实施例与实施例一的区别在于，在实施例一的基础上，本实施例对机身接头母400作进一步的说明。
40.在本实施例中，机身接头母400包括第一套筒410和若干耳板420，第一套筒410套装于第一连接臂200的外部，第一套筒410远离机臂本体100的端面上设有安装框430，耳板420连接在安装框430上，耳板420具有连接孔421。通过第一套筒410与第一连接臂200连接，适应机臂的管状结构，使连接更加稳固。本实施例的机臂本体100的截面长半径方向是与第三套筒520的轴向平行的。
41.在本实施例中，第一连接臂200为中空结构，第一连接臂200内设有第一支架600，第一支架600包括第一支撑环610和第二支撑环620，第一支撑环610和第二支撑环620同轴且间隔设置，第一支撑环610和第二支撑环620通过多个第一连接肋条630连接，使第一支架600为筒装结构。第一支架600位于第一连接臂200内部，可对第一连接臂200起到支撑、加强的作用，可避免第一连接臂200受力变形。另外，本实施例的第一套筒410与第一连接臂200通过螺栓连接，在连接时，螺栓穿过第一套筒410、第一连接臂200和第一支架600，因此，第一支架600还可为第一套筒410与第一连接臂200的连接提供良好的连接点。
42.另外，本实施例设置的四对耳板420，并且，四对耳板420在安装框430上成矩形分布。机臂通过耳板420与机身连接，除方便连接外，还可调整机臂与机身之间的角度。
43.进一步地，本实施例的第一套筒410远离机臂本体100的端部的内壁设有第一定位台阶411。第一连接臂200是伸入第一套筒410中的，当第一连接臂200与第一套筒410配合到位时，第一连接臂200是抵在第一定位台阶411上的，因此，第一定位台阶411可为第一连接臂200与第一套筒410的安装提供定位，并且也便于通过螺栓连接第一套筒410、第一连接臂
200和第一支架600。
44.本实施例的其他结构与实施例一相同，此处不再赘述。
45.综上，本实用新型实施例提供一种多旋翼载人飞行器的机臂结构，其将机臂本体100设置为等强度变截面结构，机臂为悬臂梁形式，机臂各处的弯矩只与载荷和机臂长度相关，所以在不同弯矩情况下计算出最佳截面，以获得截面较小的机臂，因此，本实施例保证在足够强度的前提下，使机臂的尺寸较小，从而使机臂占用的空间及制作材料较少，节省重量，充分体现了机臂轻量化设计原则，使机臂获得了较好的使用经济性。
46.以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本实用新型的保护范围。

技术特征：

1.多旋翼载人飞行器的机臂结构，其特征在于，包括机臂本体（100）、第一连接臂（200）、第二连接臂（300）、机身接头母（400）和电机支架（500），所述机臂本体（100）为等强度变截面结构，所述第一连接臂（200）和所述第二连接臂（300）分别连接于所述机臂本体（100）的两端，所述第一连接臂（200）用于机身连接，所述第二连接臂（300）用于与旋翼连接，所述第一连接臂（200）和所述第二连接臂（300）均为等截面结构，所述机身接头母（400）套装于所述第一连接臂（200）上，所述机身接头母（400）与机身连接，所述电机支架（500）套装于所述第二连接臂（300）上，所述电机支架（500）用于设置连接旋翼的电机，所述电机支架（500）包括第二套筒（510）和第三套筒（520），所述第二套筒（510）套装于所述第二连接臂（300）的外部，所述第三套筒（520）与所述第二套筒（510）垂直连接且相通，以使所述电机支架（500）成t型结构，所述第三套筒（520）上设有多个安装孔（521），所述安装孔（521）分为圆孔和腰型孔，所述第三套筒（520）的顶部和底部均设有所述圆孔，所述第三套筒（520）的中部设有所述腰型孔，所述腰型孔的长度方向与所述第三套筒（520）的轴向成一定夹角。2.根据权利要求1所述的多旋翼载人飞行器的机臂结构，其特征在于，所述机臂本体（100）为中空结构。3.根据权利要求1或2所述的多旋翼载人飞行器的机臂结构，其特征在于，所述机臂本体（100）的截面为椭圆形。4.根据权利要求1所述的多旋翼载人飞行器的机臂结构，其特征在于，所述机臂本体（100）的一端与机身连接，所述机臂本体（100）的另一端与旋翼连接，所述机臂本体（100）的截面自与机身连接的一端向与旋翼连接的一端逐渐减小。5.根据权利要求1所述的多旋翼载人飞行器的机臂结构，其特征在于，所述机身接头母（400）包括第一套筒（410）和若干耳板（420），所述第一套筒（410）套装于所述第一连接臂（200）的外部，所述第一套筒（410）远离所述机臂本体（100）的端面上设有安装框（430），所述耳板（420）连接在所述安装框（430）上，所述耳板（420）具有连接孔（421）。6.根据权利要求5所述的多旋翼载人飞行器的机臂结构，其特征在于，所述第一套筒（410）远离所述机臂本体（100）的端部的内壁设有第一定位台阶（411）。7.根据权利要求1所述的多旋翼载人飞行器的机臂结构，其特征在于，所述第二套筒（510）远离所述机臂本体（100）的端部的内壁设有第二定位台阶（511）。

技术总结

本实用新型涉及飞行器技术领域，公开了一种多旋翼载人飞行器的机臂结构，包括机臂本体，所述机臂本体为等强度变截面结构,机臂为悬臂梁形式，机臂各处的弯矩只与载荷和机臂长度相关，所以在不同弯矩情况下计算出最佳截面，以获得截面较小的机臂，因此，本实用新型保证在足够强度的前提下，使机臂的尺寸较小，从而使机臂占用的空间及制作材料较少，节省重量，充分体现了机臂轻量化设计原则，使机臂获得了较好的使用经济性。得了较好的使用经济性。得了较好的使用经济性。