基于柔性翼飛行器的機翼折疊機構的制作方法
【專利摘要】本發明的內容在于提供一種可以實現飛行器機翼快速自由折疊和展開的可折疊柔性翼機構。將微型絲杠滑塊機構和曲柄滑塊機構結合使用，利用絲杠滑塊機構將舵機帶動絲杠的回轉運動轉化為滑塊沿機身軸線的直線運動，同時滑塊控制機翼骨架展開運動，該曲柄滑塊機構將滑塊的直線運動又轉化為機翼骨架繞其轉軸的在一定角度范圍內的回轉運動。通過滑塊行程以及連桿曲柄長度的設計，將展角控制在理想的范圍內；絲杠滑臺為大傳動比省力機構，用較小的舵機即可克服機翼展開時的阻力；絲杠滑臺機構沿機身安放，一個舵機即可同步控制兩側機翼的展開。該折疊機構具有結構布局合理、外形簡約美觀、運動性能突出、控制簡單高效、占用空間小、同步性好等特點。
【專利說明】基于柔性翼飛行器的機翼折疊機構
【技術領域】
[0001]本發明屬于飛行器【技術領域】，具體涉及一種基于柔性翼飛行器的機翼折疊機構的結構設計、器件布局與技術實現。
[0002]目前，無人機在環境監測、偵查以及軍事作戰等領域發揮著重要的作用，許多軍事強國和技術大國都投入大量的人力、物力、財力進行飛行器機翼折疊機構的研究與開發，并取得一些應用成果。
[0003]柔性翼為機翼的折疊提供了可能，同時柔性翼可降低機翼折疊時的阻力。柔性翼展開機構比普通的剛性機翼相比，具有靈巧性和可控性高等特點。采用絲杠設計的機翼折疊機構，可以實現機翼的快速折疊和展開。通過滑塊行程以及連桿曲柄長度的設計，可以將展角控制在理想的范圍內。
【發明內容】
[0004]本發明的內容在于提供一種小型輕量化無人機柔性翼可折疊裝置。該裝置的主要部分為共用一個滑塊的絲杠滑塊機構和曲柄滑塊機構，被一個由PWM脈寬調制方波控制的小型可連續轉動的5V直流伺服舵機驅動，舵機重量為9g，輸出轉矩為15N.m。絲杠頂端由一個微型深溝球軸承支撐，另一端通過聯軸器固定在伺服舵機輸出軸上，滑塊穿在絲杠以及導桿上，滑塊通過自身帶有的卡在絲杠導槽內的橫向定位螺栓與絲桿聯動。舵機通過一個剛性聯軸器帶動一根絲杠旋轉，再通過套在絲杠上的滑塊將絲杠的回轉運動轉化為沿絲杠導軌的直線運動，同時滑塊通過兩根對稱連桿帶動兩邊對稱的柔性翼骨架繞其轉軸轉動，達到了驅動骨架改變展角的目的。滑塊行程約90_，展角調節范圍為60度。通過改變滑塊行程以及連桿曲柄長度，可以將展角控制在理想的范圍內。
[0005]為實現上述發明目的，展開機構主要部件有:柔性翼骨架，骨架承力蓋板，骨架主軸、絲杠頂端深溝球軸承，主體上蓋板，主體下蓋板,伺服舵機,絲杠,舵機固定板,絲杠、導桿支撐板，導桿，滑塊，連桿，剛性聯軸器。
[0006]主要設計包括以下結構:①絲杠滑塊結構:采用5吋DVD光驅的激光頭步進控制系統中的微型絲杠滑塊，尺寸剛好滿足設計要求曲柄滑塊機構:根據滑塊的行程需要的展角可調范圍利用曲柄滑塊的設計步驟設計連桿長度以及柔性翼骨架上連桿螺孔與轉軸螺孔間的距離(相當于曲柄長度)③柔性翼骨架承力部分:承力支桿兩端距離比兩承力蓋板間的距離短長0.1mm,以確保有擠緊力，支桿兩端具有類似于圓珠筆筆尖的滾珠，直徑2_，滾珠被承力板壓在桿端球窩中，裝配好后骨架轉動時不應有較大的摩擦力。④柔性翼骨架:骨架上端開有三個小圓孔，一個用來裝軸，一個用來裝承力支桿，另一個用來固定連桿。
[0007]本發明的優點在于:
[0008](I)展角可調，可通過改變滑塊行程以及連桿曲柄長度，可以將展角控制在理想的范圍內。既可滿足地面越障需要，又可滿足空中控制需要。
[0009](2)自帶的微型絲杠滑臺機構屬于典型的大傳動比省力機構，在起到減速作用的同時，也能夠放大舵機的扭力，降低了對舵機的要求，更重要的是絲杠滑臺具有較好的自鎖性能，即使有較大的外力擾動，也不會改變滑塊的位置，保證了定位精度。
[0010](3)用一只伺服舵機同時控制兩邊的機翼骨架展角，做到了較好的同步一致性。
[0011](4)絲杠滑臺的軸向伸展布局以及曲柄滑塊的層疊布局能較好地節約空間占用量。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1為機翼折疊機構的整體設計示意圖。
[0013]圖2為機翼折疊機構的折疊狀態的示意圖。
[0014]圖3為機翼折疊機構的完全展開狀態的示意圖。
[0015]圖4為機翼折疊機構的內部結構示意圖。
[0016]圖5為機翼折疊機構的裝配圖。
[0017]附圖中:1 一柔性翼骨架，2—骨架承力蓋板，3—骨架主軸及絲杠頂端深溝球軸承，4一主體上蓋板，5—伺服舵機，6—絲杠，7—主體下蓋板，8—舵機固定板，9一絲杠、導桿支撐板，10—導桿，11 一滑塊，12—連桿，13—轉動主軸，14 一剛性聯軸器
【具體實施方式】
[0018]圖1為機翼折疊機構的整體設計示意圖。包括主體上蓋板(4)，前端柔性翼骨架
(I)通過轉動主軸(13)連接在主體上下蓋板(4、7)上。兩個骨架承力蓋板(2)分別置于主體上下蓋板的外表面。
[0019]如圖2所示，通過伺服舵機(5 )轉動使滑塊(11)位于最底端，此時折疊達到最大程度，完成機翼的折置。
[0020]如圖3所示，通過伺服舵機轉動使滑塊(11)位于最頂端，此時柔性翼骨架完全展開，機翼的展開完成。
[0021]圖4為機翼折疊機構的內部結構示意圖。從圖中可以看出，導桿(10)和絲杠(6)分別穿過滑塊(11)，連桿(12 )的一端連接在滑塊(11)上、另一端連接在柔性翼骨架(I)上。絲杠(6)的底端通過剛性聯軸器(15)與伺服舵機(5)相連。絲杠(6)和導桿(10)末端固定在支撐板(9 )上，伺服舵機(5 )通過舵機固定板(8 )固定在主體下蓋板(7 )上。伺服舵機(5 )通過一個剛性聯軸器(14 )帶動一根絲杠(6 )旋轉，再通過套在絲杠上的滑塊(11)將絲杠的回轉運動轉化為沿絲杠導軌的直線運動，同時滑塊通過兩根對稱連桿(12)帶動兩邊對稱的柔性翼骨架(I)繞其轉軸(13)轉動，達到了驅動骨架改變展角的目的。
【權利要求】
1.一種可以實現飛行器機翼快速自由折疊和展開的可折疊柔性翼機構，其特征在于采用微型絲杠滑塊機構和曲柄滑塊機構結合的設計，利用絲杠滑塊機構將舵機帶動絲杠的回轉運動轉化為滑塊沿機身軸線的直線運動。
2.根據I所述的可以實現機翼快速自由折疊和展開的可折疊柔性翼機構，其特征在于絲杠滑塊也是一控制機翼骨架展開運動的曲柄滑塊機構的滑塊，通過該曲柄滑塊機構將滑塊的直線運動又轉化為機翼骨架繞其轉軸的在一定角度范圍內的回轉運動。
3.根據I所述的可以實現機翼快速自由折疊和展開的可折疊柔性翼機構，其特征在于通過滑塊行程以及連桿曲柄長度的設計，可以將展角控制在理想的范圍內。
4.根據1、2、3所述的可以實現機翼快速自由折疊和展開的可折疊柔性翼機構，其特征在于絲杠滑臺為大傳動比省力機構，用較小的舵機即可克服機翼展開時的阻力。
5.根據1、2、3所述的可以實現機翼快速自由折疊和展開的可折疊柔性翼機構，其特征在于絲杠滑臺機構能沿機身安放，不會占用太大空間，用一個舵機即可同步控制兩邊機翼的展開，同步性較好。
【文檔編號】B64C3/56GK103661919SQ201310717811
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月23日 優先權日:2013年12月23日
【發明者】羅慶生, 張超, 原永銘, 亓國棟, 趙子潛, 楊鵬斌 申請人:北京理工大學