一种共轴式弯扭同传舵面传动机构的制作方法

本发明涉及航空制造领域，一种共轴式弯扭同传舵面传动机构。

背景技术：

目前，有人飞机或中大型无人机常见的操纵舵面传动形式均为拉杆摇臂式传动机构。该形式传动机构又可以具体分为电动舵机输出扭力摇臂驱动舵面拉杆，或液压作动筒直接驱动舵面摇臂等形式，此种舵面传动形式有如下几点不足之处：

1）拉杆摇臂结构必然造成传动机构凸出舵面外形及其所在翼面外形，需要分别在舵机输出端与舵面摇臂之间设计整流鼓包，这些鼓包减少了飞机翼面与舵面的有效升力面积，降低了舵面操纵效率，并增加了飞行过程中的气动阻力；

2）拉杆摇臂结构形成的传动路径较长。机构附件较多，一方面造成其传动结构重量较大，另一方面影响其传动精度；

3）对具有隐身性能要求的飞机，拉杆摇臂结构形成的前、后整流鼓包会增加不必要的反射与散射，影响隐身性能。

技术实现要素：

为了克服上述拉杆摇臂式舵面传动机构的不足，本发明提供了一种共轴式弯扭同传舵面传动机构，针对采用中等及以上厚度翼型的舵面，提供一种传动精度与效率更高、结构重量更轻、对翼面气动性能和舵面操纵效率影响更小、且有利于提高局部隐身特性的舵面传动机构设计。

一种共轴式弯扭同传舵面传动机构，其特征在于：舵机、舵机安装肋、滚针轴承、挡圈、联轴器、传动花键、舵面、关节轴承、转轴销、舵面安装肋和机体后梁，所述舵机与联轴器相连，所述联轴器上设置有滚针轴承，所述挡圈轴承设置在滚针轴承外侧，所述挡圈轴承上设置有舵机安装肋，所述舵机安装肋与传动花键相连，所述传动花键一侧为舵面，所述舵面上设置有转轴销，所述转轴销与关节轴承相连接，所述关节轴承与舵面安装肋连，所述舵面安装肋与机体后梁连接。

所述舵机与舵面转轴同轴布置，并分别通过舵机安装肋和舵面安装肋与机体后梁连接。

所述舵机输出端为与舵面转轴同轴的花键孔其通过联轴器和传动花键与舵面实现同轴传动。

所述联轴器两端分别与舵机和传动花键采用花键配合，所述联轴器中段通过滚针轴承与舵机安装肋配合。

所述舵面另一端通过关节轴承与转轴销配合，转轴销作用于舵面安装肋并通过螺栓连接。

所述舵面所受载荷产生的扭转力矩由舵机通过联轴器与传动花键同轴提供，舵机底座安装于舵机安装肋以承担反扭矩。

所述舵面所受载荷产生的剪力与弯矩，一端通过传动花键、联轴器与滚针轴承传递至舵机安装肋进而扩散至机体后梁，另一端通过关节轴承与转轴销传递至舵面安装肋进而扩散至机体。

工作原理：

1）舵面支撑结构由常见的前缘分布式安装接头改为两侧转轴支撑，用于安装舵面的翼面或机体无需在后梁设置分布式接头；舵面两侧分别设计安装肋为舵面两端的转轴提供支撑；其中一端安装肋外侧为舵机预留安装空间。

2）如附图4，舵面两端分别布置金属端肋，其中一侧端肋在转轴处设计传动花键，传动花键外圈圆柱面与端肋轴孔过渡配合，并传动花键外侧端面处设计耳片，与舵面端肋腹板机械连接以传递扭矩；另一侧端肋在转轴处布置关节轴承，轴承外圈与端肋轴孔采用过盈配合以防止轴承脱落，轴承内圈与转轴销采用间隙配合保证自由拆卸；舵面蒙皮与内部结构无特殊要求，可根据强度刚度需求自由设计。

3）联轴器内端与舵面传动花键内孔配合，舵面载荷通过传动花键传递至联轴器；联轴器中段与滚针轴承内圈过盈配合，滚针轴承外圈与舵面安装肋过盈配合；舵面弯矩与剪力通过滚针轴承传递至舵机安装肋；联轴器外端与舵机输出轴配合，舵面载荷产生的扭矩和舵面偏转的驱动力由舵机承担。

4）舵机与舵面转轴同轴布置，舵机输出端为花键孔；舵机采用机械连接安装于舵机安装肋腹板，舵机底座设置定位销，舵机安装肋设置定位孔以控制舵机安装姿态；舵机安装区域机体表面布置口盖；

5）转轴销与舵面关节轴承间隙配合，与舵面安装肋支撑孔间隙配合；转轴销外端设置耳片与舵面安装肋腹板机械连接；转轴销外侧机体表面布置口盖以便于舵面拆装和维护。

本发明具有如下有益效果：

1.本发明无需在机体外形面之外布置传动机构，取消了翼面和舵面上的鼓包，提高了翼面和舵面的有效面积并降低了阻力。同时有利于提高飞机局部隐身性能。

2.本发明舵机与舵面同轴传动，传动路径短附件少，降低了结构重量，提升了传动效率。

3.本发明舵机与舵面分别与联轴器通过花键传动，传动精度高误差小。

4.本发明采用两端支撑，并组合使用滚针轴承与关节轴承，载荷传递路径清晰，且装配定位简单易行，拆装维护简便。

附图说明

下面结合附图对本发明进一步说明。

图1为一种典型共轴式弯扭同传舵面传动机构设计方案示意图；

图2为一种典型共轴式弯扭同传舵面传动机构零件拆解示意图；

图3为一种共轴式弯扭同传舵面传动机构传动原理图；

图4为一种共轴式弯扭同传舵面传动机构典型零件特征示意图；

图5为一种共轴式弯扭同传舵面传动机构典型零件特征示意图；

图6为一种共轴式弯扭同传舵面传动机构典型零件特征示意图；

图7为一种典型栏杆摇臂式舵面传动机构示意图。

附图标记：

1、舵机，2、舵机安装肋，3、滚针轴承，4、挡圈，5、联轴器，6、传动花键，7、舵面，8、关节轴承，9、转轴销，10、舵面安装肋，11、机体后梁，12、螺栓组。

具体实施方式

实施例1：

一种共轴式弯扭同传舵面7传动机构，其特征在于：舵机1、舵机安装肋2、滚针轴承3、挡圈4、联轴器5、传动花键6、舵面7、关节轴承8、转轴销9、舵面安装肋10和机体后梁11，所述舵机1与联轴器5相连，所述联轴器5上设置有滚针轴承3，所述挡圈4轴承设置在滚针轴承3外侧，所述挡圈4轴承上设置有舵机安装肋2，所述舵机安装肋2与传动花键6相连，所述传动花键6一侧为舵面7，所述舵面7上设置有转轴销9，所述转轴销9与关节轴承8相连接，所述关节轴承8与舵面安装肋10连，所述舵面安装肋10与机体后梁11连接。

所述舵机1与舵面7转轴同轴布置，并分别通过舵机安装肋2和舵面安装肋10与机体后梁11连接。

实施例2：

一种共轴式弯扭同传舵面7传动机构，其特征在于：舵机1、舵机安装肋2、滚针轴承3、挡圈4、联轴器5、传动花键6、舵面7、关节轴承8、转轴销9、舵面安装肋10和机体后梁11，所述舵机1与联轴器5相连，所述联轴器5上设置有滚针轴承3，所述挡圈4轴承设置在滚针轴承3外侧，所述挡圈4轴承上设置有舵机安装肋2，所述舵机安装肋2与传动花键6相连，所述传动花键6一侧为舵面7，所述舵面7上设置有转轴销9，所述转轴销9与关节轴承8相连接，所述关节轴承8与舵面安装肋10连，所述舵面安装肋10与机体后梁11连接。

所述舵机1与舵面7转轴同轴布置，并分别通过舵机安装肋2和舵面安装肋10与机体后梁11连接。

所述舵面7另一端通过关节轴承8与转轴销9配合，转轴销9作用于舵面安装肋10并通过螺栓连接。

所述舵面7所受载荷产生的扭转力矩由舵机1通过联轴器5与传动花键6同轴提供，舵机1底座安装于舵机安装肋2上。

实施例3：

一种共轴式弯扭同传舵面7传动机构，其特征在于：舵机1、舵机安装肋2、滚针轴承3、挡圈4、联轴器5、传动花键6、舵面7、关节轴承8、转轴销9、舵面安装肋10和机体后梁11，所述舵机1与联轴器5相连，所述联轴器5上设置有滚针轴承3，所述挡圈4轴承设置在滚针轴承3外侧，所述挡圈4轴承上设置有舵机安装肋2，所述舵机安装肋2与传动花键6相连，所述传动花键6一侧为舵面7，所述舵面7上设置有转轴销9，所述转轴销9与关节轴承8相连接，所述关节轴承8与舵面安装肋10连，所述舵面安装肋10与机体后梁11连接。

所述舵机1与舵面7转轴同轴布置，并分别通过舵机安装肋2和舵面安装肋10与机体后梁11连接。

所述舵机1输出端为与舵面7转轴同轴的花键孔其通过联轴器5和传动花键6与舵面7实现同轴传动。

所述舵面7另一端通过关节轴承8与转轴销9配合，转轴销9作用于舵面安装肋10并通过螺栓连接。

所述舵面7所受载荷产生的扭转力矩由舵机1通过联轴器5与传动花键6同轴提供，舵机1底座安装于舵机安装肋2上。

实施例4：

一种共轴式弯扭同传舵面7传动机构，其特征在于：舵机1、舵机安装肋2、滚针轴承3、挡圈4、联轴器5、传动花键6、舵面7、关节轴承8、转轴销9、舵面安装肋10和机体后梁11，所述舵机1与联轴器5相连，所述联轴器5上设置有滚针轴承3，所述挡圈4轴承设置在滚针轴承3外侧，所述挡圈4轴承上设置有舵机安装肋2，所述舵机安装肋2与传动花键6相连，所述传动花键6一侧为舵面7，所述舵面7上设置有转轴销9，所述转轴销9与关节轴承8相连接，所述关节轴承8与舵面安装肋10连，所述舵面安装肋10与机体后梁11连接。

所述舵机1与舵面7转轴同轴布置，并分别通过舵机安装肋2和舵面安装肋10与机体后梁11连接。

所述舵机1输出端为与舵面7转轴同轴的花键孔其通过联轴器5和传动花键6与舵面7实现同轴传动。

所述联轴器5两端分别与舵机1和传动花键6采用花键配合，所述联轴器5中段通过滚针轴承3与舵机安装肋2配合。

所述舵面7所受载荷产生的扭转力矩由舵机1通过联轴器5与传动花键6同轴提供，舵机1底座安装于舵机安装肋2上。

实施例5：

一种共轴式弯扭同传舵面7传动机构，其特征在于：舵机1、舵机安装肋2、滚针轴承3、挡圈4、联轴器5、传动花键6、舵面7、关节轴承8、转轴销9、舵面安装肋10和机体后梁11，所述舵机1与联轴器5相连，所述联轴器5上设置有滚针轴承3，所述挡圈4轴承设置在滚针轴承3外侧，所述挡圈4轴承上设置有舵机安装肋2，所述舵机安装肋2与传动花键6相连，所述传动花键6一侧为舵面7，所述舵面7上设置有转轴销9，所述转轴销9与关节轴承8相连接，所述关节轴承8与舵面安装肋10连，所述舵面安装肋10与机体后梁11连接。

所述舵机1与舵面7转轴同轴布置，并分别通过舵机安装肋2和舵面安装肋10与机体后梁11连接。

所述舵机1输出端为与舵面7转轴同轴的花键孔其通过联轴器5和传动花键6与舵面7实现同轴传动。

所述联轴器5两端分别与舵机1和传动花键6采用花键配合，所述联轴器5中段通过滚针轴承3与舵机安装肋2配合。

所述舵面7另一端通过关节轴承8与转轴销9配合，转轴销9作用于舵面安装肋10并通过螺栓连接。

实施例6：

一种共轴式弯扭同传舵面7传动机构，其特征在于：舵机1、舵机安装肋2、滚针轴承3、挡圈4、联轴器5、传动花键6、舵面7、关节轴承8、转轴销9、舵面安装肋10和机体后梁11，所述舵机1与联轴器5相连，所述联轴器5上设置有滚针轴承3，所述挡圈4轴承设置在滚针轴承3外侧，所述挡圈4轴承上设置有舵机安装肋2，所述舵机安装肋2与传动花键6相连，所述传动花键6一侧为舵面7，所述舵面7上设置有转轴销9，所述转轴销9与关节轴承8相连接，所述关节轴承8与舵面安装肋10连，所述舵面安装肋10与机体后梁11连接。

所述舵机1与舵面7转轴同轴布置，并分别通过舵机安装肋2和舵面安装肋10与机体后梁11连接。

所述舵机1输出端为与舵面7转轴同轴的花键孔其通过联轴器5和传动花键6与舵面7实现同轴传动。

所述联轴器5两端分别与舵机1和传动花键6采用花键配合，所述联轴器5中段通过滚针轴承3与舵机安装肋2配合。

所述舵面7另一端通过关节轴承8与转轴销9配合，转轴销9作用于舵面安装肋10并通过螺栓连接。

所述舵面7所受载荷产生的扭转力矩由舵机1通过联轴器5与传动花键6同轴提供，舵机1底座安装于舵机安装肋2上。

如附图1、图2、图3，首先在工装型架上，通过转轴定位器将舵机安装肋和舵面安装肋定位后，将其与机体后梁机械连接；随后去除工装定位器，将传动花键与关节轴承分别与舵面配合安装后，整体平移至安装位置，将联轴器与滚针轴承配合后从舵机安装肋外侧穿入舵面传动花键，滚针轴承则与舵机安装肋轴孔配合；然后依次套入挡圈，将舵机与联轴器套合后，利用定位销定位姿态，并通过螺栓组将舵机与舵机安装肋固定。最后将转轴销从舵面安装肋外侧穿入关节轴承内孔，并与舵面安装肋采用螺栓固定；即构成一组完整的飞机舵面安装与传动机构。舵面分别通过两端转轴安装于舵面安装肋和舵机安装肋，载荷传递路径清晰；舵机通过联轴器向舵面同轴提供驱动力矩，可以实现舵面在舵机机械限位范围内的精确偏转，若舵机旋转角度无限制，则为±90度。

以上所述的仅是本发明的优选实例。应当指出，对于本领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干变形和改进，也应视为属于本发明的保护范围。