CN104260876B - 一种变体飞行器外机翼折展机构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种变体飞行器外机翼折展机构。现有行星轮式外机翼折展机构传动比相对较小，且不具有单向自锁能力，对伺服电机的选取要求高。本发明包括铰链支撑机构、折展机构动力传入机构和外机翼同轴式折展关节铰机构；铰链支撑机构包括基座和第一耳片；折展机构动力传入机构包括伺服电机、丝杠、丝杠螺母、第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮、第四齿轮、第五齿轮和滑动杆；外机翼同轴式折展关节铰机构包括主动圆锥齿轮、第一从动圆锥齿轮、主动外啮合同向传动齿轮、从动外啮合同向传动齿轮、主动齿轮、从动齿轮、第二耳片、第二从动圆锥齿轮和第三耳片。本发明具有减速比大，可折展大型外机翼，且具有单向自锁能力。

Description

一种变体飞行器外机翼折展机构
技术领域
本发明属于变体飞行器技术领域，具体涉及一种变体飞行器外机翼折展机构。
背景技术
变体飞行器是从仿生学的角度提出的,可以根据飞行任务及外界环境变化不断自适应地调整机翼形状,以保持最佳翼载。目前已有的行星轮式外机翼折展机构能够通过其较为紧凑和简单的机构实现对外机翼的折展运动，但由于其传动比不大，且不具有单向自锁能力，这就对伺服电机的选取提出了较高的要求；且在飞行过程中需要长期对伺服电机供电，以保持其飞行姿态。由于采用热聚合激励器和压电作动器的机翼折展机构仍处于试验阶段，尚没有实用化。因此，在现阶段设计一种变体飞行器外机翼折展机构是进一步深入研究折叠翼变体飞行器的必要条件。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种变体飞行器外机翼折展机构，该折展机构具有大减速传动比，能够折展质量大的外机翼，且具有单向自锁能力。
本发明包括铰链支撑机构、折展机构动力传入机构和外机翼同轴式折展关节铰机构；所述的铰链支撑机构包括基座和第一耳片；所述的基座与内机翼的翼梁固定，第一耳片与基座铰接。
所述的折展机构动力传入机构包括伺服电机、丝杠、丝杠螺母、第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮、第四齿轮、第五齿轮和滑动杆；所述的伺服电机固定在电机座上，伺服电机的输出轴与丝杠通过联轴器连接；所述的丝杠通过轴承支承在两块侧支撑板上；两块侧支撑板分别与滑动杆的一端固定，滑动导杆与丝杠平行设置；所述的丝杠螺母套置在滑动杆上，并与丝杠连接；丝杠螺母为横置的方柱形，上、下侧面均设有齿条；所述的第一齿轮和第三齿轮均固定在第一安装轴上，且第一齿轮与丝杠螺母上侧面的齿条啮合；所述的第二齿轮和第四齿轮均固定在第二安装轴上，且第二齿轮与丝杠螺母下侧面的齿条啮合；所述的第五齿轮固定在第三安装轴上，第五齿轮同时与第三齿轮、第四齿轮啮合；所述的第一安装轴通过轴承座支承在上支撑板上，第二安装轴、第三安装轴分别通过轴承座支承在下支撑板上；所述的电机座、上支撑板、两块侧支撑板和下支撑板均与内机翼的翼梁通过螺栓连接。
所述的外机翼同轴式折展关节铰机构包括主动圆锥齿轮、第一从动圆锥齿轮、主动外啮合同向传动齿轮、从动外啮合同向传动齿轮、主动齿轮、从动齿轮、第二耳片、第二从动圆锥齿轮和第三耳片；所述的主动圆锥齿轮固定在第三安装轴上；所述的第一从动圆锥齿轮和主动外啮合同向传动均固定在第四安装轴上；所述的第二从动圆锥齿轮和第三耳片均固定在第五安装轴上；主动圆锥齿轮的两侧分别与第一从动圆锥齿轮、第二从动圆锥齿轮啮合；所述的从动外啮合同向传动齿轮和主动齿轮均固定在第六安装轴上；所述的第二耳片固定在从动齿轮的端面上，从动齿轮固定在第七安装轴上；所述的主动外啮合同向传动齿轮与从动外啮合同向传动齿轮啮合，主动齿轮与从动齿轮啮合。所述的第四安装轴、第五安装轴、第六安装轴和第七安装轴分别通过轴承座支承在下支撑板上。
本发明的有益效果：
1、本发明的折展机构动力传入机构将转动转换为平动，再将平动转换为转动的过程中，增大了输出扭矩，丝杠螺母副起到自锁的功能；外机翼同轴式折展关节铰机构则通过一对外啮合同向传动齿轮机构，实现两片耳片相同的角速度和角加速度，从而实现外机翼的折展功能。
2、本发明具有大减速传动比，能够折展质量大的外机翼，且结构紧凑。
附图说明
图1为本发明的整体结构立体图；
图2为本发明中铰链支撑机构的立体图；
图3为本发明中折展机构动力传入机构的立体图；
图4-1为本发明中折展机构动力传入机构的工作原理正视图；
图4-2为本发明中折展机构动力传入机构的工作原理侧视图；
图5为本发明中外机翼同轴式折展关节铰机构的立体图；
图6为本发明中外机翼同轴式折展关节铰机构的原理示意图；
图7为本发明中主动外啮合同向传动齿轮与从动外啮合同向传动齿轮啮合时的立体图；
图8为本发明中主动外啮合同向传动齿轮与从动外啮合同向传动齿轮啮合时的端面示意图；
图9为本发明在工作状态下的装配立体图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1和2所示，一种变体飞行器外机翼折展机构，包括铰链支撑机构1、折展机构动力传入机构2和外机翼同轴式折展关节铰机构3；铰链支撑机构1包括基座1-1和第一耳片1-2；基座1-1与内机翼的翼梁4固定，第一耳片1-2与基座1-1铰接。
如图3、4-1和4-2所示，折展机构动力传入机构2包括伺服电机2-1、丝杠2-3、丝杠螺母2-4、第一齿轮2-5、第二齿轮2-6、第三齿轮2-7、第四齿轮2-8、第五齿轮2-9和滑动杆2-10；伺服电机2-1固定在电机座2-11上，伺服电机2-1的输出轴与丝杠2-3通过联轴器2-2连接；丝杠2-3通过轴承支承在两块侧支撑板2-13上；两块侧支撑板2-13分别与滑动杆2-10的一端固定，滑动导杆2-10与丝杠2-3平行设置；丝杠螺母2-4套置在滑动杆2-10上，并与丝杠2-3连接；丝杠螺母2-4为横置的方柱形，上、下侧面均设有齿条；第一齿轮2-5和第三齿轮2-7均固定在第一安装轴上，且第一齿轮2-5与丝杠螺母2-4上侧面的齿条啮合；第二齿轮2-6和第四齿轮2-8均固定在第二安装轴上，且第二齿轮2-6与丝杠螺母2-4下侧面的齿条啮合；第五齿轮2-9固定在第三安装轴上，第五齿轮2-9同时与第三齿轮2-7、第四齿轮2-8啮合；第一安装轴通过轴承座支承在上支撑板2-12上，第二安装轴、第三安装轴分别通过轴承座支承在下支撑板2-14上；电机座2-11、上支撑板2-12、两块侧支撑板2-13和下支撑板2-14均与内机翼的翼梁4通过螺栓连接。
如图1、5和6所示，外机翼同轴式折展关节铰机构3包括主动圆锥齿轮3-1、第一从动圆锥齿轮3-2、主动外啮合同向传动齿轮3-3、从动外啮合同向传动齿轮3-4、主动齿轮3-5、从动齿轮3-6、第二耳片3-7、第二从动圆锥齿轮3-8和第三耳片3-9；主动圆锥齿轮3-1固定在第三安装轴上；第一从动圆锥齿轮3-2和主动外啮合同向传动3-3均固定在第四安装轴上；第二从动圆锥齿轮3-8和第三耳片3-9均固定在第五安装轴上；主动圆锥齿轮3-1的两侧分别与第一从动圆锥齿轮3-2、第二从动圆锥齿轮3-8啮合，第一从动圆锥齿轮3-2和第二从动圆锥齿轮3-8的转向相反；从动外啮合同向传动齿轮3-4和主动齿轮3-5均固定在第六安装轴上；第二耳片3-7固定在从动齿轮3-6的端面上，从动齿轮3-6固定在第七安装轴上；主动外啮合同向传动齿轮3-3与从动外啮合同向传动齿轮3-4啮合，主动齿轮3-5与从动齿轮3-6啮合，从动齿轮3-6与第一从动圆锥齿轮3-2的转向相同。第四安装轴、第五安装轴、第六安装轴和第七安装轴分别通过轴承座支承在下支撑板2-14上。
如图7所示，主动外啮合同向传动齿轮3-3和从动外啮合同向传动齿轮3-4均为右旋齿轮，主动外啮合同向传动齿轮3-3与从动外啮合同向传动齿轮3-4啮合实现同向传动。
如图8所示，、分别为主动外啮合同向传动齿轮3-3和从动外啮合同向传动齿轮3-4的回转中心。若主动外啮合同向传动齿轮3-3顺时针旋转30°，则从动外啮合同向传动齿轮3-4在主动外啮合同向传动齿轮3-3的推动下同样也做顺时针旋转30°，即实现同向转动，且转动角速度和角加速度大小一致。主动外啮合同向传动齿轮3-3和从动外啮合同向传动齿轮3-4在这两个位置上的啮合点K1、K2在两个外啮合同向传动齿轮基圆的外公切线上。
该变体飞行器外机翼折展机构的工作原理：
如图2、5和9所示，第一耳片1-2、第二耳片3-7和第三耳片3-9均与外机翼5固定，使外机翼与内机翼的连接强度的增加。
伺服电机2-1驱动丝杠2-3转动，丝杠螺母2-4做平移运动，从而带动第一齿轮2-5和第二齿轮2-6转动，第一齿轮2-5和第二齿轮2-6对丝杠2-3的径向力相反，防止丝杠长期受径向力导致变形，使传动失效。第三齿轮2-7和第四齿轮2-8同时与第五齿轮2-9啮合，主动圆锥齿轮3-1将动力传递到外机翼同轴式折展关节铰机构3。
主动圆锥齿轮3-1同时与第一从动圆锥齿轮3-2和第二从动圆锥齿轮3-8啮合，第一从动圆锥齿轮3-2与第二从动圆锥齿轮3-8做共轴反向运动。主动外啮合同向传动齿轮3-3与从动外啮合同向传动齿轮3-4啮合，主动齿轮3-5与从动齿轮3-6啮合，使得从动齿轮3-6与第二从动圆锥齿轮3-8做共轴同向运动；从动齿轮3-6将动力传给第二耳片3-7，第二从动圆锥齿轮3-8将动力传给第三耳片3-9，使第二耳片3-7和第三耳片3-9具有相同的角速度和角加速度，从而实现外机翼的折展功能。

Claims (1)

1.一种变体飞行器外机翼折展机构，包括铰链支撑机构、折展机构动力传入机构和外机翼同轴式折展关节机构，其特征在于：
所述的铰链支撑机构包括基座和第一耳片；所述的基座与内机翼的翼梁固定，第一耳片与基座铰接；
所述的折展机构动力传入机构包括伺服电机、丝杠、丝杠螺母、第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮、第四齿轮、第五齿轮和滑动杆；所述的伺服电机固定在电机座上，伺服电机的输出轴与丝杠通过联轴器连接；所述的丝杠通过轴承支承在两块侧支撑板上；两块侧支撑板分别与滑动杆的一端固定，滑动导杆与丝杠平行设置；所述的丝杠螺母套置在滑动杆上，并与丝杠连接；丝杠螺母为横置的方柱形，上、下侧面均设有齿条；所述的第一齿轮和第三齿轮均固定在第一安装轴上，且第一齿轮与丝杠螺母上侧面的齿条啮合；所述的第二齿轮和第四齿轮均固定在第二安装轴上，且第二齿轮与丝杠螺母下侧面的齿条啮合；所述的第五齿轮固定在第三安装轴上，第五齿轮同时与第三齿轮、第四齿轮啮合；所述的第一安装轴通过轴承座支承在上支撑板上，第二安装轴、第三安装轴分别通过轴承座支承在下支撑板上；所述的电机座、上支撑板、两块侧支撑板和下支撑板均与内机翼的翼梁通过螺栓连接；
所述的外机翼同轴式折展关节机构包括主动圆锥齿轮、第一从动圆锥齿轮、主动外啮合同向传动齿轮、从动外啮合同向传动齿轮、主动齿轮、从动齿轮、第二耳片、第二从动圆锥齿轮和第三耳片；所述的主动圆锥齿轮固定在第三安装轴上；所述的第一从动圆锥齿轮和主动外啮合同向传动均固定在第四安装轴上；所述的第二从动圆锥齿轮和第三耳片均固定在第五安装轴上；主动圆锥齿轮的两侧分别与第一从动圆锥齿轮、第二从动圆锥齿轮啮合；所述的从动外啮合同向传动齿轮和主动齿轮均固定在第六安装轴上；所述的第二耳片固定在从动齿轮的端面上，从动齿轮固定在第七安装轴上；所述的主动外啮合同向传动齿轮与从动外啮合同向传动齿轮啮合，主动齿轮与从动齿轮啮合；所述的第四安装轴、第五安装轴、第六安装轴和第七安装轴分别通过轴承座支承在下支撑板上。
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