一种基于齿轮齿条驱动的前缘缝翼支撑机构

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一种基于齿轮齿条驱动的前缘缝翼支撑机构
申请号	CN201811567845.3	申请日	2018-12-21	公开(公告)号	CN111348179A	公开(公告)日	2020-06-30
申请人	湖北鸿翼航空科技有限公司;			发明人	田云; 彭超;
摘要	本发明提供的一种基于齿轮齿条驱动的前缘缝翼支撑机构，整套机构由固定前缘支撑，滑轨设置在固定前缘的内部，滑轨由上滑轮、第一下滑轮、第二下滑轮和第三下滑轮支撑，上滑轮设置于滑轨前端靠近固定前缘的位置，第一下滑轮和第二下滑轮分别设置于驱动齿轮的左右两端，驱动齿轮设置于滑轨的下侧，驱动齿轮、第一下滑轮和第二下滑轮共用齿轮轴，齿轮轴的两端各有一个扇形的限位挡块。限位挡块可通过与之连接的小滚轮来阻止滑轨的法向运动，同时也可以使滑轨与齿轮保持在同一个缝翼平面内而不发生侧向偏移。限位挡块、小滚轮以及齿轮两端的滑轮组成了一个相对稳固的支撑装置，前缘缝翼在放下时可沿轨迹更平稳地运动。
权利要求	1.一种基于齿轮齿条驱动的前缘缝翼支撑机构，其特征在于：包括固定前缘(1)、缝翼翼肋(2)、滑轨(3)、驱动齿轮(4)、限位挡块(5)、上滑轮(6)、第一下滑轮(7)、第二下滑轮(8)和第三下滑轮(9)，整套机构由固定前缘(1)支撑，所述滑轨(3)设置在固定前缘(1)的内部，所述滑轨(3)由上滑轮(6)、第一下滑轮(7)、第二下滑轮(8)和第三下滑轮(9)支撑，所述上滑轮(6)设置于滑轨(3)前端靠近固定前缘(1)的位置，所述第三下滑轮(9)设置于滑轨(3)内侧，与所述上滑轮(6)径向对齐的位置，第一下滑轮(7)和第二下滑轮(8)分别设置于驱动齿轮(4)的左右两端，驱动齿轮(4)设置于滑轨(3)的下侧，驱动齿轮(4)、第一下滑轮(7)和第二下滑轮(8)共用齿轮轴(401)，齿轮轴(401)的两端各有一个扇形的限位挡块(5)。 2.根据权利要求1所述的一种基于齿轮齿条驱动的前缘缝翼支撑机构，其特征在于：所述滑轨(3)通过三个三角形分布的连接螺栓(10)与缝翼翼肋(2)的接头相连。 3.根据权利要求1所述的一种基于齿轮齿条驱动的前缘缝翼支撑机构，其特征在于：齿条(11)固定在滑轨中，作为滑轨(3)结构的一部分，所述驱动齿轮(4)带动齿条(11)运动，齿条(11)与滑轨(3)同步运动。 4.根据权利要求1所述的一种基于齿轮齿条驱动的前缘缝翼支撑机构，其特征在于：所述滑轨(3)上方有与限位挡块(5)连接的两个小滚轮(501)，小滚轮(501)限制滑轨(3)法向运动，小滚轮(501)之间通过滚轮轴(502)连接。 5.根据权利要求1所述的一种基于齿轮齿条驱动的前缘缝翼支撑机构，其特征在于：所述驱动齿轮(4)驱动滑轨(3)向前运动时，所述滑轨(3)带动上滑轮(6)和第一下滑轮(7)、第二下滑轮(8)和第三下滑轮(9)以及两个小滚轮(501)转动，限位挡块(5)不动。 6.根据权利要求1所述的一种基于齿轮齿条驱动的前缘缝翼支撑机构，其特征在于：所述限位挡块(5)的内侧固定有圆柱状的止动块(503)，滑轨(3)末端成曲面封闭状，当滑轨(3)到达最大伸出位置时，止动块(503)终止滑轨(3)切向运动。 7.根据权利要求1所述的一种基于齿轮齿条驱动的前缘缝翼支撑机构，其特征在于：所述滑轨(3)的最大运动位置为所述驱动齿轮(4)附近。 8.根据权利要求1所述的一种基于齿轮齿条驱动的前缘缝翼支撑机构，其特征在于：在所述缝翼翼肋(2)打开的情况下，上滑轮(6)与第一下滑轮(7)、第二下滑轮(8)和第三下滑轮(9)以及小滚轮(501)共同支持法向和切向载荷，并最终将法向和切向载荷传递给固定前缘(1)、前梁、机翼加强肋及翼盒。
说明书全文	一种基于齿轮齿条驱动的前缘缝翼支撑机构技术领域 [0001] 本发明涉及一种飞机前缘缝翼支撑机构，特别涉及一种基于齿轮齿条驱动的前缘缝翼支撑机构，属于民用航空结构技术领域。背景技术 [0002] 现代大型客机的巡航速度、商载和适应性的要求都在不断提高，意味着飞机在起飞阶段，克服较大起飞重量的同时，还要尽快达到较高的速度；着陆阶段则相反，飞机要快速平稳地减速以安全降落，故在这两个低速阶段，飞机都需要通过增升装置来改变自身的升阻特性。进而获得优良的性能。 [0003] 前缘缝翼是前缘增升装置的一种，它的主要作用是增大飞机的失速迎角，一般的运动形式是相对于机翼固定前缘向前向下偏转。有的缝翼由直线作动器向固定方向推出，更多的则是由旋转作动器带动与缝翼连接的轨道或作动支臂来实现缝翼的运动。在起飞阶段缝翼的打开和收起过程中，缝翼的后缘与固定前缘上翼面的距离不能太大，否则会引起机翼上翼面的紊流，进而导致阻力增大。 [0004] 当前缘缝翼在飞机攻角不是很大的情况下打开时，缝翼与固定前缘之间形成一个很小的缝隙，机翼下翼面的气流通过缝隙高速移动到上翼面，这样就使得气流在飞机低速的情况下仍停留在上翼面，避免了失速的发生，当飞机攻角更大时，缝翼的偏角也需要进一步增大，以使更多的气流通过缝隙。实际飞行中，经常采用的是三位置缝翼，即起飞，巡航和着陆情况下缝翼的偏转角不同。 [0005] 齿轮齿条机构是近年来在大型客机上被广泛采用的一种缝翼偏转驱动机构，这种机构的实现要借助滑轨，传统的滑轨支撑方式采用四个滑轮上下前后支撑，并将齿轮驱动装置置于前后滑轮中间以保证机构平衡，法相载荷均由四个滑轮承受，并且前面两个滑轮受载较大，磨损较严重，同时，由于滑轨的伸出量要受到滑轮位置的限制，所以滑轨的后端一般都会留出较长的一段。 [0006] 综合来看，现有技术主要存在以下几点缺陷：一是现有技术缺少限位挡块，无法通过与之连接的小滚轮来阻止滑轨的法向运动，同时也无法使滑轨与齿轮保持在同一个缝翼平面内而不发生侧向偏移；二是限位挡块、小滚轮以及齿轮两端的滑轮无法组成一个相对稳固的支撑装置，缝翼在放下时无法沿轨迹平稳地运动；三是滑轨的伸出量受到限制的条件多，设计时滑轨长度较大；四是现有技术齿轮处的挡块与滚轮结构离滑轨前端的滑轮距离较远，当滑轨前端受到集中气动载荷时，前面两个滑轮的压力较大。发明内容 [0007] 针对现有技术的不足，本发明提供的一种基于齿轮齿条驱动的前缘缝翼支撑机构，整套机构由固定前缘支撑，滑轨设置在固定前缘的内部，滑轨由上滑轮、第一下滑轮、第二下滑轮和第三下滑轮支撑，上滑轮设置于滑轨前端靠近固定前缘的位置，第三下滑轮设置于滑轨内侧，与所述上滑轮径向对齐的位置，第一下滑轮和第二下滑轮分别设置于驱动齿轮的左右两端，驱动齿轮设置于滑轨的下侧，驱动齿轮、第一下滑轮和第二下滑轮共用齿轮轴，齿轮轴的两端各有一个扇形的限位挡块。限位挡块可通过与之连接的小滚轮来阻止滑轨的法向运动，同时也可以使滑轨与齿轮保持在同一个缝翼平面内而不发生侧向偏移。限位挡块、小滚轮以及齿轮两端的滑轮组成了一个相对稳固的支撑装置，前缘缝翼在放下时可沿轨迹更平稳地运动。 [0008] 为达到以上技术效果，本发明所采用的技术方案如下： [0009] 一种基于齿轮齿条驱动的前缘缝翼支撑机构，包括固定前缘、缝翼翼肋、滑轨、驱动齿轮、限位挡块、上滑轮、第一下滑轮、第二下滑轮和第三下滑轮，整套机构由固定前缘支撑，所述滑轨设置在固定前缘的内部，所述滑轨由上滑轮、第一下滑轮、第二下滑轮和第三下滑轮支撑，所述上滑轮设置于滑轨前端靠近固定前缘的位置，所述第三下滑轮设置于滑轨内侧，与所述上滑轮径向对齐的位置，第一下滑轮和第二下滑轮分别设置于驱动齿轮的左右两端，驱动齿轮设置于滑轨的下侧，驱动齿轮、第一下滑轮和第二下滑轮共用齿轮轴，齿轮轴的两端各有一个扇形的限位挡块。 [0010] 一种基于齿轮齿条驱动的前缘缝翼支撑机构，进一步的，滑轨通过三个三角形分布的连接螺栓与缝翼翼肋的接头相连。 [0011] 一种基于齿轮齿条驱动的前缘缝翼支撑机构，进一步的，齿条固定在滑轨中，作为滑轨结构的一部分，驱动齿轮带动齿条运动，齿条与滑轨同步运动。 [0012] 一种基于齿轮齿条驱动的前缘缝翼支撑机构，进一步的，滑轨上方有与限位挡块连接的两个小滚轮，小滚轮限制滑轨法向运动，小滚轮之间通过滚轮轴连接。 [0013] 一种基于齿轮齿条驱动的前缘缝翼支撑机构，进一步的，所述驱动齿轮驱动滑轨向前运动时，所述滑轨带动上滑轮和第一下滑轮、第二下滑轮和第三下滑轮以及两个小滚轮转动，限位挡块不动。 [0014] 一种基于齿轮齿条驱动的前缘缝翼支撑机构，进一步的，所述限位挡块的内侧固定有圆柱状的止动块，滑轨末端成曲面封闭状，当滑轨到达最大伸出位置时，止动块终止滑轨切向运动。 [0015] 一种基于齿轮齿条驱动的前缘缝翼支撑机构，进一步的，滑轨的最大运动位置为驱动齿轮附近。 [0016] 一种基于齿轮齿条驱动的前缘缝翼支撑机构，进一步的，在缝翼翼肋打开的情况下，上滑轮与第一下滑轮、第二下滑轮和第三下滑轮以及小滚轮共同支持法向和切向载荷，并最终将法向和切向载荷传递给固定前缘、前梁、机翼加强肋及翼盒。 [0017] 与现有技术相比，本发明的优点在于： [0018] 1.本发明提供的一种基于齿轮齿条驱动的前缘缝翼支撑机构，齿轮轴的两端各有一个扇形的限位挡块，限位挡块可通过与之连接的小滚轮来阻止滑轨的法向运动，同时也可以使滑轨与齿轮保持在同一个缝翼平面内而不发生侧向偏移。 [0019] 2.本发明提供的一种基于齿轮齿条驱动的前缘缝翼支撑机构，限位挡块、小滚轮以及齿轮两端的滑轮组成了一个相对稳固的支撑装置，前缘缝翼在放下时可沿轨迹更平稳地运动。 [0020] 3.本发明提供的一种基于齿轮齿条驱动的前缘缝翼支撑机构，滑轨的伸出量只受到驱动齿轮位置的限制，设计时可减小滑轨长度。 [0021] 4.本发明提供的一种基于齿轮齿条驱动的前缘缝翼支撑机构，驱动齿轮处的限位挡块与小滚轮结构离滑轨前端的滑轮距离较近，当滑轨前端受到集中气动载荷时，可减轻前面两个滑轮的压力。附图说明 [0022] 图1是本发明提供的一种基于齿轮齿条驱动的前缘缝翼支撑机构的结构示意图。 [0023] 图2为本发明前缘缝翼支撑机构打开状态示意图 [0024] 图3为本发明前缘缝翼支撑机构齿轮处剖面示意图 [0025] 图4为本发明前缘缝翼支撑机构止动块处剖面示意图 [0026] 附图标记说明：1-固定前缘，2-缝翼翼肋，3-滑轨，4-驱动齿轮，5-限位挡块，6-上滑轮，7-第一下滑轮，8-第二下滑轮，9-第三下滑轮，10-连接螺栓，11-齿条，401-齿轮轴，501-小滚轮，502-滚轮轴，503-止动块。具体实施方式 [0027] 下面结合附图，对本发明提供的一种基于齿轮齿条驱动的前缘缝翼支撑机构的技术方案进行进一步的描述，使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施。 [0028] 参见图1，一种基于齿轮齿条驱动的前缘缝翼支撑机构，其特征在于：包括固定前缘1、缝翼翼肋2、滑轨3、驱动齿轮4、限位挡块5、上滑轮6、第一下滑轮7、第二下滑轮8和第三下滑轮9，整套机构由固定前缘1支撑，所述滑轨3设置在固定前缘1的内部，所述滑轨3由上滑轮6、第一下滑轮7、第二下滑轮8和第三下滑轮9支撑，所述上滑轮6设置于滑轨3前端靠近固定前缘1的位置，所述第三下滑轮9设置于滑轨3内侧，与所述上滑轮6径向对齐的位置，第一下滑轮7和第二下滑轮8分别设置于驱动齿轮4的左右两端，驱动齿轮4设置于滑轨3的下侧，驱动齿轮4、第一下滑轮7和第二下滑轮8共用齿轮轴401，齿轮轴401的两端各有一个扇形的限位挡块5。 [0029] 作为一种优选方案，本发明提供的一种基于齿轮齿条驱动的前缘缝翼支撑机构，所述滑轨3通过三个三角形分布的连接螺栓10与缝翼翼肋2的接头相连。 [0030] 作为一种优选方案，本发明提供的一种基于齿轮齿条驱动的前缘缝翼支撑机构，齿条11固定在滑轨中，作为滑轨3结构的一部分，所述驱动齿轮4带动齿条11运动，齿条11与滑轨3同步运动。 [0031] 作为一种优选方案，本发明提供的一种基于齿轮齿条驱动的前缘缝翼支撑机构，所述滑轨3上方有与限位挡块5连接的两个小滚轮501，小滚轮501限制滑轨3法向运动，小滚轮501之间通过滚轮轴502连接。 [0032] 作为一种优选方案，本发明提供的一种基于齿轮齿条驱动的前缘缝翼支撑机构，所述驱动齿轮4驱动滑轨3向前运动时，所述滑轨3带动上滑轮6和第一下滑轮7、第二下滑轮8和第三下滑轮9以及两个小滚轮501转动，限位挡块5不动。 [0033] 作为一种优选方案，本发明提供的一种基于齿轮齿条驱动的前缘缝翼支撑机构，所述限位挡块5的内侧固定有圆柱状的止动块503，滑轨3末端成曲面封闭状，当滑轨3到达最大伸出位置时，止动块503终止滑轨3切向运动。 [0034] 作为一种优选方案，本发明提供的一种基于齿轮齿条驱动的前缘缝翼支撑机构，所述滑轨3的最大运动位置为所述驱动齿轮4附近。 [0035] 作为一种优选方案，本发明提供的一种基于齿轮齿条驱动的前缘缝翼支撑机构，在所述缝翼翼肋2打开的情况下，上滑轮6与第一下滑轮7、第二下滑轮8和第三下滑轮9以及小滚轮501共同支持法向和切向载荷，并最终将法向和切向载荷传递给固定前缘1、前梁、机翼加强肋及翼盒。 [0036] 如图2所示，驱动齿轮4带动齿条11运动时，齿条11与滑轨3作同步运动，进而带动上滑轮6和第一下滑轮7、第二下滑轮8和第三下滑轮9以及两个小滚轮501开始转动，限位挡块5不动，引导滑轨沿圆弧轨迹前进，其内侧固定有圆柱状的止动块503，滑轨3末端成曲面封闭状，当滑轨3到达最大伸出位置时，止动块503终止其切向运动。滑轨3可以一直运动到驱动齿轮4附近，故对齿条11及滑轨3本身空间的利用率较大，实际设计中可适当减小滑轨3的长度。 [0037] 在前缘传力过程中，首先由蒙皮把气动载荷传给前缘缝翼翼肋后汇聚到缝翼翼肋2，缝翼翼肋2将载荷通过接头传给滑轨3以及上滑轮6、第一下滑轮7、第二下滑轮8、第三下滑轮9和小滚轮501。在有滑轨的机构中，以滑轨圆弧为基准，载荷可分为侧向载荷，切向载荷和法向载荷，上滑轮6、第一下滑轮7、第二下滑轮8、第三下滑轮9或小滚轮501为滑轨3提供支反力，平衡侧向载荷和法向载荷，驱动齿轮4平衡切向力。在缝翼打开的情况下，上滑轮 6、第一下滑轮7、第二下滑轮8、第三下滑轮9和小滚轮501共同支持法向和切向载荷并最终将其传递给固定前缘1，前梁、机翼加强肋及翼盒。 [0038] 由图3和图4可知，滑轨3在几个界面上都受到法向和侧向的较为均匀的力，故滑轨3在按照圆弧轨迹伸出的过程中，能够一直保持平稳，最终到达预定位置，达到增升的目的。 [0039] 以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。