CN220298742U - 一种组合式扭力杆 - Google Patents

Abstract

本申请属于飞机传动系统设计领域，特别涉及一种组合式扭力杆。该组合式扭力杆包括固定端杆头(1)、管子(2)、可拆卸端杆头(3)以及连接螺栓组件(4)；固定端杆头(1)包括通过十字轴连接的第一叉形接头(5)及第一叉形长接头(9)，第一叉形长接头(9)通过万向连接螺栓组件连接在管子(2)的一端，第一叉形接头(5)通过花键及螺栓连接第一传力机构，可拆卸端杆头(3)包括通过十字轴连接的第二叉形接头(12)及第二叉形长接头(11)，第二叉形长接头(11)通过万向连接螺栓组件连接在管子(2)的另一端，第二叉形接头(12)通过花键连接第二传力机构。本申请具有易适应传动杆系组件制造和安装误差、易拆卸等优点。

Description

一种组合式扭力杆

技术领域

本申请属于飞机传动系统设计领域，特别涉及一种组合式扭力杆。

背景技术

大型运输类飞机襟、缝翼操纵面一般具有襟缝翼操纵面数量多单块舵面由多个作动机构进行驱动，沿翼展方向分布的襟、缝翼作动系统在驱动襟、缝翼收放过程中需要承担大功率、大扭矩传递的功能。此外，飞机武器舱门作动系统、大型传输生产线等多种应用场合，均涉及到大功率、大扭矩传递的需求。

为满足扭矩和转速传动需求，作为机械线系传动组件的扭力杆，需满足三方面需求：第一，旋转运动功率传递需求：扭力杆应满足传递扭矩需求，即，扭力杆接收输入端运动组件绕其输出轴的扭矩和转速，传递到下一运动组件的传动轴，依次类推，直到传动杆系末端的作动机构；从强度设计上，扭力杆应满足承载需求；第二，扭力杆应适应机上安装需求：扭力杆两端杆头花键分别与安装于机体结构上两组运动组件传动轴花键组成花键副，实现扭矩和转速传递需求；第三，扭力杆应具有良好的维护、维修性(含拆卸、安装维护性、润滑维护等)和长寿命。传统扭力杆解决方法是：使用的LY12-Jφ管材(直径规格φ26～φ40mm，壁厚规格1.5～4mm)、两端杆头均选用HB5-41万向接头，万向接头的一端叉形接头的圆柱面伸入管子内孔，采用铆接与管子相连，另一端叉形接头机加成内花键/外花键安装接口，组成扭力杆，扭力杆两端分别与前、后支架组件(或齿轮箱)的转轴通过花键副连接，用于传递扭矩及转速。

传统扭力杆解决方法存在以下问题：第一，因标准管材的外径和壁厚公差均较大，管子材料LY12-Jφ管材(直径规格一般为φ26～φ40mm，壁厚规格一般为1.5～4mm)内孔尺寸范围较大，同一规格管材，其内孔直径尺寸相差范围达到0.2～0.5mm，若不对管子两端的内孔铰孔，就无法与HB5-41万向接头的叉形接头形成孔与轴间配合关系，若对管子两端的配合段内孔铰孔到名义尺寸与叉形接头的外圆尺寸一致、公差H9的内孔，虽解决了孔与轴间配合问题，但由于铰孔管子壁厚机加量在0.5mm以上，因薄壁厚段为管子强度薄弱环节，为满足管子设计强度，需要选择管子壁厚比满足强度壁厚大0.5mm的管子，这必然会付出较大重量代价；管子两端铰孔的深度尺寸较大(一般深度不小于40mm)，机加深孔工艺上具备一定难度；铰孔段留下机加痕迹，必然会成为疲劳源，严重影响扭力杆的使用寿命；第二，扭力杆的维护、维修工艺性不好，会因此增加使用经济成本。表现为：1)因扭力杆的管子与HB5-41万向接头之间采用铆钉连接，当扭力杆有换件拆卸需求时，只能通过分解HB5-41万向接头以减小扭力杆总长度，从而将扭力杆从两端带花键接口的支座组件拆下来，机上现场拆卸万向接头不方便实施，且多次分解HB5-41万向接头必然会HB5-41万向接头配合要求高的零、组件损伤、从而影响传动精度；2)扭力杆两端的HB5-41万向接头需要定期润滑，需要人工涂抹润滑脂，润滑维护性不好；第三，因与杆头铆接部位的管子材料为铝合金，杆头材料一般为钢，相比而言铝合金管子属于薄弱环节，使用中易磨损，一旦管子与杆头铆接处径向间隙达到损伤容限，则需对扭力杆的管子进行更换，或对扭力杆整体报废，这将增加使用经济成本。

实用新型内容

为了解决上述技术问题至少之一，本申请设计了一种组合式扭力杆，用于适应机上两端固定支座的制造和安装误差，传递旋转运动，实现对扭矩和转速等机械运动功率的传递。

本申请提供的组合式扭力杆，主要包括固定端杆头、管子、可拆卸端杆头以及连接螺栓组件；

其中，所述固定端杆头包括通过十字轴连接的第一叉形接头及第一叉形长接头，第一叉形长接头通过万向连接螺栓组件连接在管子的一端，第一叉形接头通过花键及螺栓连接第一传力机构，所述可拆卸端杆头包括通过十字轴连接的第二叉形接头及第二叉形长接头，第二叉形长接头通过万向连接螺栓组件连接在管子的另一端，第二叉形接头通过花键连接第二传力机构。

优选的是，所述十字轴包括两个十字交叉的轴，轴的端部设置有端盖，端盖具有底面及筒体，所述筒体位于十字轴与第一叉形接头、第一叉形长接头、第二叉形接头或第二叉形长接头的耳片接头孔之间。

优选的是，十字轴的每个轴具有沿轴向贯穿的通孔，所述端盖的底面封堵所述通孔的开口，所述端盖的筒体内壁开设有环槽，用以安装O型密封圈，所述筒体外壁与耳片接头孔间隙配合后，整体开设有贯穿筒体外壁及接头孔的长孔，所述长孔内安装有弹性圆柱销，所述十字轴的通孔内注有润滑脂。

优选的是，所述第二叉形长接头端部与管子端部开设有安装孔，用于安装万向连接螺栓组件，在拆卸掉所述万向连接螺栓组件后，所述第二叉形长接头能够自管子的端部伸入管子内，其中，所述第一叉形接头的花键轴向长度小于所述第二叉形长接头的轴向长度。

优选的是，所述万向连接螺栓组件包括套筒及六角头螺栓，六角头螺栓的光杆穿过设在套筒内，套筒穿过管子与第一叉形长接头或第二叉形长接头端部的径向安装孔内。

优选的是，所述管子位于中间管段部分的管径大于两端管段处的管径，且所述管子自中间向两端呈1:10～1:15的锥度收缩。

本申请克服了传统扭力杆对管子两端内孔配合段铰孔付出重量代价大、易引入疲劳源而严重影响扭力杆的使用寿命，且维护性、维修工艺性不好的弊端，具有易适应传动杆系组件制造和安装误差、易拆卸、重量代价小、长寿命、万向节头免润滑维护等优点。

附图说明

图1是本申请组合式扭力杆的一优选实施例的整体结构示意图。

图2是本申请组合式扭力杆的一优选实施例的固定端杆头结构爆炸图。

图3是本申请组合式扭力杆的一优选实施例的可拆卸端杆头结构爆炸图。

图4是本申请组合式扭力杆的一优选实施例的管子两端收口结构示意图。

图5是图4结构A-A剖示意图。

图6是图4结构B-B剖示意图。

图7是本申请组合式扭力杆的一优选实施例的应用示意图。

其中，1-固定端杆头，2-管子，3-可拆卸端杆头，4-连接螺栓组件，5-第一叉形接头，6-O型密封圈，7-端盖，8-十字轴，9-第一叉形长接头，10-弹性圆柱销，11-第二叉形长接头，12-第二叉形接头；

100-扭力杆，101-运动组件，102-支座组件，103-结构隔板，104-螺栓连接组件。

具体实施方式

为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施方式中的附图，对本申请实施方式中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施方式是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施方式，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方式，都属于本申请保护的范围。下面结合附图对本申请的实施方式进行详细说明。

本申请提供了一种组合式扭力杆，如图1至图3所示，主要包括固定端杆头1、管子2、可拆卸端杆头3以及连接螺栓组件4；

其中，如图2所示，所述固定端杆头1包括通过十字轴8连接的第一叉形接头5及第一叉形长接头9，第一叉形长接头9通过万向连接螺栓组件4连接在管子2的一端，第一叉形接头5通过花键及螺栓连接第一传力机构，如图3所示，所述可拆卸端杆头3包括通过十字轴8连接的第二叉形接头12及第二叉形长接头11，第二叉形长接头11通过万向连接螺栓组件连接在管子2的另一端，第二叉形接头12通过花键连接第二传力机构。

本申请的固定端杆头1及可拆卸端杆头3均为万向接头型式，通过扭力杆两端双万向接头设计，可实现因安装误差、造成扭力杆前后级传动组件轴线不在一条直线上、甚至两轴线为异面直线情况下扭矩和转速的传递，大大降低了机械传动杆系安装工艺难度。

在一些可选实施方式中，所述十字轴8包括两个十字交叉的轴，轴的端部设置有端盖7，端盖7具有底面及筒体，所述筒体位于十字轴8与第一叉形接头5、第一叉形长接头9、第二叉形接头12或第二叉形长接头11的耳片接头孔之间。

在一些可选实施方式中，十字轴8的每个轴具有沿轴向贯穿的通孔，所述端盖7的底面封堵所述通孔的开口，所述端盖7的筒体内壁开设有环槽，用以安装O型密封圈6，所述筒体外壁与耳片接头孔间隙配合后，整体开设有贯穿筒体外壁及接头孔的长孔，所述长孔内安装有弹性圆柱销10，所述十字轴8的通孔内注有润滑脂。

该实施例在万向接头十字轴内孔注满并使用O型密封圈封存足够的7254耐极压润滑脂，实现了长时期内(一般可达到扭力杆的首翻期)对扭力杆的万向接头的十字轴各端面与端盖内壁进行自润滑，避免了人工涂抹润滑脂，改善了扭力杆的润滑维护性。

由于固定端杆头1与可拆卸端杆头3结构类似，以下描述中，叉形接头为第一叉形接头5与第二叉形接头12的总称，长叉形接头为第一叉形长接头9与第二叉形长接头11的总称，如图5及图6所示，万向接头的十字轴8的外圆柱面与端盖7筒体内壁采用φ10.8H8/f7间隙配合，十字轴8的两个轴向设置φ4通孔；端盖7的外圆柱面与叉形接头和叉形长接头之间均采用φ15H8/f7间隙配合，按照HB7520在端盖内孔机加出适用于O型密封圈的内沟槽；各端盖7与叉形接头和叉形长接头组合后，在叉形接头和叉形长接头的耳片侧面各机加φ2的长孔，使用两组GB/T 879.1 2×24和GB/T879.1 2×28规格的弹性圆柱销10通过φ2长孔将叉形接头的耳片与端盖7的外圆柱面固定(每个耳片与端盖各使用一组弹性圆柱销)，并使用两组GB/T 879.1 2×24和GB/T 879.1 2×28规格的弹性圆柱销通过φ2长孔将叉形长接头的耳片与端盖7的外圆柱面固定(每个耳片与端盖各使用一组弹性圆柱销)。

该实施例中，万向接头型式完成组装前，向十字轴的φ4通孔注满7254耐极压润滑脂，通过叉形长接头、叉形长接头使用O型密封圈6将7254耐极压润滑脂密封，对万向接头型式的十字轴各端面与端盖内壁间进行自润滑，以实现万向接头型式免润滑维护。本申请的万向接头型式完成组装后，从叉形接头、叉形长接头的耳片外端面按HB0-37 B型要求对端盖进行收口，将端盖与叉形接头和叉形长接头可靠固定。

另外，本申请的叉形接头设置GB/T 3478.1型内花键(或外花键)作为扭力杆对外传动接口，叉形长接头的外圆柱面尺寸φ24f9，作为固定端杆头与管子2的内孔配合面连接。

本申请的叉形接头采用材料为TM210A棒材机加件，十字轴采用材料为30CrMnSiA板材机加件，叉形长接头采用材料为30CrMnSiA棒材机加件，端盖采用材料为30CrMnSiA棒材机加件，O型密封圈和弹性圆柱销选用标准件。

在一些可选实施方式中，所述第二叉形长接头11端部与管子2端部开设有安装孔，用于安装万向连接螺栓组件4，在拆卸掉所述万向连接螺栓组件4后，所述第二叉形长接头11能够自管子2的端部伸入管子2内，其中，所述第一叉形接头5的花键轴向长度小于所述第二叉形长接头11的轴向长度。

如图1所示，管子2的每一个端部的安装孔共计四个，分为两组，两组安装孔沿管子轴向错位，以分别安装用于横向固定及纵向固定的万向连接螺栓组件4，需要说明的是，如图4所示，可拆卸端杆头3的第二叉形长接头11的外圆柱面轴向尺寸L应大于固定端杆头1的第一叉形接头5的内花键或外花键轴线方向长度尺寸，以确保扭力杆需要从传动杆系取下时，将可拆卸端杆头与管子间的两组连接螺栓组件分解后，可拆卸端杆头可以整体塞入管子，从而将扭力杆沿固定端杆头轴线将扭力杆整体向外取出来。该实施例改善了扭力杆拆装维护性，避免了传统扭力杆需要分解HB5-41万向节头、易造成存在配合关系零件表面损坏弊端。

在一些可选实施方式中，所述万向连接螺栓组件4包括套筒及六角头螺栓，六角头螺栓的光杆穿过设在套筒内，套筒穿过管子2与第一叉形长接头9或第二叉形长接头11端部的径向安装孔内。

该实施例的万向连接螺栓组件4作为管子与固定端杆头和可拆卸端杆头之间的连接件，其包括六角头螺栓1件、垫圈2件、套筒1件、六角槽型扁螺母1件、开口销1件，其中，六角头螺栓、垫圈、六角槽型扁螺母、开口销均选用标准件，套筒为材料为30CrMnSiA棒材机加。包含三个特征，特征一：套筒采用材料为30CrMnSiA棒材机加件，套筒外圆柱面的径向尺寸为φ8f9、内孔的径向尺寸为φ5H9在固定端杆头端和在可拆卸端杆头端，套筒的外圆柱面与固定端杆头及管子形成φ8H9/f9间隙配合，与六角头螺栓的光杆形成φ5H9/f9间隙配合。该实施例通过连接螺栓组件的六角头螺栓与管子、杆头连接孔之间增加30CrMnSiA棒材机加件套筒，套筒的外圆柱面与管子、杆头连接孔采用φ8H9/f9间隙配合，套筒的内孔与六角头螺栓光杆间采用φ5H9/f9间隙配合，以避免钢材质的六角头螺栓的光杆与铝合金管子孔壁直接接触，造成管子磨损快，而影响扭力杆使用寿命。

在一些可选实施方式中，所述管子2位于中间管段部分的管径大于两端管段处的管径，且所述管子2自中间向两端呈1:10～1:15的锥度收缩。

如图4所示，该实施例的管子2采用铝合金管材(通常为LY12-Jφ36×3管材)机加件。具体的，将LY12-Jφ36×3管材按实际使用长度截取为LY12-Jφ36×3的管子段，两端头使用专业收口设备将管子两端收口为1:10～1:15锥度管+内孔直径φ24H9、壁厚不小于3mm的管子段，管子与固定端杆头和可拆卸端杆头形成φ24H9/f9间隙配合；管子两端内孔直径φ24H9、壁厚不小于3mm的管子段垂直于管子轴线、互为90°方向各设置两个φ8H9通孔，与固定端杆头、可拆卸端杆头之间连接螺栓组件形成φ8H9/f9间隙配合。该实施例通过对管子两端头使用专业收口设备将管子两端收口为1:10或1:15锥度管+内孔φ24H9管子，以保证管子两端内孔与固定端杆头、可拆卸端杆头的配合段为φ24H9/f9间隙配合，避免了对大壁厚管子两端铰孔获得内孔精度工艺方法下付出质量代价较大的弊端。

如图7所示，为本申请的组合式扭力杆的应用示意图，扭力杆100作为中间传动部件，在传动杆系机上安装布置中，沿翼展方向按“固定安装于结构隔板103的运动组件101(或支座组件102)、扭力杆100、固定安装于结构隔板103的运动组件101(或支座组件102)、扭力杆100”顺序顺次布置安装，扭力杆100的固定端万向接头花键啮合段通过M5螺栓连接组件104与支座组件102(或运动组件101)的传动轴固连作为扭力杆固定端，扭力杆的可拆卸端万向接头仅通过花键啮合作为扭力杆自由端，实现扭矩和转速的传递。其中，通过扭力杆两端的双万向接头结构型式，可实现对其前、后级的运动组件(或支座组件)因安装误差造成轴线不在同一直线的情况下扭力杆适应性安装；通过扭力杆自由端万向节头的内、外花键配合段长度沿轴线方向可变长或变短，可实现传动杆系对机翼梁受载变形引起固定于机翼梁结构隔板的运动组件(或支座组件)间的距离发生变化导致长度方向尺寸变化的自适应；扭力杆自由端花键补偿量设计中，应综合考虑温度变化对扭力杆长度的影响、机上安装误差对扭力杆长度的影响和机翼梁弯曲变形对扭力杆长度的影响等三个方面因素，即可实现沿翼展方向分布的传动杆系对机翼梁弯曲变形的自适应。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种组合式扭力杆，其特征在于，包括固定端杆头(1)、管子(2)、可拆卸端杆头(3)以及连接螺栓组件(4)；

其中，所述固定端杆头(1)包括通过十字轴连接的第一叉形接头(5)及第一叉形长接头(9)，第一叉形长接头(9)通过万向连接螺栓组件连接在管子(2)的一端，第一叉形接头(5)通过花键及螺栓连接第一传力机构，所述可拆卸端杆头(3)包括通过十字轴连接的第二叉形接头(12)及第二叉形长接头(11)，第二叉形长接头(11)通过万向连接螺栓组件连接在管子(2)的另一端，第二叉形接头(12)通过花键连接第二传力机构。

2.如权利要求1所述的组合式扭力杆，其特征在于，所述十字轴(8)包括两个十字交叉的轴，轴的端部设置有端盖(7)，端盖(7)具有底面及筒体，所述筒体位于十字轴(8)与第一叉形接头(5)、第一叉形长接头(9)、第二叉形接头(12)或第二叉形长接头(11)的耳片接头孔之间。

3.如权利要求2所述的组合式扭力杆，其特征在于，十字轴(8)的每个轴具有沿轴向贯穿的通孔，所述端盖(7)的底面封堵所述通孔的开口，所述端盖(7)的筒体内壁开设有环槽，用以安装O型密封圈(6)，所述筒体外壁与耳片接头孔间隙配合后，整体开设有贯穿筒体外壁及接头孔的长孔，所述长孔内安装有弹性圆柱销(10)，所述十字轴(8)的通孔内注有润滑脂。

4.如权利要求2所述的组合式扭力杆，其特征在于，所述第二叉形长接头(11)端部与管子(2)端部开设有安装孔，用于安装万向连接螺栓组件(4)，在拆卸掉所述万向连接螺栓组件(4)后，所述第二叉形长接头(11)能够自管子(2)的端部伸入管子(2)内，其中，所述第一叉形接头(5)的花键轴向长度小于所述第二叉形长接头(11)的轴向长度。

5.如权利要求4所述的组合式扭力杆，其特征在于，所述万向连接螺栓组件(4)包括套筒及六角头螺栓，六角头螺栓的光杆穿过设在套筒内，套筒穿过管子(2)与第一叉形长接头(9)或第二叉形长接头(11)端部的径向安装孔内。

6.如权利要求1所述的组合式扭力杆，其特征在于，所述管子(2)位于中间管段部分的管径大于两端管段处的管径，且所述管子(2)自中间向两端呈1:10～1:15的锥度收缩。