CN108454882A - 一种舵面驱动和舵面角度测量机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种舵面驱动和舵面角度测量机构，解决了现有无人机舵面控制机构无法测量舵面转动角度的问题，包括用于放置舵机和角编码器的固定支座、与舵机连接的舵面，所述固定支座设置固定有轴承A和轴承B，所述舵机与舵面之间设置连接有传动结构，所述传动结构包括与舵面固定连接的舵面轴、固定在舵面轴上的轴转臂、与舵机动力输出轴连接的舵机臂、与角编码器旋转轴连接的摇臂，所述舵机臂与轴转臂之间通过连接杆A铰接，所述摇臂与轴转臂之间通过连接杆B铰接，所述舵面轴依次穿过轴承B和轴承A，且舵面轴固定安装在固定支座上。本发明采用上述结构的舵面驱动和舵面角度测量机构，不但可以驱动舵面转动，同时还可以测量舵面转动的角度。

Description

一种舵面驱动和舵面角度测量机构

技术领域

本发明属于航空技术领域，具体涉及一种舵面驱动和舵面角度测量机构。

背景技术

模型飞行试验是通过飞行器模型在大气中飞行进行空气动力学问题研究的一种模拟飞行试验方法，是空气动力学三大研究手段之一。模型飞行试验中的模型一般是根据战斗机原型尺寸，按照缩比因子进行等比例缩小后的一种无人机。

舵面作为飞机的操纵面，一般包括升降舵、方向舵和副翼。水平方向的叫升降舵，也就是平尾，负责控制飞机的俯仰运动；垂直方向的叫方向舵，一般在垂尾上面，负责控制飞机的偏航运动；倾斜方向的叫副翼，一般在飞机机翼末端，负责控制飞机的滚转运动。模型飞行试验需要获取无人机飞行过程中舵面转动的角度数据，但现有的无人机舵面控制机构无法测量舵面转动角度，因此需要设计一种舵面驱动和舵面角度测量机构以解决舵面角度的测量问题。

发明内容

本发明提供了一种舵面驱动和舵面角度测量机构，解决了现有无人机舵面控制机构无法测量舵面转动角度的问题，舵机通过传动结构将动力传输给舵面并带动舵面转动，同时还通过传动结构将动力传给角度编码器，由角度编码器测得舵面转动的角度。

本发明为实现上述目的，主要通过以下技术方案实现：

一种舵面驱动和舵面角度测量机构，包括用于放置舵机和角编码器的固定支座、与舵机连接的舵面，所述固定支座设置固定有轴承A和轴承B，所述舵机与舵面之间设置连接有传动结构，所述传动结构包括与舵面固定连接的舵面轴、固定在舵面轴上的轴转臂、与舵机动力输出轴连接的舵机臂、与角编码器旋转轴连接的摇臂，所述舵机臂与轴转臂之间通过连接杆A铰接，所述摇臂与轴转臂之间通过连接杆B铰接，所述舵面轴依次穿过轴承B和轴承A，且舵面轴固定安装在固定支座上。

在上述技术方案中，所述固定支座包括底板、设置在底板两侧并且与底板垂直连接的两个支撑板，所述底板设置有矩形通孔。

在上述技术方案中，所述两个支撑板各自设置有一个安装孔，所述轴承A和轴承B安装在各自对应的安装孔内。

在上述技术方案中，所述安装孔沿舵面轴的轴线方向设置。

在上述技术方案中，所述轴转臂包括安装在舵面轴上的转动轴、与转动轴固定连接的两个转臂。

在上述技术方案中，所述两个转臂中的其中一个转臂与连接杆B的一端铰接，另一个转臂与连接杆A的另一端铰接。

在上述技术方案中，所述连接杆B的另一端与摇臂铰接，所述连接杆A的另一端与舵机臂铰接。

在上述技术方案中，所述轴承A和固定支座之间、轴承B与固定支座之间为过渡配合。

在上述技术方案中，所述舵面轴和轴承A之间、舵面轴与轴承B之间为过盈配合。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

本发明与现有驱动舵面的机构相比，结构简单，故障率低，集成度高，并且巧妙的将驱动机构与角编码器设计连接起来，这样装置不但能够驱动舵面转动，同时能够测量舵面的转动角度，简化了模型飞行试验的测试过程。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图。

图2是本发明省略固定支座和舵面的结构示意图。

其中：1、固定支座，2、舵面，3、舵机，4、舵机臂，5、连接杆A，6、轴转臂，7、轴承A，8、舵面轴，9、轴承B，10、连接杆B，11、摇臂，12、角编码器。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示的一种舵面驱动和舵面角度测量机构，包括固定支座、舵机、舵面、角编码器和传动结构。舵机通过传动结构将动力传输给舵面并且带动舵面转动，同时传动结构还将动力传输给角编码器，通过角编码器测量舵面的转动角度。

舵面位于固定支座一侧，并且舵面与舵机通过传动结构连接。舵机是一种位置伺服驱动器或角度伺服的驱动器。

角编码器采用光电式绝对角编码器，光电式绝对编码器安装有编码器轴。

固定支座用于放置舵机和角编码器。固定支座包括底板、设置在底板两侧与底板相互垂直连接的支撑板，支撑板的数量为两个且在底板的两侧各设置有一个。两个支撑板各自设置有一个安装孔，安装孔与轴承相适应，其中一个支撑板的安装孔固定安装有轴承A，另一个支撑板的安装孔固定安装有轴承B。

传动结构用于传输动力。传动结构设置连接在舵机和舵面之间。如图2所示，传动结构包括舵面轴、轴转臂、舵机臂、摇臂和连接杆。舵面轴与舵面固定连接且舵面随舵面轴一起转动，舵面轴通过依次穿过轴承B和轴承A固定安装在固定支座上，由于安装孔沿舵面轴的轴线方向设置，因此轴承A和轴承B也在舵面轴的轴线方向上。轴转臂固定安装在舵面轴上并且随舵面轴一起转动，轴转臂位于轴承A和轴承B之间，具体是靠近轴承A设置。舵机臂与舵机的动力输出轴连接，舵机臂包括安装在舵面轴上的转动轴、与转动轴固定连接的两个转臂，其中，转动轴带动舵面轴一起转动，两个转臂在转动轴上对称设置。摇臂与角编码器的旋转轴连接。连接杆包括连接杆A和连接杆B，舵机臂与轴转臂之间通过连接杆A进行铰接，摇臂与轴转臂之间通过连接杆B进行铰接。舵面轴、轴转臂、连接杆B、摇臂和角编码器组成平行四边形连接杆机构。

固定支座的底板还设置有矩形通孔，传动结构在工作时舵机臂、连接杆A、轴转臂、连接杆B以及摇臂的转动幅度较大，矩形通孔与传动结构相适应，使传动结构在工作时不受固定支座影响。

轴承A和固定支座之间、轴承B与固定支座之间为过渡配合。舵面轴和轴承A之间、舵面轴与轴承B之间为过盈配合。

机构驱动舵面转动时，舵机、舵机臂、连接杆A、轴转臂、舵面轴和舵面依次连接。具体为，舵机的动力输出轴与舵机臂一端连接，舵机臂另一端与连接杆A一端铰接，连接杆A另一端与其中一个转臂连接进而与轴转臂连接，轴转臂安装在舵面轴上，舵面轴的前端与轴承A连接，舵面轴的后端与舵面连接。

驱动舵面转动的过程为：舵机动力输出轴转动并带动舵机臂转动，转动的舵机臂通过连接杆A带动轴转臂转动，转动的轴转臂带动舵面轴和舵面一起转动，即实现了驱动舵面转动的功能。

机构测量舵面转动角度功能时，舵机、舵机臂、连接杆A、轴转臂、舵面轴和舵面依次连接的同时，轴转臂、连接杆B、摇臂和角编码器连接。在驱动舵面转动时的连接结构状态下，同时另一个转臂与连接杆B一端铰接，连接杆B另一端与摇臂的一端铰接，摇臂的另一端与角编码器的旋转轴连接。

测量舵机转动角度的过程为：在驱动舵面转动的同时，转动的轴转臂通过连接杆B带动摇臂转动，转动的摇臂与角编码器的旋转轴连接，舵面通过轴转臂的带动进行转动，同时轴转臂带动摇臂转动，因此舵面的转动角度与摇臂的转动角度相同，可以通过角编码器直接测量舵面的转动角度。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种舵面驱动和舵面角度测量机构，其特征在于包括用于放置舵机和角编码器的固定支座、与舵机连接的舵面，所述固定支座设置固定有轴承A和轴承B，所述舵机与舵面之间设置连接有传动结构，所述传动结构包括与舵面固定连接的舵面轴、固定在舵面轴上的轴转臂、与舵机动力输出轴连接的舵机臂、与角编码器旋转轴连接的摇臂，所述舵机臂与轴转臂之间通过连接杆A铰接，所述摇臂与轴转臂之间通过连接杆B铰接，所述舵面轴依次穿过轴承B和轴承A，且舵面轴固定安装在固定支座上。

2.根据权利要求1所述的一种舵面驱动和舵面角度测量机构，其特征在于所述固定支座包括底板、设置在底板两侧并且与底板垂直连接的两个支撑板，所述底板设置有矩形通孔。

3.根据权利要求2所述的一种舵面驱动和舵面角度测量机构，其特征在于所述两个支撑板各自设置有一个安装孔，所述轴承A和轴承B安装在各自对应的安装孔内。

4.根据权利要求3所述的一种舵面驱动和舵面角度测量机构，其特征在于所述安装孔沿舵面轴的轴线方向设置。

5.根据权利要求1所述的一种舵面驱动和舵面角度测量机构，其特征在于所述轴转臂包括安装在舵面轴上的转动轴、与转动轴固定连接的两个转臂。

6.根据权利要求5所述的一种舵面驱动和舵面角度测量机构，其特征在于所述两个转臂中的其中一个转臂与连接杆B的一端铰接，另一个转臂与连接杆A的另一端铰接。

7.根据权利要求6所述的一种舵面驱动和舵面角度测量机构，其特征在于所述连接杆B的另一端与摇臂铰接，所述连接杆A的另一端与舵机臂铰接。

8.根据权利要求1所述的一种舵面驱动和舵面角度测量机构，其特征在于所述轴承A和固定支座之间、轴承B与固定支座之间为过渡配合。

9.根据权利要求1所述的一种舵面驱动和舵面角度测量机构，其特征在于所述舵面轴和轴承A之间、舵面轴与轴承B之间为过盈配合。