适用于无人机的前轮转向机构的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种适用于无人机的前轮转向机构，属于无人飞行器技术领域。
【背景技术】
[0002]无人机的前轮转向机构对于无人机的起降过程尤其重要，为避免无人机在起飞前冲出跑道，必须保证无人机在跑道上按指定的直线滑行。为了实现无人机沿直线滑行，可以通过主轮差动刹车、前轮转向、以及方向舵纠偏等多种方式或者其组合实现。但在实际操作中，前轮转向在保证无人机沿直线滑行的效果最为明显。比如在使用主轮差动刹车纠偏时，当两个主轮调整刹车力大小时，前轮能随着主轮刹车力矩的大小随时调整航向角，从而实现无人机沿直线滑行。即使无人机在高速滑跑阶段，方向舵起到纠偏效果时，也往往在配合前轮转向共同作用时才能取得较好效果。
[0003]现在经常采用的前轮转向机构多通过舵机、连杆直驱前轮转向，或者通过弹簧结构来克服瞬间转矩过大的情况，但仍然存在不足。首先，现在常采用的前轮转向机构没有转向机械限位，当转向角度过大时，四连杆机构出现干涉会对舵机造成损害，而当舵机失效时，前轮会迅速转过大角度而使无人机机体损坏；其次，舵机与前轮转向机构通过连杆直驱，当无人机在滑跑过程中出现转矩过大并超过舵机允许最大转矩时，会对舵机造成损坏，而在高速滑行过程中，舵机损坏带来的后果是十分严重的；最后，前轮转向会造成前轮绕转轴的角振动，如果不加限制，有可能会引起扭振的现象，现在常采用的转向机构无法对该振动的控制测量。
【发明内容】
[0004]本发明为了解决现有技术无法对前轮绕转轴的角振动的控制测量问题，提供一种可以实现前轮转向过程中的机械限位、舵机过载保护以及阻尼减震的无人机前轮转向机构。
[0005]适用于无人机的前轮转向机构，其特征是，
[0006]转轴通过转轴固定螺钉与前起板簧固连；轴承座通过夹紧的方式连接在安装支座上，并通过推力轴承和两个滚动轴承与转轴相连，并由压紧螺母和垫片将转轴与滚动轴承内圈压紧；圆锥销安装在转轴上并装配到轴承座上的扇形孔中；减振橡胶外圈套在转向支架的方孔中，转向块装在减振橡胶的内孔中，转向块固定螺钉将转向块与前起板簧固连；轴套安装在转轴上，且位于转向支架上，转向摇臂安装在轴套上，并通过压紧螺钉、弹簧和钢球与转向支架相连，钢球嵌入转向支架上的圆锥孔中，弹簧位于钢球上再由压紧螺钉压紧；转向摇臂通过连杆与舵机摇臂连接组成四连杆机构，驱动转向支架转动；舵机摇臂与舵机输出轴连接。
[0007]舵机和安装支座与机身固连。
[0008]前轮设置在前起板簧上。
[0009]本发明的有益效果是:该无人机前轮转向机构能够实现前轮转向机械限位、舵机过载保护和阻尼减震的作用，并且该机构具有结构简单、紧凑、可靠的优点，结构装配方便，易于实现。
【附图说明】
[0010]图1:本发明适用于无人机的前轮转向机构结构图。
[0011]图2:本发明所述舵机过载保护装置结构图。
[0012]图3:本发明所述前轮转向阻尼系统结构爆炸视图。
[0013]图4:本发明无人机的前轮转向机构及前轮整体结构示意图。
[0014]图中:1、舵机，2、舵机摇臂，3、连杆，4、转向摇臂，5、前起板簧，6、减震橡胶，7、转向块，8、转向块固定螺钉，9、转向支架，10、转轴固定螺钉，11、轴套，12、推力轴承，13、轴承座，14、圆锥销，15、扇形孔，16、安装支座，17、滚动轴承，18、转轴，19、压紧螺母，20、垫片，21、钢球，22、弹簧，23、压紧螺钉，24、圆锥孔，25、前轮。
【具体实施方式】
[0015]下面结合附图对本发明的技术方案做进一步详细说明。
[0016]如图1所示，适用于无人机的前轮转向机构，转轴18通过转轴固定螺钉10与前起板簧5固连。轴承座13通过夹紧的方式连接在安装支座16上，其通过一个推力轴承12和两个滚动轴承17与转轴18相连，并由压紧螺母19和垫片20将转轴18与滚动轴承17内圈压紧。
[0017]减振橡胶6外圈套在转向支架9的方孔中，转向块7装在减振橡胶6的内孔中，转向块固定螺钉8将转向块7与前起板簧5固连。
[0018]轴套11安装在转轴18上，且位于转向支架9上，转向摇臂4安装在轴套11上。
[0019]转向摇臂4通过连杆3与舵机摇臂2连接组成四连杆机构，驱动转向支架9转动；舵机摇臂2与舵机I输出轴连接。
[0020]圆锥销14安装在转轴18上并装配到轴承座13上的扇形孔15中；当转向角度到达允许最大角度时，圆锥销12与扇形孔15边缘接触，从而实现机械限位。
[0021]舵机I和安装支座16与机身固连。
[0022]如图2所示，转向摇臂4通过压紧螺钉23、弹簧22及钢球21与转向支架9相连，正常工作时，钢球21嵌入转向支架9上的圆锥孔24中，弹簧22位于钢球21上再由压紧螺钉23压紧，可调节压紧螺钉23的位置，当舵机I受到力矩大于其最大输出力矩时，钢球21从圆锥孔24中滑出，使转向摇臂4与转向支架9脱离连接，从而实现舵机I过载保护。具体调节过程:将前轮转向机构安装在机身上，固定机身与转向摇臂4，使用逐渐增加的力矩转动前起板簧5，调节压紧螺钉23，当施加力矩等于舵机I允许最大力矩时(此处可取安全系数)，钢球21从转向支架9的圆锥孔24中滑出，从而实现舵机I过载保护。
[0023]如图3所示，当转向时，转向支架9通过减振橡胶6推动板簧5绕转轴18旋转，并通过减振橡胶6的弹性及阻尼特性抑制前起板簧5绕转轴18的旋转振动。
[0024]如图4所示，前轮25安装在前起板簧5上，舵机I通过控制舵机摇臂2、连杆3与转向摇臂4组成的四连杆机构来驱动前轮25转动。
【主权项】
1.适用于无人机的前轮转向机构，其特征是， 转轴(18)通过转轴固定螺钉(10)与前起板簧(5)固连； 轴承座(13)通过夹紧的方式连接在安装支座(16)上，其通过推力轴承(12)和两个滚动轴承(17)与转轴(18)相连，并由压紧螺母(19)和垫片(20)将转轴(18)与滚动轴承(17)内圈压紧； 圆锥销(14)安装在转轴(18)上并装配到轴承座(13)上的扇形孔(15)中； 减振橡胶(6)外圈套在转向支架(9)的方孔中，转向块(7)装在减振橡胶￠)的内孔中，转向块固定螺钉⑶将转向块⑵与前起板簧(5)固连； 轴套(11)安装在转轴(18)上，且位于转向支架(9)上，转向摇臂⑷安装在轴套(11)上，并通过压紧螺钉(23)、弹簧(22)和钢球(21)与转向支架(9)相连，钢球(21)嵌入转向支架(9)上的圆锥孔(24)中，弹簧(22)位于钢球(21)上再由压紧螺钉(23)压紧； 转向摇臂(4)通过连杆(3)与舵机摇臂(2)连接组成四连杆机构，驱动转向支架(9)转动；舵机摇臂(2)与舵机(I)输出轴连接。
2.根据权利要求1所述的适用于无人机的前轮转向机构，其特征在于，舵机(I)和安装支座(16)与机身固连。
3.根据权利要求1所述的适用于无人机的前轮转向机构，其特征在于，前轮(25)设置在前起板簧(5)上。
【专利摘要】适用于无人机的前轮转向机构，属于无人飞行器技术领域，为解决现有技术无法对该振动的控制测量问题，转轴与前起板簧固连；轴承座连接在安装支座上，其通过推力轴承和两个滚动轴承与转轴相连，并由压紧螺母和垫片将转轴与滚动轴承内圈压紧；圆锥销安装在转轴上；减振橡胶外圈套在转向支架的方孔中，转向块装在减振橡胶的内孔中，转向块固定螺钉将转向块与前起板簧固连；轴套安装在转轴上，且位于转向支架上，转向摇臂安装在轴套上，并通过压紧螺钉、弹簧和钢球与转向支架相连，钢球嵌入转向支架上的圆锥孔中，弹簧位于钢球上再由压紧螺钉压紧；转向摇臂通过连杆与舵机摇臂连接组成四连杆机构，驱动转向支架转动；舵机摇臂与舵机输出轴连接。
【IPC分类】B64C25-36, B64C25-50
【公开号】CN104859848
【申请号】CN201510213698
【发明人】孙辉, 张恩阳, 马伍元, 刘波, 厉明, 何利文, 王元超
【申请人】中国科学院长春光学精密机械与物理研究所
【公开日】2015年8月26日
【申请日】2015年4月30日