机臂及飞行器的制作方法

[0001]
本实用新型涉及航空技术领域，尤其涉及一种机臂及飞行器。


背景技术：

[0002]
随着无人机技术的不断进步与发展，且为了满足物流等需求，大载重无人机成为一种行业趋势。大载重无人机的机臂为悬臂梁结构，由于机臂的抗弯截面系数小，使得现有无人机无法满足大载重的要求。


技术实现要素：

[0003]
有鉴于此，本实用新型实施例提供一种机臂及飞行器，能够解决现有无人机的机臂的抗弯截面系数小的问题。
[0004]
为实现上述目的，根据本实用新型实施例的一个方面，提供了一种加强装置。
[0005]
本实用新型实施例的加强装置包括：
[0006]
固定结构；
[0007]
加强结构，所述加强结构的一端与所述固定结构连接，所述加强结构的另一端设置有加强筋；
[0008]
机臂本体，所述机臂本体与所述固定结构连接，所述加强结构位于靠近机身的一侧。
[0009]
可选地，所述固定结构包括：
[0010]
第一连接部，所述第一连接部与所述加强结构连接，所述第一连接部设置有第一凹槽。
[0011]
可选地，所述固定结构还包括：
[0012]
第二连接部，所述第一连接部设置有第一安装孔；所述第二连接部设置有与所述第一安装孔对应设置的第二安装孔以及第二凹槽，当所述第一连接部通过所述第一安装孔和所述第二安装孔与第二连接部连接时，所述第一凹槽和所述第二凹槽组成一容纳空间。
[0013]
可选地，所述加强结构为变截面结构，所述加强结构靠近所述机身一侧的截面尺寸大于远离所述机身一侧的截面尺寸。
[0014]
可选地，所述固定结构和所述加强结构设置有第一减重孔。
[0015]
可选地，所述机臂本体通过所述固定结构的第一凹槽与所述固定结构连接；
[0016]
或者，所述机臂本体插装在所述固定结构的容纳空间中。
[0017]
可选地，所述机臂还包括：内衬，所述机臂本体为中空结构，所述内衬置于所述机臂本体的中空结构中。
[0018]
可选地，所述内衬的外周设置有第二减重孔。
[0019]
为实现上述目的，根据本实用新型实施例的另一个方面，提供了一种飞行器。
[0020]
本实用新型实施例的飞行器包括：如上所述的机臂。
[0021]
上述实用新型中的一个实施例具有如下优点或有益效果：
[0022]
在本实用新型实施例中，通过所述固定结构可以将加强装置固定在悬臂梁结构上，并通过加强结构来提高悬臂梁结构的抗弯截面系数，例如：可以在现有无人机的机臂上设置该加强装置，来提高机臂的抗弯截面系数，来优化机臂的受力情况，最终使得现有的无人机的机臂能够满足大载重要求。
[0023]
上述的非惯用的可选方式所具有的进一步效果将在下文中结合具体实施方式加以说明。
附图说明
[0024]
附图用于更好地理解本实用新型，不构成对本实用新型的不当限定。其中：
[0025]
图1是根据本实用新型实施例的加强装置的结构示意图之一；
[0026]
图2是根据本实用新型实施例的加强装置的结构示意图之二；
[0027]
图3是根据本实用新型实施例的加强装置的结构示意图之三；
[0028]
图4是根据本实用新型实施例的安装有图1至图3所示的加强装置的悬臂梁结构的力学示意图之一；
[0029]
图5是根据本实用新型实施例的安装有图1至图3所示的加强装置的悬臂梁结构的力学示意图之二；
[0030]
图6是根据本实用新型实施例的机臂的结构示意图之一；
[0031]
图7是根据本实用新型实施例的机臂的结构示意图之一。
具体实施方式
[0032]
以下结合附图对本实用新型的示范性实施例做出说明，其中包括本实用新型实施例的各种细节以助于理解，应当将它们认为仅仅是示范性的。因此，本领域普通技术人员应当认识到，可以对这里描述的实施例做出各种改变和修改，而不会背离本实用新型的范围和精神。同样，为了清楚和简明，以下的描述中省略了对公知功能和结构的描述。
[0033]
本实用新型实施例提供了一种加强装置1，可以将该加强装置1安装在悬臂梁结构上，且将所述加强装置1置于靠近悬臂梁结构的固定支座一侧。例如：可以将该加强装置1用在飞机或无人机的机臂上，且将该加强装置1置于靠近所述飞机或无人机的机身一侧，通过该加强装置1可以提高飞机或无人机的机臂的抗弯截面系数，进而来改善飞机或无人机的机臂的受力情况。图1至图3是根据本实用新型实施例的加强装置1的结构示意图，如图1至图3所示，该加强装置1具体可以包括：用于对所述加强装置1进行固定的固定结构11以及加强结构12，所述加强结构12的一端与所述固定结构11连接，所述加强结构12的另一端设置有加强筋121。
[0034]
在本实用新型实施例中，通过所述固定结构11可以将加强装置固定在悬臂梁结构上，并通过加强结构12来提高悬臂梁结构的抗弯截面系数，例如：可以在现有无人机的机臂上设置该加强装置1，来提高机臂的抗弯截面系数，来优化机臂的受力情况，最终使得现有的无人机的机臂能够满足大载重要求。
[0035]
在本实用新型实施例中，可以根据需要确定所述加强筋121的形状，所述加强筋121的形状可以为圆柱形或四方体等规则形状或不规则形状。例如：继续参见图1，所述加强筋121可以为圆柱体，本实用新型实施例并不仅限于图1所示的所述加强筋121为圆柱体时
的情形。
[0036]
需要说明的是，所述加强装置1的形状可以有多种，所述加强装置1的截面形状可以为y形、u形或v形。其中，图1所示的为所述加强装置1为截面形状为y形时的情形。图2所示的为所述加强装置 1为截面形状为u形的情形。图3所示的为所述加强装置1为截面形状为v形的情形。
[0037]
由于悬臂梁结构不同位置的受力情况不同，对悬臂梁结构的不同位置的强度要求也不同，可以将所述加强结构12设置为变截面结构，来使得悬臂梁结构能够达到不同位置可以承受不同强度的要求。例如：可以将所述加强装置1靠近悬臂梁结构根部位置的截面尺寸设置为大于远离悬臂梁结构的根部位置的截面尺寸。
[0038]
图4和图5所示的为将该加强装置1应用至机臂的力学示意图，所述机臂的结构可以简化为图4所示的悬臂梁结构，通过将该加强装置1安装至机臂的靠近机身的一侧，这样可以将图4所示的悬臂梁结构等效为图5所示的外伸梁。将图4和图5对比可以看出，在未使用加强装置1的悬臂梁的长度为l1，使用该加强装置1后的悬臂梁的长度为l2，且l1＞l2，即通过该加强装置1可以缩短悬臂梁的长度，可以改善悬梁臂结构的受力情况。
[0039]
在一些实施方式中，所述固定结构11可以以固定连接方式或可拆卸连接方式固定在所述悬臂梁结构上，其中固定连接方式可以为焊接或粘接等，可拆卸连接方式可以为螺栓连接或铆接等方式。进一步地，可以根据所述悬臂梁结构的形状以及材质，确定所述固定结构11的形状以及与悬臂梁结构的具体连接方式。
[0040]
例如：图6和图7所示的为将所述加强装置1应用至机臂时的情形，参见图6和图7，当将该加强装置1应用至无人机或飞机的机臂上时，所述固定结构11的作用是将该加强装置1固定在所述无人机或飞机的机臂上，此时所述固定结构11的形状可以由所述无人机或飞机的机臂的形状以及材质确定。所述机臂采用碳纤维等非金属材质时，所述固定结构11可以采用粘接或螺纹连接与所述机臂连接。该机臂的形状为圆柱形时，为了便于将所述固定结构11固定在机臂上，所述固定结构11可以采用弧形结构或环形结构。
[0041]
为了减轻加强装置1的重量，可以在所述固定结构11和所述加强结构12上设置第一减重孔117。可以理解的是，所述固定结构11和所述加强结构上可以设置一个或多个第一减重孔117，可以在不同位置设置相同形状或不同形状的第一减重孔117。并且可以根据实际的强度需求，确定所述第一减重孔117的形状和设置位置。例如：参见图1，可以在所述固定结构11和加强结构12上阵列设置多个第一减重孔117，所述第一减重孔117的形状可以为长圆形、圆形或矩形等规则形状或不规则形状。
[0042]
继续参见图1至图3，所述固定结构11包括：第一连接部111，所述第一连接部111与所述加强结构12连接，所述第一连接部111设置有第一凹槽112；所述第一凹槽112的形状与所述机臂本体2形状相适应。例如：所述机臂本体2为圆柱体时，所述第一凹槽112可以为弧形的凹槽，所述机臂本体2安装在所述第一凹槽112中，且可以通过胶层等粘性材料将机臂本体2与所述第一连接部111粘接在一起。
[0043]
继续参见图1至图3、图6和图7，由于机臂本体2和第一连接部 111之间粘接的连接强度小，无法满足弯曲强度的要求。为了提高所述机臂本体2和第一连接部111之间的连接强度，所述固定结构11还包括：第二连接部113，所述第一连接部111设置有第一安装孔114，所述第二连接部113设置有与所述第一安装孔114对应设置的第二安装孔115以及第二凹槽
116，当所述第一连接部111通过所述第一安装孔 114和所述第二安装孔115与所述第二连接部113连接时，所述第一凹槽112和所述第二凹槽116组成一容纳空间。
[0044]
需要说明的是，所述第一凹槽112和所述第二凹槽116均需要与所述悬臂梁结构相适应，可以理解的是，所述第一凹槽112和所述第二凹槽116的形状可以由所述悬臂梁结构的形状确定。例如：参见图1 至图3，当将加强装置1应用至所述机臂上，且所述机臂为圆柱形结构时，为了便于将固定结构11固定在所述机臂上，所述第一凹槽112和所述第二凹槽116均设置为弧形的凹槽，所述第一凹槽112和所述第二凹槽116共同组成圆柱形的容纳空间，以便于使得机臂的至少部分插装在所述容纳空间中，来将所述加强装置1固定在所述机臂上。
[0045]
目前，无人机的机臂多采用碳纤维，机臂虽然具有很高的抗拉强度，但是其抗压和抗剪强度较差，机臂根部的受力状况严峻，机臂除了受压应力和拉应力，机臂还受剪切应力(弯曲切应力和扭转切应力)。为了改善机臂的受力状况，可以将机臂设置为变截面结构，但是开模成本较高。
[0046]
继续参见图6和图7，为了在节约成本的前提下提升机臂的抗弯截面系数，本实用新型实施例还提供了一种机臂，可以将该图1至图3 所示的加强装置1应用至机臂上。该机臂包括：加强装置1以及机臂本体2，所述机臂本体2与所述加强装置1的固定结构11连接，所述加强结构12位于靠近机身的一侧，该加强装置1可以起到加强肋的作用，可以对机臂本体2进行结构加强，来提升机臂本体2根部的抗压能力和抗切能力，使得机臂具有变截面的特点，并且可以减轻机臂的重量，同时可以避免重新开模具，从而节约成本。
[0047]
需要说明的是，所述固定结构11可以通过粘接或焊接方式固定在该机臂上，若所述机臂和所述固定结构11的材质均为金属时，可以采用焊接或粘接的方式将该加强装置1固定在所述机臂上；若所述机臂的材质为非金属材料时，可以采用粘接方式将该加强装置1固定在所述机臂上。
[0048]
需要说明的是，机臂的受力情况可以简化为一悬臂梁结构，所述机臂远离机身一侧的弯矩小，即靠近螺旋桨附近的弯矩小，所需的抗弯截面系数小，因此可以将所述加强结构12设置为变截面结构，即可以将所述加强结构12靠近所述机身的一侧的截面尺寸设置为大于远离所述机身一侧的截面尺寸，这样可以使得机臂能够满足抗弯性能要求的前提下，减轻所述机臂的重量。
[0049]
为了减轻所述机臂的整体重量，可以将所述机臂本体2设置为中空结构，所述机臂本体2可以采用碳纤维，由于所述机臂本体2的强度不足会导致夹坏所述机臂本体2的现象。为了防止机臂本体2被夹坏，可以在所述机臂本体2的中空结构中设置内衬3，所述内衬3的外形与所述机臂本体2的中空结构相适应，所述内衬3可以通过胶层等粘性材料与所述机臂本体2固定连接。
[0050]
为了进一步地减轻所述机臂的重量，可以将所述内衬3设置为中空结构。为了进一步降低所述机臂的重量，可以在所述内衬3的外周设置一个或多个第二减重孔31。进一步地，可以根据需要在不同位置设置一个或多个所述第二减重孔31，不同位置处的第二减重孔31可以选用相同形状或不同形状，所述第二减重孔31可以为长圆孔、矩形或圆形等规则形状或不规则形状。例如：继续参见图7，所述内衬3上设置有多个阵列设置的长圆孔，本实用新型实施例并不仅限于图7所示的情形。
[0051]
在本实用新型实施例中，所述机臂为不变直径的圆柱体，在机臂远离旋翼组件4的一端设置加强装置1。通过所述固定结构11可以将加强结构12固定在机臂上，所述机臂本体2内部设置有内衬3，防止机臂本体2被夹坏，内衬3和机臂本体2之间可以通过粘性材料进行固定连接。该加强装置1可以起到加强机臂根部受力强度的特点，还能优化机臂的受力，缩短机臂的外伸长度，可以对机臂起到一定的支撑作用。
[0052]
在本实用新型实施例中，在所述机臂的靠近机身一侧设置加强装置1，可以起到加强肋的作用，能够提高机臂根部的抗弯截面系数，能够提高机臂根部的抗剪切能力，并且能够优化机臂的受力情况，有利于减轻机臂的重量，可以避免重新开模具，从而可以节约成本。
[0053]
除此之外，本实用新型实施例还提供了一种飞行器，该飞行器可以为无人机或飞机等。该飞行器包括：如上所述的加强装置1或如上所述的机臂。所述机臂的一端与机身连接，所述机臂的另一端与所述旋翼组件4连接。其中，旋翼组件4包括：电机组件、电调和螺旋桨等，电机组件至少包括：电机和固定座。
[0054]
在本实用新型实施例中，该飞行器的机臂上设置有加强装置1，通过加强装置1可以提升机臂的抗弯截面系数，可以优化机臂的受力情况，最终使得该飞行器可以满足大载重的要求。
[0055]
上述具体实施方式，并不构成对本实用新型保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，取决于设计要求和其他因素，可以发生各种各样的修改、组合、子组合和替代。任何在本实用新型的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型保护范围之内。

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