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常见的无人机螺旋桨有分体式、折叠式和一体式的,折叠式主要常见于可折叠无人机,整体包装体积小、方便携带。
螺旋桨的固定方式常有螺钉固定、螺纹固定和卡扣固定。螺旋桨在整个无人机中是一个极其重要的零件,但也是一个较容易损坏的零件,所以螺旋桨的更换是时常发生的事情,由于螺钉固定需要额外的工具,显然是没法做到快速拆装,而螺纹连接,虽然无需额外工具就可实现拆装,但是需要旋紧,而这个松紧不太好把控,显然也没有卡扣来的快速直接。(注:鉴于螺旋桨的设计考量可能还有其他因素,所以对其他的点不做过多介绍,因本人对无人机的其他细节也不甚了解,本文主要介绍螺旋桨固定的方式。)
螺钉固定
螺纹固定
卡扣固定
以下是几款无人机螺旋桨采用了卡扣固定,通过以下视频可以对螺旋桨的快速拆装过程理解得更详细。
大疆MavicPro御无人机
大疆悟1无人机
大疆悟2无人机
实际上以上的卡扣方式采用的是一种旋转卡扣方式,但是跟普通的旋转卡扣有点不一样,之前有篇文章提到过旋转卡扣,大家可以点击进去查看:两件塑胶件连接,有哪几种方式实现?具体内容如下:
这种普通旋转卡扣跟其他的卡扣在操作上有些不一样,其是通过2个动作实现,首先两个零件先放置到位,然后通过旋转一个角度,让卡扣进入卡合状态以达到连接固定的效果。
豆浆机上盖
饮水机聪明座
吹风机后盖
以上的旋转卡扣跟无人机螺旋桨的旋转卡扣原理上是一样,只是普通的旋转卡扣其周向限位主要是通过一个扣合量比较小的波仔扣(豆浆机上盖),或者是通过过盈配合(饮水机聪明座、吹风机后盖),虽然,这种方式轴向限位效果很好,同时也很方便拆装,但是,周向限位的可靠性并不能满足无人机螺旋桨的固定要求(螺旋桨飞行过程会强烈振动),为了解决这个问题,就需要对传统的普通的旋转卡扣改进一下。
通过以下简图进行说明,
第一种,这是普通的旋转卡扣,显然不能满足要求。
第二种,这种方式从图上看,虽然轴向限位和周向限位都能达到要求,但是螺旋桨会在重力作用下往下掉,导致周向限位起不到作用。
第三种,为了解决第二种的问题,在电机盖上增加弹性元件(压缩弹簧或者五金弹片),使得螺旋桨在无人机飞行的过程中也不会松脱,拆装的过程都需要首先对螺旋桨下压,使其脱离小卡扣,然后再旋转一个角度使其脱离大卡扣。
通过这一结构原理,就可以延伸出以下多种相似的结构。
这种弹性旋转卡扣结构,其实不单单用在无人机上,在其他产品上也可以参考应用,只是具体的细节结构应根据具体产品做适当调整,这种对结构的移植,我觉得也是结构工程师需要培养的一种能力吧。这也是本文的目的,是为了让大家对身边的产品或者网上的资料能够有所吸收,当自己面对相似的结构时,做到胸有成竹,但是需要注意专利的规避。
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