CN113978701B - 一种动轴式全动舵面安装机构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种舵面安装机构，属于飞机结构设计领域。目的是提供一种工序简单、安装一致性好、转动摩擦力低，且舵面操纵间隙稳定的动轴式全动舵面安装机构。一种动轴式全动舵面安装机构，包括转轴、机身，在机身的内、外侧分别安装小轴承、大轴承，且小轴承、大轴承同轴，转轴的两端分别安装在对应的轴承内，且通过限位结构将转轴限定在机身上；转轴作为舵面的旋转中心。本发明具有如下优点：1、安装简单、工艺性好，摩擦力小且均匀；2、舵面操纵间隙稳定。

Description

一种动轴式全动舵面安装机构
技术领域
本发明涉及一种舵面安装机构，属于飞机结构设计领域。
背景技术
当飞机飞行速度较高时，为提高舵面操纵效率，一般选用全动舵面。全动舵面通常包括全动平尾、全动垂尾及全动鸭翼等，采用的转轴形式有动轴式、定轴式、斜轴式、直轴式及直斜轴的混合式等。
全动舵面的安装机构要根据总体布局、结构空间、装配工艺性及维护性等，来确定转轴的轴径向及扭转方向限位约束,以及舵面的限位约束，以保证全动舵面的安装位置相对其理论位置在合理的公差范围内。若各安装点约束限位复杂，约束限位功能不清晰，一方面会导致装配工艺性差，安装步骤复杂，安装一致性差；另外，若安装机构有过约束存在，还会引起舵面的转动摩擦力加大，舵面操纵间隙非线性等问题，影响相关结构件的寿命、飞机颤振速度及飞行品质。
目前，多数动轴式全动舵面的安装机构约束限位复杂、功能不清晰，零件约束相互嵌套，舵面安装后，舵面操纵间隙经常超差，且摩擦力偏大，导致全动舵面经常拆装，工艺性较差。
发明内容
本发明的目的是提供一种工序简单、安装一致性好、转动摩擦力低，且舵面操纵间隙稳定的动轴式全动舵面安装机构。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种动轴式全动舵面安装机构，包括转轴、机身，在机身的内、外侧分别安装小轴承、大轴承，且小轴承、大轴承同轴，转轴的两端分别安装在对应的轴承内，且通过限位结构将转轴限定在机身上；转轴作为舵面的旋转中心。
优选的，限位结构包括轴向限位结构，其包括端盖和垫块，端盖安装在转轴端部，垫块安装在转轴的阶梯处，端盖和垫块分别位于小轴承的两侧，用于限制转轴的轴向移动。
优选的，端盖包括端盖头和端盖轴段，端盖轴段设置有外螺纹；转轴端部设置有内螺纹，端盖轴段与转轴内螺纹套合，负责拉进转轴。
优选的，在端盖与小轴承之间安装有止动垫片，止动垫片的环内卡齿与转轴上的缺口卡接，环外卡齿卡在端盖头处，用于转轴与端盖防松。
优选的，端盖头采用十二角头，环外卡齿卡在端盖十二角侧边。
优选的，限位结构还包括径向限位结构，其包括拧紧螺母和锥形衬套；拧紧螺母设置有内螺纹，且沿其环向开设有若干通孔；锥形衬套包括等轴段和锥形段，其等轴段设计有外螺纹，与拧紧螺母套合，锥形段内表面与转轴外表面套合，锥形段外锥面与大轴承内锥面套合。
优选的，在锥形衬套的圆周上开设有通缝，通缝的长度方向与锥形衬套的轴向一致，且可沿环向变形，使锥形衬套的外锥面与大轴承内锥面贴合。
进一步的，还包括限位块，限位块的内表面与拧紧螺母的外表面适配，其上设置有卡齿和若干腰型通孔，卡齿沿限位块的径向设置，安装时卡入开设在锥形衬套等轴段上的通孔内；腰型通孔围绕限位块的环向设置，通过螺钉将限位块与拧紧螺母连接固定。
进一步的，还包括垫圈，垫圈套装在锥形衬套上，且位于拧紧螺母与大轴承之间，用于补偿锥形衬套螺纹长度。
优选的，围绕垫圈圆周设置有多个凸台，凸台的高度方向与垫圈的轴向一致。
该动轴式全动舵面安装机构的安装顺序为：先将转轴拉进支撑结构中，完成转轴轴向限位结构安装后，再进行径向限位结构的安装，以保证舵面间隙稳定，摩擦力小且均匀。
原理：采用双支点支撑方式，在机身内外侧布置大小关节轴承，并结合转轴及其安装零件实现限位。大小轴承处结构限位作用明确，不存在过约束，可有效的保证全动舵面的安装位置相对其理论位置在合理的公差范围内。具体的：转轴轴向限位：端盖拉进转轴，使垫块贴紧小轴承，通过小轴承两端受载实现转轴轴向双向限位；转轴径向限位：转轴与大小轴承内圈配合进行限位，小轴承处采用孔轴过渡配合，大轴处采用开缝锥形衬套锁紧限位。
需要注意的是：舵面安装后，若两侧关节轴承同轴度偏差较多，将导致舵面卡滞，转动摩擦力较大，故转轴支撑轴段的同轴度偏差及大小轴承安装孔间的同轴度偏差应严格控制，且轴的精度需大于孔的精度，可参考：转轴两轴段同轴度偏差≤φ0.03，大小轴承安装孔间的同轴度偏差≤φ0.05。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1、安装简单、工艺性好，摩擦力小且均匀；
2、舵面操纵间隙稳定。
附图说明
图1是本发明实施例结构示意图（全动舵面安装后）；
图2是本发明实施例剖面图（全动舵面安装后）；
图3是本发明实施例全动舵面安装爆炸图；
图4是图3中的转轴结构示意图；
图5是图4的A部放大图；
图6是图3中端盖结构示意图（其中，图6（a）为端盖侧视图；图6（b）为6（a）的A-A视图）；
图7是图3中拧紧螺母结构示意图（其中，图7（a）为拧紧螺母侧视图；图7（b）为7（a）的B-B视图）；
图8是图3中锥形衬套结构示意图（其中，图8（a）为锥形衬套侧视图；图8（b）为8（a）的C-C视图）；
图9是图3中止动垫片结构示意图；
图10是图3中垫块结构示意图；
图11是图3中限位块结构示意图；
图12是图3中垫圈结构示意图；
图1-12中，1、端盖；2、螺栓；3、摇臂；4、拧紧螺母；5、限位块；6、螺钉；7、大轴承；8、锥形衬套；9、转轴；10、垫圈；11、垫块；12、小轴承；13、止动垫片。
实施方式
需要说明的是，术语 “左”、“右”、“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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。
下面结合附图1-12对本发明做进一步详述：一种动轴式全动舵面安装机构，包括转轴9、机身，在机身的内、外侧分别安装小轴承12、大轴承7，且小轴承12、大轴承7同轴，转轴的两端分别安装在对应的轴承内，且通过限位结构将转轴限定在机身上；转轴作为舵面的旋转中心。
在本实施例中，如图2-3、6、10所示，限位结构的具体结构为：其包括轴向限位结构和径向限位结构；轴向限位结构包括端盖1和垫块11，端盖1安装在转轴端部，垫块11安装在转轴的阶梯处，端盖和垫块分别位于小轴承12的两侧，端盖1拉进转轴，使垫块11贴紧小轴承12，通过小轴承两端受载实现转轴轴向双向限位。其中，端盖1包括端盖头和端盖轴段，端盖头选用十二角头，端盖轴段设置,外螺纹，转轴端部设计内螺纹，端盖轴段与转轴9端部内螺纹套合，负责拉进转轴，防止平尾脱出；垫块为转轴轴向安装定位零件，其被夹紧不松动时，转轴轴向安装到位；
如图2-3、7-8所示，径向限位结构包括拧紧螺母4和锥形衬套8；拧紧螺母4设置内螺纹，且沿其环向开设有若干通孔；锥形衬套8包括等轴段和锥形段，其等轴段设计有外螺纹，与拧紧螺母4套合，锥形段内表面与转轴外表面套合，锥形段外锥面与大轴承内锥面套合。其中，拧紧螺母4环向通孔为两排，分别是定力扳手操作孔及限位块安装孔；锥形衬套8开通缝，可沿环向变形，使锥面与大轴承7锥面贴合，消除转轴与大轴承7的间隙，其上方孔为限位块5卡齿安装孔，均布4个。
作为本实施例的优选实施方式，如图3-5、9所示，在端盖1与小轴承12之间安装止动垫片13，止动垫片13的环内卡齿与转轴端口处的缺口卡接，环外卡齿卡在端盖头处，即环外卡齿卡在端盖十二角侧边，用于转轴与端盖1防松。
作为本实施例的优选实施方式，如图3、11所示，还包括限位块5，限位块5的内表面与拧紧螺母4的外表面适配，其上设置有卡齿和若干腰型通孔，卡齿沿限位块5的径向设置，腰型通孔围绕限位块5的环向设置；当将限位块安装在拧紧螺母4上时，其卡齿卡入开设在锥形衬套等轴段上的方孔（卡齿安装孔），并通过螺钉6将限位块5与拧紧螺母4、锥形衬套8连接固定、限位。需要说明的是：环向设置的腰型通孔具有良好的轴向及环向安装补偿，轴向通过腰型通孔滑动补偿，环向通过成对孔偏转一定角度补偿，具体的：关于卡齿近似对称的两个腰型通孔所形成的圆心角是限位块安装孔所形成最小圆心角的整数倍，两个腰型通孔协同向卡齿一侧偏转一定角度，以此实现螺钉6只能安装在卡齿两侧近似对称的两个腰型通孔内，无论拧紧螺母4旋转至任何安装位置，限位块5均可连接在拧紧螺母4上，实现其防松作用，不需二次旋转拧紧螺母以对齐限位块安装孔。
作为本实施例的优选实施方式，如图3、12所示，还包括垫圈10，垫圈10套装在锥形衬套8上，且位于拧紧螺母4与大轴承7之间，用于补偿锥形衬套8螺纹长度。在本实施例中，围绕垫圈10圆周设置四个凸台，凸台的高度方向与垫圈的轴向一致，垫圈10两凸台间通路用于限位块5卡齿安装。
如图3所示，本实施例的安装步骤如下：
a)将转轴9套上垫块11及锥形衬套8推入机身内，支撑于大轴承7及小轴承12上，推入过程中依次套上垫圈10、拧紧螺母4、摇臂3、止动垫片13；
b)在小轴承端使用定力扳手拧紧端盖1，至垫块11贴紧小轴承12端面，夹紧无松动后，转轴轴向安装到位，将止动垫片13打弯止动；
c)在大轴承7端用定力扳手安装拧紧螺母4，拉进锥形衬套8，消除锥形衬套8、大轴承7内圈与转轴9之间活动间隙，使三者无相对运动；
d)将限位块5卡齿卡入锥形衬套8方孔内后,安装螺钉6；
e)将摇臂3与转轴9安装孔对齐，穿入螺栓2，拧紧螺母，并打好开口销保险。
此时，该动轴式全动舵面完成安装。
上述实施例仅仅是本发明的优选实施方式，不构成对本发明的限制。本领域普通技术人员在不脱离本发明原理的基础上所做的任何引申、变形、等同替换等均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种动轴式全动舵面安装机构，包括转轴、机身，其特征在于：在机身的内、外侧分别安装小轴承、大轴承，且小轴承、大轴承同轴，转轴的两端分别安装在对应的轴承内，且通过限位结构将转轴限定在机身上；转轴作为舵面的旋转中心；
限位结构包括轴向限位结构、径向限位结构，轴向限位结构包括端盖和垫块，端盖安装在转轴端部，垫块安装在转轴的阶梯处，端盖和垫块分别位于小轴承的两侧，用于限制转轴的轴向移动；
径向限位结构包括拧紧螺母、锥形衬套和限位块；拧紧螺母设置有内螺纹，且沿其环向开设有若干通孔；锥形衬套包括等轴段和锥形段，其等轴段设计有外螺纹，与拧紧螺母套合，锥形段内表面与转轴外表面套合，锥形段外锥面与大轴承内锥面套合；限位块的内表面与拧紧螺母的外表面适配，其上设置有卡齿和若干腰型通孔，卡齿沿限位块的径向设置，安装时卡入开设在锥形衬套等轴段上的通孔内；腰型通孔围绕限位块的环向设置，通过螺钉将限位块与拧紧螺母连接固定。
2.根据权利要求1所述的动轴式全动舵面安装机构，其特征在于：端盖包括端盖头和端盖轴段，端盖轴段设置有外螺纹；转轴端部设置有内螺纹，端盖轴段与转轴内螺纹套合，负责拉进转轴。
3.根据权利要求1或2所述的动轴式全动舵面安装机构，其特征在于：在端盖与小轴承之间安装有止动垫片，止动垫片的环内卡齿与转轴上的缺口卡接，环外卡齿卡在端盖头处，用于转轴与端盖防松。
4.根据权利要求3所述的动轴式全动舵面安装机构，其特征在于：端盖头采用十二角头，环外卡齿卡在端盖十二角侧边。
5.根据权利要求1所述的动轴式全动舵面安装机构，其特征在于：在锥形衬套的圆周上开设有通缝，通缝的长度方向与锥形衬套的轴向一致，且可沿环向变形，使锥形衬套的外锥面与大轴承内锥面贴合。
6.根据权利要求1所述的动轴式全动舵面安装机构，其特征在于：还包括垫圈，垫圈套装在锥形衬套上，且位于拧紧螺母与大轴承之间，用于补偿锥形衬套螺纹长度。
7.根据权利要求6所述的动轴式全动舵面安装机构，其特征在于：围绕垫圈圆周设置有多个凸台，凸台的高度方向与垫圈的轴向一致。
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