CN104290901B - 一种适用于飞行器活动舵面的双摇臂传动机构 - Google Patents

Abstract

一种适用于飞行器活动舵面的双摇臂传动机构，本发明中，在摇臂与连杆之间形成第一铰接副，在连杆与辅助摇臂之间形成第二铰接副，在辅助摇臂与直线伺服作动器之间形成有第三铰接副，在直线伺服作动器与第一基座之间形成有第四铰接副，在辅助摇臂与第二基座之间形成有第五铰接副。在各个铰接副中，通过安装于相应的连接耳片上的衬套12和套筒13分别与两个连接耳片之间的连接件上的铰链轴承9的内圈的两侧抵接，防止铰链轴承的轴向窜动。本发明采用的双摇臂传动机构能够避免机构驱动部件外露于外部高温环境，提高机构运动可靠性。

Description

一种适用于飞行器活动舵面的双摇臂传动机构

技术领域

本发明涉及一种适用于飞行器活动舵面的双摇臂传动机构，属于机构装置设计领域。

背景技术

为了对飞行姿态进行实时控制，飞行器上一般会设置多个活动舵面。传动机构就是传递伺服作动器的作用力以操纵活动舵面进行偏转的重要装置。

目前，对于活动舵面的驱动多采用电机直驱或单摇臂机构驱动的形式。电机直驱方式为电机转子直接与舵轴固连，通过电机的转动带动舵面偏转；单摇臂机构驱动形式为直线伺服作动器推动固连在舵轴上的摇臂进行偏摆，带动舵面进行偏转。上述两种驱动方式对于转轴外置于飞行器舱体外部的活动舵面均有较大的局限性。由于舵轴外置于舱体外部，采用电机直驱一方面没有布局空间，另一方面电机外露于舱外恶劣的高低温环境，严重影响电机性能，增加驱动装置损坏的风险。采用单摇臂机构驱动形式，也将造成直线伺服作动器的作动杆外露于舱外恶劣的高低温环境，增加伺服作动器损坏的风险，可靠性降低。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种适用于飞行器活动舵面的双摇臂传动机构。该机构能够避免机构驱动部件外露于外部高温环境，保证伺服作动器在活动舵面操纵过程中完全置于飞行器舱内；同时该机构的铰链结构均为自消隙结构，能够防止机构铰链轴承的轴向窜动，提高系统的传动精度。

本发明的技术解决方案是：

一种适用于飞行器活动舵面的双摇臂传动机构，其中，飞行器的活动舵面可转动地连接至飞行器机体、并能够借助于所述双摇臂传动机构绕着其与飞行器机体之间的转动点做偏摆动作，包括摇臂、连杆、辅助摇臂、直线伺服作动器、第一基座、第二基座，其中，摇臂固定安装在活动舵面上；连杆的第一端铰接至摇臂，第二端铰接至辅助摇臂；辅助摇臂进一步铰接至第二基座，第二基座固定在飞行器机体上；直线伺服作动器的第一端铰接至辅助摇臂，第二端铰接至第一基座，第一基座固定在飞行器机体上。

具体地，所述摇臂的一端固定于活动舵面上，另一端具有第一连接耳片和第二连接耳片，其中，第一连接耳片和第二连接耳片的结构相同，二者彼此间隔地布置，并且第一连接耳片和第二连接耳片上设置有一对同轴的安装孔；所述连杆的第一端和第二端上均具有安装孔，并且其安装孔中各装配有一个铰链轴承；所述辅助摇臂包括第三连接耳片、第四连接耳片、以及第五连接耳片，其中，第三连接耳片和第四连接耳片的结构相同，并且二者彼此间隔地布置在辅助摇臂的一端，第五连接耳片布置于辅助摇臂的另一端；第三连接耳片和第四连接耳片上设置有两对同轴的安装孔；第五连接耳片上也设置有一个安装孔，并且该安装孔中装配有一个铰链轴承；所述直线伺服作动器的第一端和第二端均具有安装孔，并且其安装孔中各装配有一个铰链轴承；所述第一基座包括第六连接耳片和第七连接耳片，其中，第六连接耳片和第七连接耳片的结构相同，并且二者彼此间隔地布置在第一基座的顶部，第六连接耳片和第七连接耳片上设置有一对同轴的安装孔；所述第二基座包括第八连接耳片和第九连接耳片，其中，第八连接耳片和第九连接耳片的结构相同，并且二者彼此间隔地布置在第二基座的顶部，第八连接耳片和第九连接耳片上设置有一对同轴的安装孔；并且连杆的第一端通过一对铰链螺栓和铰链螺母可转动地连接在摇臂的第一连接耳片与第二连接耳片之间，形成第一铰接副；连杆的第二端通过一对铰链螺栓和铰链螺母可转动地连接在辅助摇臂的第一连接耳片与第二连接耳片上的靠近于活动舵面的一对安装孔中，形成第二铰接副；直线伺服作动器的第一端通过一对铰链螺栓和铰链螺母可转动地连接在辅助摇臂的第一连接耳片与第二连接耳片上的靠近于该直线伺服作动器的一对安装孔中，形成第三铰接副；直线伺服作动器的第二端通过一对铰链螺栓和铰链螺母可转动地连接在第一基座的第六连接耳片与第七连接耳片之间，形成第四铰接副；辅助摇臂的第三连接耳片通过一对铰链螺栓和铰链螺母可转动地连接在第二基座的第八连接耳片与第九连接耳片之间，形成第五铰接副。

进一步地，摇臂的第一连接耳片的安装孔中嵌装有一衬套，第二连接耳片的安装孔中嵌装有一套筒；所述辅助摇臂的第三连接耳片的两个安装孔中各嵌装有一衬套，第四连接耳片的两个安装孔中各嵌装有一套筒；所述第一基座的第六连接耳片的安装孔中嵌装有一衬套，第七连接耳片的安装孔中嵌装有一套筒；所述第二基座的第八连接耳片的安装孔中嵌装有一衬套，第九连接耳片的安装孔中嵌装有一套筒；并且当第一铰接副、第二铰接副、第三铰接副、第四铰接副、以及第五铰接副均安装到位时，在每一个铰接副中，衬套的台肩部和套筒分别与相应的铰链轴承的内圈的两侧抵接，并且，套筒的长度保证其两端突出于相应的连接耳片。

本发明与现有技术相比的优点在于：本发明采用的双摇臂传动机构，利用曲柄连杆+四连杆机构串联的传动原理实现对飞行器活动舵面的偏转控制，与现有技术相比，驱动装置始终处于飞行器舱内，避免机构驱动部件外露于外部高温环境，提高机构运动可靠性；同时各传动铰链的自消隙铰链结构能够保证铰链轴承在运动过程中不发生轴向窜动，与现有技术相比，机构连接刚度高，传动精度高。

附图说明

图1为本发明的双摇臂传动机构的结构示意图；

图2为本发明的双摇臂传动机构的原理图；

图3为本发明的双摇臂传动机构中的一个铰链副的示意图；

图4为本发明的双摇臂传动机构的运动过程示意图。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施例对根据本发明的双摇臂传动机构做进一步详细的描述。

图1为本发明的双摇臂传动机构的结构示意图，如图1所示，该双摇臂传动机构中，活动舵面2可转动地连接至飞行器机体1，并能够借助于所述双摇臂传动机构绕着其与飞行器机体1之间的转动点做偏摆动作。

如图所示，本发明的双摇臂传动机构包括摇臂3、连杆4、辅助摇臂5、直线伺服作动器6、第一基座7、第二基座8。其中，摇臂3固定安装在活动舵面2上，第一基座7、第二基座8固定在飞行器机体1上。连杆4的第一端铰接至摇臂3，第二端铰接至辅助摇臂5。辅助摇臂5进一步铰接至第二基座8，第二基座8固定在飞行器机体1上。直线伺服作动器6的第一端铰接至辅助摇臂5，第二端铰接至第一基座7。第一基座7固定在飞行器机体1上。

具体地，参考1和图4所示，摇臂3的一端固定于活动舵面2的与飞行器机体1连接的侧边上，另一端具有第一连接耳片301和第二连接耳片302，二者结构相同，并且彼此间隔地布置。第一连接耳片301和第二连接耳片302上设置有一对同轴的安装孔。

连杆4的第一端、第二端上均具有安装孔，并且其安装孔中各装配有一个铰链轴承。辅助摇臂5包括第三连接耳片501、第四连接耳片502、以及第五连接耳片503，其中，第三连接耳片501和第四连接耳片502的结构相同，并且二者彼此间隔地布置在辅助摇臂5的一端。第五连接耳片503布置于辅助摇臂5的另一端。第三连接耳片501和第四连接耳片502上设置有两对同轴的安装孔。第五连接耳片503上也设置有一个安装孔，并且该安装孔中装配有一个铰链轴承。直线伺服作动器6的第一端和第二端均具有安装孔，并且其安装孔中各装配有一个铰链轴承。

第一基座7包括第六连接耳片701和第七连接耳片702，二者结构相同，并且彼此间隔地布置在第一基座7的顶部(或称顶面)，第六连接耳片701和第七连接耳片702上设置有一对同轴的安装孔。第二基座8包括第八连接耳片801和第九连接耳片802，二者结构相同，并且彼此间隔地布置在第二基座8的顶部(或称顶面)，第八连接耳片801和第九连接耳片802上设置有一对同轴的安装孔。

连杆4的第一端通过一对铰链螺栓和铰链螺母可转动地连接在摇臂3的第一连接耳片301与第二连接耳片302之间，形成第一铰接副；连杆4的第二端通过一对铰链螺栓10和铰链螺母11可转动地连接在辅助摇臂5的第一连接耳片501与第二连接耳片502上的靠近于活动舵面的一对安装孔中，形成第二铰接副；直线伺服作动器6的第一端通过一对铰链螺栓10和铰链螺母11可转动地连接在辅助摇臂5的第一连接耳片501与第二连接耳片502上的靠近于该直线伺服作动器(6)的一对安装孔中，形成第三铰接副；直线伺服作动器6的第二端通过一对铰链螺栓和铰链螺母可转动地连接在第一基座7的第六连接耳片701与第七连接耳片702之间，形成第四铰接副；辅助摇臂5的第三连接耳片503通过一对铰链螺栓和铰链螺母可转动地连接在第二基座8的第八连接耳片801与第九连接耳片802之间，形成第五铰接副。

参考图3所示，摇臂3的第一连接耳片301的安装孔中嵌装有一衬套12，第二连接耳片302的安装孔中嵌装有一套筒13；所述辅助摇臂5的第三连接耳片501的两个安装孔中各嵌装有一衬套，第四连接耳片502的两个安装孔中各嵌装有一套筒；所述第一基座7的第六连接耳片701的安装孔中嵌装有一衬套，第七连接耳片702的安装孔中嵌装有一套筒；所述第二基座8的第八连接耳片801的安装孔中嵌装有一衬套，第九连接耳片802的安装孔中嵌装有一套筒。而在连杆的第一端的安装孔中，装配有一个铰链轴承9。

在本发明的各个铰接副中，在每一对连接耳片中，在其中一个连接耳片的安装孔中嵌装有一个衬套，而在另一个连接耳片的安装孔中嵌装有一个套筒。即，如前所示，摇臂3的第一连接耳片301的安装孔中嵌装有一衬套，第二连接耳片302的安装孔中嵌装有一套筒。在辅助摇臂5的第三连接耳片501的两个安装孔中各嵌装有一衬套，第四连接耳片502的两个安装孔中各嵌装有一套筒。第一基座7的第六连接耳片701的安装孔中嵌装有一衬套，第七连接耳片702的安装孔中嵌装有一套筒。在第二基座8的第八连接耳片801的安装孔中嵌装有一衬套，第九连接耳片802的安装孔中嵌装有一套筒。

在上述各个铰接副中，衬套和套筒的具体尺寸根据其具体所在的铰接副中各部件的具体尺寸而定。并且，本领域技术人员能够理解的是，衬套都包括台肩部和圆筒部；而套筒基本上为圆筒形结构。

当第一铰接副、第二铰接副、第三铰接副、第四铰接副、以及第五铰接副均安装到位时，在每一个铰接副中，衬套的台肩部和套筒分别与相应的铰链轴承的内圈的两侧抵接，并且，套筒的长度保证其两端突出于相应的连接耳片。从而，通过衬套的台肩部和套筒的突出于连接耳片的部分抵接相应的铰链轴承的内圈的两侧，从而形成各传动铰链的自消隙铰链结构。

图2为本发明的双摇臂传动机构的原理图。本发明的整个机构工作采用曲柄连杆+四连杆机构传动原理，由摇臂3、连杆4、辅助摇臂5、直线伺服作动器6、第一基座7、第二基座8以及五个铰接副组成。第一铰接副、第二铰接副、第三铰接副与活动舵面2转轴构成一个封闭的四连杆机构，第四铰接副、第五铰接副与直线伺服作动器6的直线移动副构成曲柄连杆机构，两套机构实现串联；当活动舵面2需要偏转时，直线伺服作动器6推动辅助摇臂5绕第三铰接副转动，辅助摇臂5通过四连杆机构带动活动舵面2绕舵轴转动。

图3为本发明的双摇臂传动机构中其中一个铰链结构的示意图。第一铰接副、第二铰接副、第三铰接副、第四铰接副、第五铰接副的铰链连接结构构造相同，下文以第一铰接副为例进行说明。如图3所示，本优选实施例中，铰链螺栓10从摇臂3的第一连接耳片301上的安装孔穿入，先后穿过衬套12、铰链轴承9、套筒13，从第二连接耳片302的安装孔中穿出，并与铰链螺母11螺纹连接。当安装到位时，衬套12的台肩部1201和套筒13分别与铰链轴承9的内圈的两侧抵接，并且套筒13的长度保证其两端突出于相应的连接耳片，从而限制铰链轴承9的轴向窜动。实践中，铰链螺栓10、铰链螺母11的具体安装方向不限，第一连接耳片301、第二连接耳片302的外侧可安装垫片，铰链螺母11可安装开口销进行防松。

图4为本发明的双摇臂传动机构的运动过程示意图。当活动舵面2需要向上偏转时，直线伺服作动器6的作动杆601沿直线方向缩进于作动器机体602内，拉动辅助摇臂5绕第三铰接副摆动，辅助摇臂5通过连杆4拉动摇臂3绕舵轴转动，活动舵面2实现向上偏转。当活动舵面2需要向下偏转时，直线伺服作动器6的作动杆601沿直线方向相对于作动器机体602伸出，拉动辅助摇臂5绕第三铰接副摆动，辅助摇臂5通过四连杆机构带动活动舵面2向下偏转。

本发明的双摇臂传动机构主要应用于飞行器转轴外置式活动舵面上，保证直线伺服作动器在工作过程中始终置于飞行器舱内的良好环境中，避免直接外露；同时自消隙铰链结构能够实现铰链轴承内圈的轴向固定，防止铰链轴承轴向窜动。

本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

Claims (2)

1.一种适用于飞行器活动舵面的双摇臂传动机构，其中，飞行器的活动舵面(2)可转动地连接至飞行器机体(1)、并能够借助于所述双摇臂传动机构绕着其与飞行器机体(1)之间的转动点做偏摆动作，其特征在于，所述双摇臂传动机构包括摇臂(3)、连杆(4)、辅助摇臂(5)、直线伺服作动器(6)、第一基座(7)、以及第二基座(8)，并且其中，

摇臂(3)固定安装在活动舵面(2)上；

连杆(4)的第一端铰接至摇臂(3)，第二端铰接至辅助摇臂(5)；辅助摇臂(5)进一步铰接至第二基座(8)，第二基座(8)固定在飞行器机体(1)上；

直线伺服作动器(6)的第一端铰接至辅助摇臂(5)，第二端铰接至第一基座(7)；

第一基座(7)固定在飞行器机体(1)上；

所述摇臂(3)的一端固定于活动舵面(2)上，另一端具有第一连接耳片(301)和第二连接耳片(302)，其中，第一连接耳片(301)和第二连接耳片(302)的结构相同，二者彼此间隔地布置，并且第一连接耳片(301)和第二连接耳片(302)上设置有一对同轴的安装孔；

所述连杆(4)的第一端和第二端上均具有安装孔，并且其安装孔中各装配有一个铰链轴承(9)；

所述辅助摇臂(5)包括第三连接耳片(501)、第四连接耳片(502)、以及第五连接耳片(503)，其中，第三连接耳片(501)和第四连接耳片(502)的结构相同，并且二者彼此间隔地布置在辅助摇臂(5)的一端，第五连接耳片(503)布置于辅助摇臂(5)的另一端；第三连接耳片(501)和第四连接耳片(502)上设置有两对同轴的安装孔；第五连接耳片(503)上也设置有一个安装孔，并且该安装孔中装配有一个铰链轴承；

所述直线伺服作动器(6)的第一端和第二端均具有安装孔，并且其安装孔中各装配有一个铰链轴承(9)；

所述第一基座(7)包括第六连接耳片(701)和第七连接耳片(702)，其中，第六连接耳片(701)和第七连接耳片(702)的结构相同，并且二者彼此间隔地布置在第一基座(7)的顶部，第六连接耳片(701)和第七连接耳片(702)上设置有一对同轴的安装孔；

所述第二基座(8)包括第八连接耳片(801)和第九连接耳片(802)，其中，第八连接耳片(801)和第九连接耳片(802)的结构相同，并且二者彼此间隔地布置在第二基座(8)的顶部，第八连接耳片(801)和第九连接耳片(802)上设置有一对同轴的安装孔；并且

连杆(4)的第一端通过一对铰链螺栓(10)和铰链螺母(11)可转动地连接在摇臂(3)的第一连接耳片(301)与第二连接耳片(302)之间，形成第一铰接副；连杆(4)的第二端通过一对铰链螺栓和铰链螺母可转动地连接在辅助摇臂(5)的第一连接耳片(501)与第二连接耳片(502)上的靠近于活动舵面的一对安装孔中，形成第二铰接副；直线伺服作动器(6)的第一端通过一对铰链螺栓和铰链螺母可转动地连接在辅助摇臂(5)的第一连接耳片(501)与第二连接耳片(502)上的靠近于该直线伺服作动器(6)的一对安装孔中，形成第三铰接副；直线伺服作动器(6)的第二端通过一对铰链螺栓和铰链螺母可转动地连接在第一基座(7)的第六连接耳片(701)与第七连接耳片(702)之间，形成第四铰接副；辅助摇臂(5)的第三连接耳片(503)通过一对铰链螺栓和铰链螺母可转动地连接在第二基座(8)的第八连接耳片(801)与第九连接耳片(802)之间，形成第五铰接副。

2.根据权利要求1所述的适用于飞行器活动舵面的双摇臂传动机构，其特征在于，

所述摇臂(3)的第一连接耳片(301)的安装孔中嵌装有一衬套(12)，第二连接耳片(302)的安装孔中嵌装有一套筒(13)；所述辅助摇臂(5)的第三连接耳片(501)的两个安装孔中各嵌装有一衬套，第四连接耳片(502)的两个安装孔中各嵌装有一套筒；所述第一基座(7)的第六连接耳片(701)的安装孔中嵌装有一衬套，第七连接耳片(702)的安装孔中嵌装有一套筒；所述第二基座(8)的第八连接耳片(801)的安装孔中嵌装有一衬套，第九连接耳片(802)的安装孔中嵌装有一套筒；并且

当第一铰接副、第二铰接副、第三铰接副、第四铰接副、以及第五铰接副均安装到位时，在每一个铰接副中，衬套的台肩部和套筒分别与相应的铰链轴承的内圈的两侧抵接，并且，套筒的长度保证其两端突出于相应的连接耳片。