一种集成故障保护功能的大传动比旋转作动器的制作方法

本发明属于航空齿轮作动，具体涉及一种集成故障保护功能的大传动比旋转作动器。

背景技术：

1、旋转作动器通常安装于飞机高升力系统、舱门系统，与飞机结构相连，为保护行星齿轮机构，旋转作动器常需要通过集成力矩限制机构实现故障保护功能。

2、国内现有旋转作动器较少集成故障保护功能，当行星齿轮机构出现卡阻时，过大的动力源功率会传递至行星齿轮机构，造成齿轮故障；少数具有故障保护功能的旋转作动器有受限其减速比较小，难以满足大传动比场合要求。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种集成故障保护功能的大传动比旋转作动器，可在有限空间、重量要求下实现大传动比、高承载，并能通过集成力矩限制机构实现对产品以及系统的故障保护功能。

2、为了实现上述任务，本发明采用以下技术方案：

3、一种旋转作动器机构，包括力矩限制机构以及行星减速机构，其中，力矩限制机构安装在行星减速机构的前端，用于防止行星减速机构过载；中心轴贯穿行星减速机构和力矩限制机构；

4、所述力矩限制机构包括：输入球道盘、输出球道盘以及摩擦片组件，其中：

5、中心轴通过花键与输入球道盘连接；输入球道盘与输出球道盘安装在壳体内部的后端；输入球道盘的前端面、输出球道盘的后端面上分布有相互对应的球窝结构，输入球道盘与输出球道盘之间通过设置在对应球窝结构中的钢球ⅱ连接；

6、输出球道盘的前端同轴设置有花键，输出球道盘、花键均套在中心轴上但不与中心轴连接；所述动摩擦片、静摩擦片交错分布，构成摩擦片组件；摩擦片组件套装在输出球道盘的前端的花键上，其中动摩擦片与花键活动式连接，动摩擦片可在花键上轴向滑动；壳体的前端内壁上沿轴向开设有第一半圆槽，定位销的上半部分安装于半第一圆槽中，轴向通过安装在壳体前端的输入端盖定位；摩擦片组件中的所有静摩擦片的外径大于动摩擦片，在静摩擦片的边缘上开设有第二半圆槽，定位销的下半部分穿过所有静摩擦片的第二半圆槽，静摩擦片可在定位销上轴向滑动；在输入端盖与中心轴之间设置有轴承，轴承内圈与中心轴配合，轴承外圈与输入端盖配合；

7、碟簧ⅰ设置在输出球道盘的前端并与输出球道盘接触，碟簧ⅰ另一端与推力盘接触；压板位于壳体的前端并套在中心轴上，推力盘与压板之间通过滚槽装配钢球ⅰ用于承受轴向载荷；碟簧ⅱ位于压板与挡环之间，挡环固定在中心轴上，通过碟簧ⅱ与挡环之间的调整垫圈对碟簧ⅱ预紧力进行调节。

8、进一步地，所述力矩限制机构还包括指示杆，指示杆装配在壳体上倾斜于轴向开设的安装孔中，指示器安装在壳体外部前端，指示器为盖状构件，指示器的一端与壳体铰接；指示杆的内端与推力盘之间为间隙配合，另一端与指示器接触；指示杆在其轴向运动时将推动指示器位置变动，从而起到指示作用。

9、进一步地，所述球窝结构的两侧为斜面，钢球ⅱ在滚动至斜面部分时，将推动输出球道盘向前端轴向运动，从而将扭矩转化为轴向力。

10、进一步地，推力盘与碟簧ⅰ之间设置有调整垫圈，通过调整垫圈对碟簧ⅰ预紧力进行调节。

11、进一步地，所述行星减速机构包括：中心轮、行星轮ⅰ、行星轮ⅱ、行星架、双联中心轮以及三联齿，其中：

12、中心轮位于行星减速机构的前端，中心轮与力矩限制机构中的输出球道盘连接，使得输出球道盘可将功率通过中心轮传递到行星减速机构中；行星轮ⅱ均匀分布在中心轮的外部并与中心轮啮合；每个行星轮ⅱ通过一个连接销与一个行星轮ⅰ相连，并通过深沟球轴承支撑在行星架上；行星轮ⅰ与双联中心轮的内齿啮合；

13、三联齿通过多个支撑环进行支撑，输出内齿设置两个，其中第一输出内齿、第二输出内齿分别与三联齿的第一段齿、第三段齿啮合；三联齿的第一段齿还与双联中心轮的外齿啮合；三联齿的第二段齿与固定内齿啮合；通过固定内齿对三联齿进行安装支撑；

14、第一输出内齿通过花键与行星架连接，行星架通过花键与输出轴连接；第二输出内齿则通过输出花键轮与输出轴连接；输出轴套装在中心轴的外部，在输出轴与中心轴之间设置有轴承，该轴承的内圈与中心轴配合，轴承外圈与输出轴配合。

15、进一步地，所述中心轴与输出轴同轴；输出轴能够将减速、增扭后的扭矩通过花键进行输出。

16、进一步地，当旋转作动器正常工作时，中心轴一端接受输入扭矩，另一端将一部分扭矩直接输出给下一级；另一方面中心轴通过花键将另一部分扭矩传递给输入球道盘，输入球道盘通过钢球ⅱ、输出球道盘、连接花键将扭矩传递给行星减速机构的中心轮；该扭矩经过中心轮、行星轮ⅱ、连接销、行星轮ⅰ、双联中心轮、三联齿、第一和第二输出内齿；并通过与输出内齿连接的行星架及输出花键轮将转换后的功率传递给输出轴进行输出。

17、进一步地，当力矩限制机构后端发生卡阻时，输出端无法运转，此时中心轴输入端仍在接受输入扭矩，输入球道盘、输出球道盘、钢球结构将输入扭矩转化为轴向载荷；随着输入扭矩的增大，通过球窝结构，产生轴向载荷推动输出球道盘压缩碟簧i；预先配置碟簧ⅱ的预紧力大于碟簧ⅰ的预紧力，当轴向载荷增大至碟簧ⅰ预紧力时，碟簧ⅰ进一步压缩，逐渐消除动摩擦片、静摩擦片之间间隙；当间隙完全消除后产品制动，多余载荷通过静摩擦片、定位销传递给壳体，从而确保行星减速机构承载不超过其限制载荷。

18、进一步地，随着碟簧ⅱ的压缩，推力盘轴向移动推动指示杆，进而指示杆推动指示器弹开，从而实现制动指示功能。

19、与现有技术相比，本发明具有以下技术特点：

20、本发明装置整体结构紧凑、传动比大、承载能力强，且具有力矩限制保护功能，可满足大型飞机高升力系统作动需求，易于推广，在航空领域具有较大的应用前景和市场。同时也可应用于具有相似作动需求的场合。

技术特征：

1.一种旋转作动器机构，其特征在于，包括力矩限制机构以及行星减速机构，中心轴(1)贯穿行星减速机构和力矩限制机构；

2.根据权利要求1所述的旋转作动器机构，其特征在于，所述力矩限制机构还包括指示杆(8)，指示杆(8)装配在壳体(16)上倾斜于轴向开设的安装孔中，指示器(9)安装在壳体(16)外部前端，指示器(9)为盖状构件，指示器(9)的一端与壳体(16)铰接；指示杆(8)的内端与推力盘(7)之间为间隙配合，另一端与指示器(9)接触；指示杆(8)在其轴向运动时将推动指示器位置变动，从而起到指示作用。

3.根据权利要求1所述的旋转作动器机构，其特征在于，所述球窝结构(31)的两侧为斜面(32)，钢球ⅱ(15)在滚动至斜面(32)部分时，将推动输出球道盘(14)向前端轴向运动，从而将扭矩转化为轴向力。

4.根据权利要求1所述的旋转作动器机构，其特征在于，推力盘(7)与碟簧ⅰ(11)之间设置有调整垫圈，通过调整垫圈对碟簧ⅰ(11)预紧力进行调节。

5.根据权利要求1所述的旋转作动器机构，其特征在于，所述行星减速机构包括：中心轮(18)、行星轮ⅰ(19)、行星轮ⅱ(21)、行星架(22)、双联中心轮(23)以及三联齿(25)，其中：

6.根据权利要求5所述的旋转作动器机构，其特征在于，所述中心轴(1)与输出轴(30)同轴；输出轴(30)能够将减速、增扭后的扭矩通过花键进行输出。

7.根据权利要求5所述的旋转作动器机构，其特征在于，当旋转作动器正常工作时，中心轴(1)一端接受输入扭矩，另一端将一部分扭矩直接输出给下一级；另一方面中心轴(1)通过花键将另一部分扭矩传递给输入球道盘(17)，输入球道盘(17)通过钢球ⅱ(15)、输出球道盘(14)、连接花键将扭矩传递给行星减速机构的中心轮(18)；该扭矩经过中心轮(18)、行星轮ⅱ(21)、连接销(20)、行星轮ⅰ(19)、双联中心轮(23)、三联齿(25)、第一和第二输出内齿(24)；并通过与输出内齿(24)连接的行星架(22)及输出花键轮(28)将转换后的功率传递给输出轴(30)进行输出。

8.根据权利要求5所述的旋转作动器机构，其特征在于，当力矩限制机构后端发生卡阻时，输出端无法运转，此时中心轴(1)输入端仍在接受输入扭矩，输入球道盘(17)、输出球道盘(14)、钢球结构将输入扭矩转化为轴向载荷；随着输入扭矩的增大，通过球窝结构(31)，产生轴向载荷推动输出球道盘(14)压缩碟簧i；预先配置碟簧ⅱ(4)的预紧力大于碟簧ⅰ(11)的预紧力，当轴向载荷增大至碟簧ⅰ(11)预紧力时，碟簧ⅰ(11)进一步压缩，逐渐消除动摩擦片(12)、静摩擦片(13)之间间隙；当间隙完全消除后产品制动，多余载荷通过静摩擦片(13)、定位销(10)传递给壳体(16)，从而确保行星减速机构承载不超过其限制载荷。

9.根据权利要求8所述的旋转作动器机构，其特征在于，随着碟簧ⅱ(4)的压缩，推力盘(7)轴向移动推动指示杆(8)，进而指示杆(8)推动指示器(9)弹开，从而实现制动指示功能。

技术总结
本发明公开了一种旋转作动器机构，包括力矩限制机构以及行星减速机构，其中，力矩限制机构安装在行星减速机构的前端，用于防止行星减速机构过载；正常传动时力矩限制机构不工作，本发明相当于一台端面输出旋转作动器，此时输入端为中心轴的输入端，并通过输出轴、中心轴的输出端同时进行输出；当力矩限制机构后端出现卡滞等故障时，力矩限制机构开始工作，通过摩擦片将产品制动，并将多余载荷传递给飞机结构，从而避免行星减速机构承受过大载荷。本发明装置整体结构紧凑、传动比大、承载能力强，且具有力矩限制保护功能，满足大型飞机高升力系统作动需求，易于推广，在航空领域具有较大的应用前景和市场。

技术研发人员：孙威,胥海量
受保护的技术使用者：庆安集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/29