一种单舵机控制双垂尾操纵结构的制作方法

2021-02-14 05:02:13|

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本发明属于无人机舵面机械操纵系统技术领域，尤其涉及一种单舵机控制双垂尾操纵结构，用于双垂尾舵面控制的操纵。

背景技术：

固定翼无人机的舵面一般包括机翼上的襟翼和副翼,平尾上的升降舵和垂尾上的方向舵,用于操纵飞机。无人机的舵面操纵机构是指从舵机到操纵面转轴之间一套机械传动装置,它的作用是传递舵机力矩，使操纵面产生与舵机输出位移或输出角度相应的变距角，用其平衡操纵面的铰链力矩。舵面操纵机构将舵机输出端与舵面连接起来，一般由摇臂、连杆、转轴等组成。如果采用一个舵机控制单个舵面，双垂尾舵面控制则需要两台舵机，通常使操纵机构占用的空间较多，重量大，维护性差，无法满足在有限空间操纵舵面的使用要求，同时存在舵机输出不同步、双舵面控制偏差等问题。

技术实现要素：

本发明的目的：采用一台电动舵机控制垂尾的双舵面同步控制，使舵面变距保持一致；降低舵面操纵偏差对飞行控制的影响，确保无人机双垂尾舵面的稳定控制；操纵机构可靠简单，力矩传递直接，操纵效率高；布置空间小，运动间隙小，杆系长度调整灵活，通用性强，重量代价低。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案予以实现。

一种单舵机控制双垂尾操纵结构，包括：垂尾舵机1、舵机摇臂2、两个连杆组件、垂尾转轴摇臂4、垂尾转轴5；

其中，垂尾舵机1固定在无人机结构平台上，垂尾舵机输出轴自带了舵机摇臂，两个拉杆组件的一端连接舵机摇臂2，两个拉杆组件的另一端连接在垂尾转轴摇臂4上，垂尾转轴摇臂4和垂尾转轴5由定位销固定。

本发明技术方案的特点和进一步的改进为：

a所述连杆组件包括：连杆3、与舵机摇臂2连接的第一连杆头、与垂尾转轴摇臂4连接的第二连杆头；

与舵机摇臂2连接的第一连杆头、与垂尾转轴摇臂4连接的第二连杆头分别固定连接在连杆3两端。

b与舵机摇臂2连接的第一连杆头包含：第一拉杆头、l型轴承支座9、向心关节轴承10；

向心关节轴承10压入l型轴承支座9中，第一拉杆头和连杆3通过拉杆头铆钉固连，l型轴承支座9与第一拉杆头螺纹锁紧。

c与舵机摇臂2连接的第一连杆头还包含：第一轴承止动片、第一轴承锁紧螺母、第一保险丝；

第一保险丝依次穿过第一轴承锁紧螺母上的孔、第一轴承止动片上的孔和第一拉杆头上的孔。

d与垂尾转轴摇臂4连接的第二连杆头包含：第二拉杆头、杆端关节轴承11；

第二拉杆头和连杆3通过拉杆头铆钉固连，杆端关节轴承11与第二拉杆头螺纹锁紧。

e与垂尾转轴摇臂4连接的第二连杆头还包含：第二轴承止动片、第二轴承锁紧螺母、第二保险丝；

第二保险丝依次穿过第二轴承锁紧螺母上的孔、第二轴承止动片上的孔和第二拉杆头上的孔。

f第一拉杆头和第二拉杆头上均分别设置有工具固定平面和保险丝锁紧孔法兰盘。

g拉杆组件和舵机摇臂2连接时，铰链螺栓穿过向心关节轴承10和舵机摇臂2上的孔，并通过两个弧形压紧垫圈、两个防磨压紧衬套压紧固定。

h拉杆组件和垂尾转轴摇臂4连接时，铰链螺栓穿过垂尾转轴摇臂4和杆端关节轴承11上的孔，并通过一个弧形压紧垫圈、两个防磨压紧衬套压紧固定。

本发明技术方案实现了左右两侧垂尾舵面的同步控制，连接顺畅，刚性好，提高了操纵跟随性和线性度，避免舵面变距偏差对控制的影响；能按需设计拉杆组件长度，连接时长度可连续微调，易于调整，装配简易方便；结构轻便，布置便捷，重量较小，传动比灵活，适用有限空间内的机械操纵设计。

附图说明

图1为一种单舵机控制双垂尾操纵结构的整体轴视图；

图2为拉杆组件结构图；

图3为拉杆组件和舵机摇臂连接结构图；

图4为拉杆组件和垂尾转轴摇臂连接结构图；

其中，1-垂尾舵机，2-舵机摇臂，3-连杆，4-垂尾转轴摇臂，5-垂尾转轴，6-拉杆头，7-轴承止动片，8-轴承锁紧螺母，9-l型轴承支座，10-向心关节轴承，11-杆端关节轴承，12-弧形压紧垫圈，13-防磨压紧衬套，14-铰链螺栓，15-拉杆头铆钉，16-定位销。

具体实施方式

本发明的无人机一种单舵机控制双垂尾操纵设计，是通过一台旋转式电动舵机经两个相同的拉杆组件同时同步地操纵无人机垂尾舵面。具体零部件包括：垂尾舵机1、舵机摇臂2、连杆组件、垂尾转轴摇臂4、垂尾转轴5；

连杆组件包括：连杆3、拉杆头6、轴承止动片7、轴承锁紧螺母8；l型轴承支座9、向心关节轴承10、杆端关节轴承11。

以及如下紧固件：弧形压紧垫圈12、防磨压紧衬套13、铰链螺栓14、拉杆头铆钉15、定位销16。

各零部件间连接关系如下：

1垂尾舵机1固定在无人机结构平台上,垂尾舵机输出轴自带了舵机摇臂，当垂尾舵机旋转时带动拉杆组件实现往复牵引运动；拉杆组件的另一端通过铰链螺栓14连接垂尾转轴摇臂4，转轴摇臂4和垂尾转轴5由定位销16固定；

2拉杆组件由连杆3、2个拉杆头6、2个轴承止动片7、2个轴承锁紧螺母8、l型轴承支座9、向心关节轴承10和杆端关节轴承11组成。为了缩减占用空间，设计l型轴承支座9，向心关节轴承10压入其中，拉杆头6和连杆3通过拉杆头铆钉15固连，杆端关节轴承11和l型轴承支座9与拉杆头6螺纹锁紧，增加轴承止动片7和轴承锁紧螺母8用来防止杆端关节轴承11和l型轴承支座9松动，此外增加保险丝穿过轴承锁紧螺母8、轴承止动片7和拉杆头6的孔防松，同时可通过轴承锁紧螺母8双侧微调拉杆组件长度；

3拉杆头6增加工具固定平面和保险丝锁紧孔法兰盘，便于拉杆组件装配和长度连续微调后保险丝的锁紧；

4拉杆组件和摇臂连接时，铰链螺栓14穿过向心关节轴承10和舵机摇臂2孔，并通过2个弧形压紧垫圈12、2个防磨压紧衬套13压紧固定，避免轴承磨损和运动卡滞；

5拉杆组件和垂尾连接时，铰链螺栓14穿过转轴摇臂4和杆端关节轴承11孔，并通过1个弧形压紧垫圈12、2个防磨压紧衬套13压紧固定，避免轴承磨损和运动卡滞，定位销16将转轴摇臂4与垂尾转轴5连接起来；

6舵机摇臂2和转轴摇臂4是依据传动比需求设计，满足操纵行程指标。

其工作情况为：首先，把转轴摇臂4、垂尾转轴5连接在垂尾上，并固定垂尾舵机；按顺序装配拉杆组件，初步调整拉杆组件长度，轴承锁紧螺母8暂不锁紧；用铰链螺栓(14)固定转轴摇臂4和拉杆组件；通过微调拉杆长度，用铰链螺栓(14)将拉杆组件另一端与舵机摇臂2固定；轴承锁紧螺母8锁紧，打上保险丝，槽型螺母打上保险销。完成装配后，垂尾舵机通过指令可直接同步控制左右垂尾舵面。

该发明结构简单，可灵活设计拉杆组件长度，适应性强，能实现长度微调，装配便捷，实现双侧垂尾同步调节和精确控制，并解决空间有限、舵面偏差、操纵间隙大等问题。

本发明技术方案：具有灵活调整功能：通过设计连杆3的长度，可适应不同位置操纵的需求；轴承锁紧螺母8实现拉杆组件长度微调，安装方便快捷；具有较高的跟随性：通过杆系连接，传动间隙小，操纵线性度高，更好保证运动跟随性和稳定性；具有较好的同步性：通过l型轴承支座9的设计，确保左右两侧操纵杆系连接的对称性，更好地实现操纵同步性；且结构简单可靠，占用空间小，重量较低：舵机摇臂2和转轴摇臂4可依据布置位置空间和传动比灵活改变长度，以满足操纵行程需求，保证运动过程中不发生干涉和卡滞，适用于有限空间内操纵设计。

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