[实用新型]并联式蜗轮蜗杆大扭力作动器

说明书

技术领域

本实用新型涉及小型航空器的大扭力作动器，具体是一种带角度负反馈的并联式涡轮蜗杆机械式作动器。

背景技术

近年来，美国已经开始试验真正意义上的“变形飞机”。目前，洛克希德·马丁公司和Hypercomp/NexGen公司正在分别开展研制的“变形机翼”项目，是美国国防预研局(DARPA)“变形飞机结构(Morphing Aircraft Structure，MAS)”研制计划的一部分。MAS研制计划的目的是为军用飞机开发新一代技术，使之通过采用变形部件大大提高军用飞机的多用途能力。

“变形飞机结构”普遍用到了智能材料作动器，如压电作动器。此类作动器性能优异，主要表现在重量轻，功率大，传动效率高。但是，智能材料作动器价格昂贵，制造工艺复杂，整个作动器系统仍处于实验阶段，尚不成熟。

最近，我国也开始了变形飞机结构的各方面基础性研究，但是智能材料应用方面我国与国外水平仍有一些差距。在不使用智能变形材料的情况下，目前采用较多的变形机构是平行四连杆机构，但是四连杆机构力臂短，反向不能自锁。

发明内容

为了克服现有技术力臂短，反向不能自锁的不足，本实用新型提供一种并联式涡轮蜗杆大扭力作动器。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：包括减速电机、直齿轮、蜗杆、蜗轮、电位器和蜗轮轴。减速电机输出轴连接直齿轮，该直齿轮依次带动其他直齿轮转动，分别与各个直齿轮共轴固连的蜗杆同步转动，相临的蜗杆旋向和转动方向都相反，从而使与蜗杆啮合的所有的蜗轮转向都相同。所述的各个蜗轮共轴转动，共同输出扭矩。因为蜗杆和蜗杆传动本身在较小螺旋角时具有反行程自锁特性，因此本实用新型限制蜗轮和蜗杆的螺旋角均小于9°，使本实用新型具有反行程自锁功能。每个蜗轮上连接一个耳片，通过耳片将作动器连接在飞机的需要动作的机体结构上。蜗轮轴连接一只电位器作为角度传感器，电位器的电位信号作为角度反馈信号直接送到减速电机伺服电路，控制减速电机从而带动整个作动器的转动角度。

所述的蜗轮、蜗杆和减速电机安装在由铝合金制成的减速箱上，减速箱由上、下盖板和左、右侧板四部分围合而成，减速箱上安装轴承用于支撑蜗轮和蜗杆，减速箱通过螺栓连接在飞机的基本机体结构上。

本实用新型的有益效果是：本实用新型将变体飞机的气动载荷分配给并联的多套蜗轮蜗杆。减速电机驱动蜗轮蜗杆机构输出扭矩，实现飞机机体变形；飞机的气动载荷反向加在蜗轮蜗杆上，但是由于蜗轮蜗杆设计为反行程自锁，此时减速电机负载接近零，机体形状得以保持。并联的蜗轮蜗杆作动器传动比大，结构紧凑；采用多余度设计，一套蜗轮蜗杆失效后其他的涡轮蜗杆仍能保证飞机的平飞和安全着陆；本实用新型采用损伤容限设计并具有自修复特性，一对涡轮、蜗杆失效后，将作动器所有蜗轮旋转一定角度就能避开蜗轮上失效的齿，从而再次形成完整的多对蜗轮蜗杆机构。

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

附图说明

图1为并联式蜗轮蜗杆作动器传动原理图；

图2为具体实施例等轴视图；

图3为具体实施例俯视图；

图4为具体实施例零部件装配图；

图5为具体实施例分解图；

图6为具体实施例分解图；

图7为具体实施例分解图；

图8为具体实施例减速箱盖板各平面视图；

图9为具体实施例减速箱侧板各平面视图；

图中，1-减速电机，2-由减速电机驱动的直齿轮，3-与蜗杆共轴固连的直齿轮，4-其他与蜗杆共轴固连的直齿轮，5-蜗杆，6-蜗轮，7-连接耳片，8-电位器，，即角度传感器，9-减速箱，10-机体连接螺栓孔，11-蜗轮轴，12-减速箱上、下盖板，13-减速箱左、右侧板，14-连接螺栓。

具体实施方式

本实施例是两组蜗轮蜗杆并联的作动器，包括减速电机1，直齿轮2、3、4，蜗杆5，蜗轮6，连接耳片7，电位器8，减速箱9，机体连接螺栓孔10，蜗轮轴11等。

蜗轮采用青铜合金制造，轮盘上均匀开减轻孔和耳片连接孔，蜗轮采用顶丝与蜗轮轴固定，方便拆装和调整位置。蜗杆采用碳钢或合金钢制造，每个蜗杆轴上固连一个直齿轮，两直齿轮相互啮合用于两蜗杆间的传动。如加工设备允许将蜗杆与蜗杆轴、直齿轮加工为一体，如条件不允许则分开加工，再用定位销组装为一体。两组蜗轮、蜗杆制作时螺旋角、导程角旋向均相反。本具体实施例采用两组蜗轮、蜗杆并联使用，即两组蜗杆通过与其共轴固连的直齿轮啮合传动，两个蜗轮分别与相同旋向的蜗杆啮合并且共轴安装。