CN114954910A - 一种可调后掠角的副翼操纵机构及具有其的无人机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种可调后掠角的副翼操纵机构及具有其的无人机，包括底座和设置在底座上的主动圆锥齿轮与两组传动组件，每组传动组件包括从动圆锥齿轮、输出轴、第一轴承座、第二轴承座、万向联轴器、横向连接套筒、展向连接套筒、第一连接件和第二连接件；舵机轴与主动圆锥齿轮相连，输出轴与从动圆锥齿轮相连；第一轴承座与底座固定连接；万向联轴器输入端与第一轴承座相连，输出端与第二轴承座相连；横向连接套筒用于连接输出轴和万向联轴器输入端；第一连接件用于连接底座和第二轴承座；第二连接件用于连接底座和第二轴承座；展向连接套筒用于连接万向联轴器输出端和副翼转轴。本发明能够解决现有的副翼操纵机构无法在不同后掠角下通用的问题。

Description

一种可调后掠角的副翼操纵机构及具有其的无人机

技术领域

本发明涉及飞机操纵系统技术领域，尤其涉及一种可调后掠角的副翼操纵机构及具有其的无人机。

背景技术

副翼操纵机构是无人机上将舵机输出的转角和转矩传递到副翼的一套机械传动装置，它是无人机控制系统的关键组成之一。无人机副翼操纵机构通常采用摇臂-连杆传动机构：由两个舵机通过简单的平面摇臂-连杆操纵机构分别带动左右两个副翼向相反方向偏转；或由一个舵机通过空间复合摇臂-连杆操纵机构同时带动左右两个副翼同时向相反方向偏转。后者克服了前者左右副翼偏转不同步的缺点，但仍存在以下缺陷：空间复合摇臂-连杆操纵机构传动路线复杂，活动游隙大，造成操纵的灵敏度和准确性较低，且同一操纵机构只能适用于特定副翼布置，无法在不同后掠角下通用。

发明内容

本发明提供了一种可调后掠角的副翼操纵机构及具有其的无人机，能够解决现有的副翼操纵机构灵敏度和准确性较低，且无法在不同后掠角下通用的技术问题。

根据本发明的一方面，提供了一种可调后掠角的副翼操纵机构，所述副翼操纵机构包括：底座、主动圆锥齿轮和两组传动组件，所述主动圆锥齿轮和两组所述传动组件均设置在所述底座上，两组所述传动组件的结构相同且对称设置于所述主动圆锥齿轮的两侧，每组所述传动组件均包括从动圆锥齿轮、输出轴、第一轴承座、第二轴承座、万向联轴器、横向连接套筒、展向连接套筒、第一连接件和第二连接件；

所述底座的竖直段具有一个第一连接孔和两个对称设置的第二连接孔，水平段具有两个对称设置的第三连接孔和两个对称设置的弧形导向槽，每个所述第三连接孔的圆心与同侧的所述弧形导向槽的弧线圆心重合；

舵机轴穿过所述第一连接孔与所述主动圆锥齿轮相连，所述输出轴穿过所述第二连接孔与所述从动圆锥齿轮相连，所述从动圆锥齿轮与所述主动圆锥齿轮啮合；

所述第一轴承座与所述底座固定连接；

所述万向联轴器的输入端与所述第一轴承座相连且伸出所述第一轴承座，输出端与所述第二轴承座相连且伸出所述第二轴承座；

所述横向连接套筒的一端与所述输出轴套接，另一端与所述万向联轴器的输入端伸出部分套接；

所述第二轴承座具有第四连接孔和第五连接孔；

所述第一连接件穿过所述第三连接孔和所述第四连接孔以连接所述底座和所述第二轴承座；

所述第二连接件穿过所述弧形导向槽和所述第五连接孔以连接所述底座和所述第二轴承座；

所述展向连接套筒的一端与所述万向联轴器的输出端伸出部分套接，另一端与副翼转轴套接；

在安装过程中，通过所述第二连接件在所述弧形导向槽中滑动以带动所述第二轴承座绕所述第四连接孔的轴线转动，实现所述第二轴承座的安装角度根据机翼的后掠角进行调节。

优选的，所述副翼操纵机构还包括连接接头，所述连接接头的一端与所述副翼转轴相连，另一端伸入所述展向连接套筒内与所述展向连接套筒套接。

优选的，所述副翼操纵机构还包括输入轴，所述输入轴的一端设有与所述舵机轴相适配的U形插槽，并与所述舵机轴相连，另一端与所述主动圆锥齿轮相连。

优选的，所述万向联轴器为球笼同步万向联轴器，所述球笼同步万向联轴器的球心处于所述第三连接孔的轴线上。

优选的，所述横向连接套筒与所述输出轴和所述万向联轴器的输入端伸出部分为铆接、焊接或螺纹连接；所述展向连接套筒与所述万向联轴器的输出端伸出部分和所述副翼转轴为铆接、焊接或螺纹连接。

优选的，所述第一连接件和所述第二连接件均为螺栓。

优选的，所述弧形导向槽的弧长与所述万向联轴器的最大许用倾角相适配。

优选的，所述主动圆锥齿轮的轴线与所述从动圆锥齿轮的轴线垂直，且所述主动圆锥齿轮的节锥角和所述从动圆锥齿轮的节锥角均为45°。

优选的，所述第三连接孔为沉头孔，所述弧形导向槽为沉头式弧形导向槽。

根据本发明的又一方面，提供了一种具有可调后掠角的副翼操纵机构的无人机，所述无人机包括上述实施例中所述的副翼操纵机构。

应用本发明的技术方案，通过设置弧形导向槽实现第二轴承座的安装角度可调，通过调整第二轴承座的安装角度使副翼操纵机构能够适用于不同机翼后掠角。本发明的副翼操纵机构传动路线简单，活动游隙小，具有较高的操纵的灵敏度和准确性。

附图说明

所包括的附图用来提供对本发明实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本发明的实施例，并与文字描述一起来阐释本发明的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了根据本发明的一种实施例提供的可调后掠角的副翼操纵机构的立体结构示意图；

图2示出了图1中副翼操纵机构的仰视图；

图3示出了图1中副翼操纵机构的局部剖切图；

图4示出了图1中副翼操纵机构的局部放大图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

1、底座；1a、第三连接孔；1b、弧形导向槽；2、输入轴；3、主动圆锥齿轮；4、从动圆锥齿轮；5、输出轴；6、第一轴承座；7、第二轴承座；7a、第四连接孔；7b、第五连接孔；8、万向联轴器；8a、万向联轴器的输入端；8b、万向联轴器的输出端；9、连接接头；10、横向连接套筒；11、展向连接套筒；12、铆钉；13、第一连接件；14、第二连接件；15、舵机；15a、舵机轴；16、副翼；16a、副翼转轴。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

如图1-图3所示，本发明提供了一种可调后掠角的副翼操纵机构，所述副翼操纵机构包括：底座1、主动圆锥齿轮3和两组传动组件，所述主动圆锥齿轮3和两组所述传动组件均设置在所述底座1上，两组所述传动组件的结构相同且对称设置于所述主动圆锥齿轮3的两侧，每组所述传动组件均包括从动圆锥齿轮4、输出轴5、第一轴承座6、第二轴承座7、万向联轴器8、横向连接套筒10、展向连接套筒11、第一连接件13和第二连接件14；

所述底座1的竖直段具有一个第一连接孔和两个对称设置的第二连接孔，水平段具有两个对称设置的第三连接孔1a和两个对称设置的弧形导向槽1b，每个所述第三连接孔1a的圆心与同侧的所述弧形导向槽1b的弧线圆心重合；

舵机轴15a穿过所述第一连接孔与所述主动圆锥齿轮3相连，所述输出轴5穿过所述第二连接孔与所述从动圆锥齿轮4相连，所述从动圆锥齿轮4与所述主动圆锥齿轮3啮合；

所述第一轴承座6与所述底座1固定连接；

所述万向联轴器的输入端8a与所述第一轴承座6相连且伸出所述第一轴承座6，输出端与所述第二轴承座7相连且伸出所述第二轴承座7；

所述横向连接套筒10的一端与所述输出轴5套接，另一端与所述万向联轴器的输入端8a伸出部分套接；

所述第二轴承座7具有第四连接孔7a和第五连接孔7b；

所述第一连接件13穿过所述第三连接孔1a和所述第四连接孔7a以连接所述底座1和所述第二轴承座7；

所述第二连接件14穿过所述弧形导向槽1b和所述第五连接孔7b以连接所述底座1和所述第二轴承座7；

所述展向连接套筒11的一端与所述万向联轴器的输出端8b伸出部分套接，另一端与副翼转轴16a套接；

在安装过程中，通过所述第二连接件14在所述弧形导向槽1b中滑动以带动所述第二轴承座7绕所述第四连接孔7a的轴线转动，实现所述第二轴承座7的安装角度根据机翼的后掠角进行调节。

本发明通过设置弧形导向槽1b实现第二轴承座7的安装角度可调，通过调整第二轴承座7的安装角度使副翼操纵机构能够适用于不同机翼后掠角。本发明的副翼操纵机构传动路线简单，活动游隙小，具有较高的操纵的灵敏度和准确性。

根据本发明的一种实施例，所述副翼操纵机构还包括连接接头9，所述连接接头9的一端与所述副翼转轴16a相连，另一端伸入所述展向连接套筒11内与所述展向连接套筒11套接。该连接接头9与副翼转轴16a相连的一端可根据副翼转轴16a的尺寸进行适应性调整，从而在不改变副翼操纵机构主体结构的情况下可适用于不同尺寸的副翼转轴16a，提高了副翼操纵机构的连接适应性，同时加工更加方便。

在上述实施例中，连接接头9沿轴向转动调节副翼16位置，在左右副翼16均到达零位时再与展向连接套筒11连接。

根据本发明的一种实施例，所述副翼操纵机构还包括输入轴2，所述输入轴2的一端设有与所述舵机轴15a相适配的U形插槽，并与所述舵机轴15a相连，如图4所示，另一端与所述主动圆锥齿轮3相连。该输入轴2用于过渡配合，其与舵机轴15a相连的一端可根据舵机轴15a的尺寸进行适应性调整，从而在不改变主动圆锥齿轮3尺寸的情况下可适用于不同尺寸的舵机轴15a，提高了副翼操纵机构的连接适应性，同时加工更加方便。

根据本发明的一种实施例，所述万向联轴器8为球笼同步万向联轴器，所述球笼同步万向联轴器的球心处于所述第三连接孔1a的轴线上，从而确保任意位置副翼16偏转角度与舵机15输出转角之间的传动关系均为线性。

根据本发明的一种实施例，所述横向连接套筒10与所述输出轴5和所述万向联轴器的输入端8a伸出部分为铆接、焊接或螺纹连接；所述展向连接套筒11与所述万向联轴器的输出端8b伸出部分和所述副翼转轴16a为铆接、焊接或螺纹连接。图1-图3所示为铆接的连接方式，横向连接套筒10的一端通过铆钉12与输出轴5连接，另一端通过铆钉12与万向联轴器的输入端8a伸出部分连接，展向连接套筒11的一端通过铆钉12与万向联轴器的输出端8b伸出部分连接，另一端通过铆钉12与副翼转轴16a连接。

在本发明中，横向连接套筒10的长度可以根据机身宽度进行调节，展向连接套筒11的长度可以根据副翼16展向位置进行调节。

根据本发明的一种实施例，所述第一连接件13和所述第二连接件14均为螺栓。

根据本发明的一种实施例，所述弧形导向槽1b的弧长与所述万向联轴器8的最大许用倾角相适配，以确保副翼操纵机构的后掠角可调范围达到最大。

根据本发明的一种实施例，所述主动圆锥齿轮3的轴线与所述从动圆锥齿轮4的轴线垂直，且所述主动圆锥齿轮3的节锥角和所述从动圆锥齿轮4的节锥角均为45°，以便于加工。

根据本发明的一种实施例，所述第三连接孔1a为沉头孔，所述弧形导向槽1b为沉头式弧形导向槽1b，从而使螺栓的螺母沉入孔或弧形导向槽1b内。

本发明的副翼操纵机构在安装过程中，通过第二连接件14在弧形导向槽1b中滑动以带动第二轴承座7绕第四连接孔7a的轴线转动，也就是说，第二轴承座7可绕转轴第一连接件13摆动，并由第二连接件14锁定到弧形导向槽1b上任意位置；以使万向联轴器的输出端8b、展向连接套筒11及连接接头9构成的组合体与机身横向夹角可以在一定范围内调节，以适应不同机翼后掠角要求。

本发明的工作过程为：舵机15控制舵机轴15a产生一定转角后通过输入轴2带动主动圆锥齿轮3转动，主动圆锥齿轮3分别带动左右从动圆锥齿轮4同时向相反方向转动相同的角度，转动通过输出轴5、横向连接套筒10传递到球笼同步万向联轴器的输入端，再由球笼同步万向联轴器将转动方向由机身横向转换到机翼展向，并由球笼同步万向联轴器的输出端通过展向连接套筒11转动到连接接头9，连接接头9通过副翼转轴16a带动副翼16偏转。由于左右从动圆锥齿轮4同时向相反方向转动相同的角度，因此左右副翼16同步反向偏转相同的角度。

本发明与现有技术相比的有益效果：

(1)传动路线简单，活动游隙小，操纵的灵敏度和准确性高；

(2)任意位置副翼16偏转角度与舵机15输出转角之间的传动关系均为线性；

(3)通过调整第二轴承座7的安装角度使副翼操纵机构能够适用于不同机翼后掠角。

本发明还提供了一种具有可调后掠角的副翼操纵机构的无人机，所述无人机包括上述实施例中所述的副翼操纵机构。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种可调后掠角的副翼操纵机构，其特征在于，所述副翼操纵机构包括：底座(1)、主动圆锥齿轮(3)和两组传动组件，所述主动圆锥齿轮(3)和两组所述传动组件均设置在所述底座(1)上，两组所述传动组件的结构相同且对称设置于所述主动圆锥齿轮(3)的两侧，每组所述传动组件均包括从动圆锥齿轮(4)、输出轴(5)、第一轴承座(6)、第二轴承座(7)、万向联轴器(8)、横向连接套筒(10)、展向连接套筒(11)、第一连接件(13)和第二连接件(14)；

所述底座(1)的竖直段具有一个第一连接孔和两个对称设置的第二连接孔，水平段具有两个对称设置的第三连接孔(1a)和两个对称设置的弧形导向槽(1b)，每个所述第三连接孔(1a)的圆心与同侧的所述弧形导向槽(1b)的弧线圆心重合；

舵机轴(15a)穿过所述第一连接孔与所述主动圆锥齿轮(3)相连，所述输出轴(5)穿过所述第二连接孔与所述从动圆锥齿轮(4)相连，所述从动圆锥齿轮(4)与所述主动圆锥齿轮(3)啮合；

所述第一轴承座(6)与所述底座(1)固定连接；

所述万向联轴器的输入端(8a)与所述第一轴承座(6)相连且伸出所述第一轴承座(6)，输出端与所述第二轴承座(7)相连且伸出所述第二轴承座(7)；

所述横向连接套筒(10)的一端与所述输出轴(5)套接，另一端与所述万向联轴器的输入端(8a)伸出部分套接；

所述第二轴承座(7)具有第四连接孔(7a)和第五连接孔(7b)；

所述第一连接件(13)穿过所述第三连接孔(1a)和所述第四连接孔(7a)以连接所述底座(1)和所述第二轴承座(7)；

所述第二连接件(14)穿过所述弧形导向槽(1b)和所述第五连接孔(7b)以连接所述底座(1)和所述第二轴承座(7)；

所述展向连接套筒(11)的一端与所述万向联轴器的输出端(8b)伸出部分套接，另一端与副翼转轴(16a)套接；

在安装过程中，通过所述第二连接件(14)在所述弧形导向槽(1b)中滑动以带动所述第二轴承座(7)绕所述第四连接孔(7a)的轴线转动，实现所述第二轴承座(7)的安装角度根据机翼的后掠角进行调节。

2.根据权利要求1所述的副翼操纵机构，其特征在于，所述副翼操纵机构还包括连接接头(9)，所述连接接头(9)的一端与所述副翼转轴(16a)相连，另一端伸入所述展向连接套筒(11)内与所述展向连接套筒(11)套接。

3.根据权利要求1所述的副翼操纵机构，其特征在于，所述副翼操纵机构还包括输入轴(2)，所述输入轴(2)的一端设有与所述舵机轴(15a)相适配的U形插槽，并与所述舵机轴(15a)相连，另一端与所述主动圆锥齿轮(3)相连。

4.根据权利要求1所述的副翼操纵机构，其特征在于，所述万向联轴器(8)为球笼同步万向联轴器，所述球笼同步万向联轴器的球心处于所述第三连接孔(1a)的轴线上。

5.根据权利要求1所述的副翼操纵机构，其特征在于，所述横向连接套筒(10)与所述输出轴(5)和所述万向联轴器的输入端(8a)伸出部分为铆接、焊接或螺纹连接；所述展向连接套筒(11)与所述万向联轴器的输出端(8b)伸出部分和所述副翼转轴(16a)为铆接、焊接或螺纹连接。

6.根据权利要求1所述的副翼操纵机构，其特征在于，所述第一连接件(13)和所述第二连接件(14)均为螺栓。

7.根据权利要求1所述的副翼操纵机构，其特征在于，所述弧形导向槽(1b)的弧长与所述万向联轴器(8)的最大许用倾角相适配。

8.根据权利要求1所述的副翼操纵机构，其特征在于，所述主动圆锥齿轮(3)的轴线与所述从动圆锥齿轮(4)的轴线垂直，且所述主动圆锥齿轮(3)的节锥角和所述从动圆锥齿轮(4)的节锥角均为45°。

9.根据权利要求1所述的副翼操纵机构，其特征在于，所述第三连接孔(1a)为沉头孔，所述弧形导向槽(1b)为沉头式弧形导向槽(1b)。

10.一种具有可调后掠角的副翼操纵机构的无人机，其特征在于，所述无人机包括权利要求1至9中任一项所述的副翼操纵机构。

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