一种变弯度机翼前缘驱动机构的制作方法

1.本发明涉及一种变弯度机翼前缘驱动机构，以齿轮及涡轮蜗杆作为主要组成，属于飞行器结构技术领域。


背景技术：

2.机翼前缘的连续变弯是改善飞机气动性能减小噪声的重要技术途径，与传统的机翼前缘不同，前缘蒙皮采用变厚度复合材料，在变形机构的驱动下，实现预定的前缘变形，蒙皮与机翼前缘舱蒙皮之间的连接没有缝隙，可以实现前缘的柔顺变形。驱动前缘蒙皮的是一个连杆机构，如何驱动此连杆是本发明要解决的问题。尽可能了解到的相关方案为侧向拉杆方案，采用侧向拉杆带来支撑铰链产生比较大的侧向力，并不便于进行三维的机翼前缘变形，侧向电机的布置也会占有比较大的空间，为了解决这些问题，提出采用优化布置的齿轮与蜗轮蜗杆机构来实现对前缘变形连杆机构的驱动，此方案的优点是驱动过程不产生侧向力，驱动电机可以布置在前缘舱内，采用对多点分布式驱动，可以方便实现三维前缘变形。


技术实现要素：

3.本发明的目的是针对现有连续变弯度机翼前缘蒙皮采用拉杆式方案，支撑铰链侧向力较大、驱动电机侧向占据空间过大、不便于实现三维前缘变形的问题，提出一种基于齿轮蜗轮蜗杆的驱动机构方案，解决了前述问题，在变弯度机翼前缘驱动结构设计领域具有重要应用价值。
4.本发明的思想是以驱动前缘蒙皮变形的摇臂围绕固定点转动为出发点，设计一组齿轮和蜗轮蜗杆机构，将电机的旋转运动转化为使摇臂旋转的运动采用，由于齿轮与涡轮蜗杆的合理布局，使电机安装在前缘舱内，消除了对于摇臂驱动的侧向力，不同的摇臂可以分别驱动，从而便于实现三维变形。
5.本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
6.一种变弯度机翼前缘驱动机构，包括：驱动电机101、减速箱102、支撑座103、支撑轴承104、蜗杆105、蜗轮106、驱动轴107、驱动轴支座108、驱动轴轴承109、小齿轮110、大扇形齿轮111和摇臂112。所述驱动电机101经过减速箱102，带动蜗杆105旋转，蜗杆105驱动蜗轮旋转106，蜗轮106通过驱动轴107带动小齿轮110，小齿轮110驱动安装在摇臂112上的扇形齿轮111，最终实现变弯度机翼前缘的旋转。
7.所述摇臂112和大扇形齿轮111通过销钉等类似连接件固定在一起，扇形齿轮扇面角度于摇臂驱动角度一致，扇面中心与摇臂旋转中心一致。
8.所述采用齿轮对与蜗轮蜗杆组合布置，充分利用空间，驱动轴107一侧连接齿轮对110和111，另一侧连接蜗轮106以及107，小齿轮110的旋转角度与蜗轮106的旋转角度一致。
9.采用扇形蜗轮，其齿轮蜗轮蜗杆可独立驱动，便于实现三维蒙皮变形。
10.由多组驱动电机101、减速箱102、蜗杆105、蜗轮106将驱动力矩输入到驱动轴107
上，满足三维蒙皮变形的驱动力要求。
11.其工作原理是：驱动电机经过减速箱，带动蜗杆旋转，蜗杆驱动蜗轮，蜗轮通过驱动轴带动小齿轮，小齿轮驱动安装在摇臂上的扇形齿轮，扇形齿轮的几何圆心必须与摇臂旋转轴心重合，可实现电机对摇臂的驱动。
12.作为优选，齿轮对的齿数齿数、模数和宽度，蜗轮蜗杆的模数和齿数，位置，都需要进行优化设计，以实现结构的紧凑合理和承载力矩的传递。
13.有益效果
14.对比现有技术，本发明具有以下特点：
15.1、小齿轮与固定在摇臂上的扇形齿轮相啮合，驱动扇形齿轮和摇臂旋转，由摇臂驱动复合材料蒙皮变形，这样的优点是在摇臂旋转轴和齿轮啮合点不产生侧向力，简化了结构受力，便于结构设计；
16.2、扇形齿轮只设计一小块，镶嵌在摇臂上，将摇臂融为一体，充分利用了结构条件，结构简洁，可靠性高；
17.3、采用齿轮对与涡轮蜗杆的组合以及位置的优化设计，可以充分利用空间，有利用满足飞机对空间利用的严格要求；
18.4、采用蜗轮蜗杆可以实现驱动机构的自锁，可使前缘变形停留在期望的角度；
19.5、前缘蒙皮的支撑往往需要多个变形机构，为了实现三维变形，希望每个变形机构的运动可设计、可调整，齿轮蜗轮蜗杆机构可以相互独立，靠对每个驱动机构的协同控制来实现三维蒙皮变形。
20.综上所述，本发明可使变弯度机翼前缘的驱动不采用侧向拉杆方式，消除侧向力，充分利用前缘舱空间和变形机构条件，分别控制齿轮蜗轮蜗杆机构，可便于实现蒙皮的三维变形。
附图说明
21.图1是本发明结构示意图；
22.图2是本发明实现的模型图；
23.图3是驱动机构模型结构图；
24.图4多段机构驱动变弯度前缘结构示意图。
具体实施方式
[0025][0026]
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，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
[0027]
实施例：
[0028]
如图1所示，本实施方式中，本发明一种变弯度机翼前缘驱动机构包括：驱动电机101、减速箱102、支撑座103、支撑轴承104、蜗杆105、蜗轮106、驱动轴107、驱动轴支座108、驱动轴轴承109、小齿轮110、大扇形齿轮111和摇臂112。
[0029]
其中，驱动电机101、减速箱102与蜗杆安装在前缘舱支座上，由轴承支撑蜗杆与减速器的轴，两者通过联轴器连接，蜗杆与蜗轮垂直配合安装，蜗轮由蜗轮轴支撑，蜗轮轴上安装驱动小齿轮，为了节省空间以及变形可需要的范围，蜗轮设计为扇形。小齿轮与镶嵌在摇臂上的扇形齿轮啮合。
[0030]
所述一种变弯度机翼前缘驱动机构原理为：电机通过减速器驱动蜗杆旋转，蜗杆驱动蜗轮旋转，蜗轮带动小齿轮，小齿轮驱动大齿轮，大齿轮带动摇臂旋转，摇臂驱动蒙皮变形。
[0031]
图2和图3为驱动机构的结构图，驱动轴107与蜗轮106、小齿轮110通过键连接在一起，小齿轮110和扇形齿轮111通过齿接触传动，扇形齿轮111和摇臂112通过插销连接在一起。摇臂112绕旋转轴运动，从而带动变弯度蒙皮向下偏移。
[0032]
如图4所示，采取分布式设计，三段协同驱动，每段采用电机
→
减速器
→
蜗杆
→
蜗轮
→
小齿轮
→
大齿轮
→
摇臂的驱动方式，三根驱动轴通过两根刚性短轴进行机械同步，以配合以角度控制为主的同步，从而可以实现对蒙皮不同区域进行差异化变弯控制，提高蒙皮机翼变形控制精度。
[0033]
本发明变弯度机翼前缘驱动机构实际工作时，驱动电机经过减速箱，带动蜗杆旋转，蜗杆驱动蜗轮，蜗轮通过驱动轴带动小齿轮，小齿轮驱动安装在摇臂上的扇形齿轮，扇形齿轮的几何圆心必须与摇臂旋转轴心重合，可实现电机对摇臂的驱动。
[0034]
本发明可使变弯度机翼前缘的驱动不采用侧向拉杆方式，消除侧向力，充分利用前缘舱空间和变形机构条件，分别控制齿轮蜗轮蜗杆机构，可便于实现蒙皮的三维变形。同时，用于驱动的小齿轮开放式设置在驱动轴上，易于安装，拆卸，结构设计简洁，可靠性高。
[0035]
以上所述，仅为本发明的具体实施例，对本发明进行详细描述，未详尽部分为常规技术。但本发明的保护范围不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。