本發(fā)明涉及一種無人機(jī)電驅(qū)動(dòng)前輪轉(zhuǎn)彎裝置，用于小型無人機(jī)前起落架在著陸滑跑過程中提供轉(zhuǎn)彎糾偏能力，屬于飛機(jī)起落架技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：
前輪轉(zhuǎn)彎裝置是飛機(jī)起落架系統(tǒng)在著陸滑跑過程中進(jìn)行前輪轉(zhuǎn)彎糾偏控制的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。傳統(tǒng)飛機(jī)前輪轉(zhuǎn)彎裝置采用液壓驅(qū)動(dòng)，其特點(diǎn)是需要飛機(jī)提供液壓動(dòng)力源支持，是機(jī)械與液壓驅(qū)動(dòng)的混合系統(tǒng)。液壓動(dòng)力源通常較重，液壓驅(qū)動(dòng)的前輪轉(zhuǎn)彎裝置存在泄漏風(fēng)險(xiǎn)，維護(hù)復(fù)雜，成本高，不適用于沒有全機(jī)液壓系統(tǒng)的小型無人機(jī)。目前，隨著機(jī)電裝置的技術(shù)水平不斷進(jìn)步，多電飛機(jī)/全電飛機(jī)已經(jīng)成為航空領(lǐng)域的熱點(diǎn)技術(shù)趨勢(shì)，其特點(diǎn)是可靠性高，環(huán)境適應(yīng)性、維修性和保障性好，響應(yīng)速度快，生存能力強(qiáng)，性價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)。對(duì)于小型無人機(jī)，如何設(shè)計(jì)采用電驅(qū)動(dòng)方式的前輪轉(zhuǎn)彎裝置設(shè)計(jì)已經(jīng)成為亟待解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種小型無人機(jī)電驅(qū)動(dòng)前輪轉(zhuǎn)彎裝置，解決小型無人機(jī)起落架中輕小型化電驅(qū)動(dòng)前輪轉(zhuǎn)彎裝置問題。本發(fā)明目的通過如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：提供一種無人機(jī)電驅(qū)動(dòng)前輪轉(zhuǎn)彎裝置，包括：轉(zhuǎn)彎驅(qū)動(dòng)舵機(jī)1、轉(zhuǎn)彎扭力臂2、連桿組件3、轉(zhuǎn)筒組件4；轉(zhuǎn)彎驅(qū)動(dòng)舵機(jī)1包括電機(jī)11、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和輸出軸5，所述電機(jī)11通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)輸出軸5旋轉(zhuǎn)；轉(zhuǎn)彎驅(qū)動(dòng)舵機(jī)1固定安裝在起落架支柱外筒6上；轉(zhuǎn)彎扭力臂2包括夾持口連接端21和鉸接連接端22，夾持口連接端21與輸出軸5固定連接，轉(zhuǎn)彎扭力臂2隨輸出軸5旋轉(zhuǎn)；鉸接連接端22安裝有關(guān)節(jié)軸承，與連桿組件3的一端31連接；連桿組件3另一端31與轉(zhuǎn)彎扭力臂2鉸接連接端22連接；另一端32連接轉(zhuǎn)筒組件4的連桿連接端42，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)筒組件4旋轉(zhuǎn)；轉(zhuǎn)筒組件4具有扭力臂連接端41和連桿連接端42；扭力臂連接端41連接起落架扭力臂8的上扭力臂；連桿連接端42連接連桿組件3的另一端32；轉(zhuǎn)筒組件4套設(shè)在起落架支柱外筒6下端；轉(zhuǎn)筒組件4在連桿組件3的驅(qū)動(dòng)下旋轉(zhuǎn)，通過起落架扭力臂8驅(qū)動(dòng)前輪轉(zhuǎn)彎。優(yōu)選的，還包括角度位移測(cè)量機(jī)構(gòu)，檢測(cè)檢測(cè)轉(zhuǎn)筒組件4的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，反饋給前輪轉(zhuǎn)彎控制器。優(yōu)選的，角度位移測(cè)量機(jī)構(gòu)包括角位移傳感器51、齒條52和保護(hù)蓋53，角位移傳感器51安裝在起落架支柱外筒6的耳片上，具有齒輪，齒條安裝在轉(zhuǎn)筒組件4上，齒條轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，檢測(cè)轉(zhuǎn)筒組件4的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，該角度近似前輪的轉(zhuǎn)彎角度，保護(hù)蓋53放置在齒輪和齒條52的外部。優(yōu)選的，轉(zhuǎn)彎驅(qū)動(dòng)舵機(jī)1包括電機(jī)11、輸出軸5，以及第一級(jí)減速齒輪12、第二級(jí)減速齒輪13、離合器14、滾珠絲杠15、絲杠螺母16、滑塊17、撥叉轉(zhuǎn)軸18、螺母連桿19構(gòu)成的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；電機(jī)11輸出轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)，通過兩級(jí)齒輪12、13減速將轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行減速后傳遞到離合器14，在分離的情況下，離合器14不驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠15，在結(jié)合的情況下，離合器14將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳遞給滾珠絲杠15；絲杠螺母16旋在滾珠絲杠15上；絲杠螺母16上固定安裝有光滑的螺母連桿19，螺母連桿19上套設(shè)有滑塊17，滑塊17能夠沿螺母連桿19上下移動(dòng)，螺母連桿19放置在轉(zhuǎn)彎驅(qū)動(dòng)舵機(jī)1的殼體安裝槽內(nèi)；滑塊17連接撥叉轉(zhuǎn)軸18，撥叉轉(zhuǎn)軸18一端與滑塊17連接，另一端固定在轉(zhuǎn)彎驅(qū)動(dòng)舵機(jī)1的輸出軸5上，滑塊17隨螺母連桿19平動(dòng)，同時(shí)驅(qū)動(dòng)撥叉轉(zhuǎn)軸18帶動(dòng)輸出軸5旋轉(zhuǎn)。優(yōu)選的，轉(zhuǎn)筒組件4的上端抵靠在支柱外筒6的環(huán)狀突起上，轉(zhuǎn)筒組件4的下端由端蓋7限位，轉(zhuǎn)筒組件4在連桿組件3的驅(qū)動(dòng)下相對(duì)于起落架支柱外筒轉(zhuǎn)動(dòng)。優(yōu)選的，連桿組件3的一端31和連桿外殼33一體設(shè)置，另一端32具有螺紋桿，與連桿外殼33內(nèi)螺紋匹配，通過螺母34固定相對(duì)位置；通過調(diào)整單耳片連接端32旋進(jìn)連桿外殼33的長度，整個(gè)連桿組件長度可調(diào)整。優(yōu)選的，角度位移測(cè)量機(jī)構(gòu)反饋角度，提供給前輪轉(zhuǎn)彎控制器，前輪轉(zhuǎn)彎控制器比較當(dāng)前的轉(zhuǎn)彎角度和目標(biāo)角度，進(jìn)行閉環(huán)控制，控制電機(jī)11轉(zhuǎn)動(dòng)方向和轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)：(1)本發(fā)明提出的電驅(qū)動(dòng)前輪轉(zhuǎn)彎裝置采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)，相比于常規(guī)液壓驅(qū)動(dòng)方式，采用機(jī)電作動(dòng)方式實(shí)現(xiàn)前輪轉(zhuǎn)彎糾偏，具有重量輕、可靠性和可維護(hù)性高等優(yōu)點(diǎn)，更適用于中小型的無人機(jī)飛行器起落架系統(tǒng)。(2)本發(fā)明在現(xiàn)有起落架結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)獲得，無需重新設(shè)計(jì)起落架，避免了重新設(shè)計(jì)起落架帶來的高成本。(3)由電機(jī)、第一級(jí)減速齒輪、第二級(jí)減速齒輪、離合器、滾珠絲杠、絲杠螺母滑塊、撥叉轉(zhuǎn)軸等組成的轉(zhuǎn)彎驅(qū)動(dòng)舵機(jī)。能夠在有限的舵機(jī)安裝空間內(nèi)獲得較大的減速比，實(shí)現(xiàn)大扭力輸出。(4)本發(fā)明由轉(zhuǎn)彎驅(qū)動(dòng)舵機(jī)、轉(zhuǎn)彎扭力臂、連桿組件、轉(zhuǎn)筒組件組成轉(zhuǎn)彎驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，通過轉(zhuǎn)筒組件帶動(dòng)起落架扭力臂實(shí)現(xiàn)對(duì)前輪轉(zhuǎn)彎驅(qū)動(dòng)。結(jié)構(gòu)簡單，驅(qū)動(dòng)有效。(5)通過轉(zhuǎn)筒上的角度傳感器、齒條及保護(hù)蓋組成的轉(zhuǎn)彎角度測(cè)量機(jī)構(gòu)。檢測(cè)轉(zhuǎn)彎角度反饋給前輪轉(zhuǎn)彎控制器，前輪轉(zhuǎn)彎控制器比較當(dāng)前的轉(zhuǎn)彎角度和目標(biāo)角度，進(jìn)行閉環(huán)控制，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)彎角度的精確控制。附圖說明圖1為本發(fā)明電驅(qū)動(dòng)前輪轉(zhuǎn)彎機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明轉(zhuǎn)彎扭力臂結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明連桿組件結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明轉(zhuǎn)筒組件結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本發(fā)明轉(zhuǎn)彎驅(qū)動(dòng)舵機(jī)原理圖；圖6為本發(fā)明角度位移測(cè)量機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖；圖7為本發(fā)明角度位移測(cè)量機(jī)構(gòu)保護(hù)蓋結(jié)構(gòu)示意圖。具體實(shí)施方式參見圖1，電驅(qū)動(dòng)前輪轉(zhuǎn)彎裝置包括轉(zhuǎn)彎驅(qū)動(dòng)舵機(jī)1、轉(zhuǎn)彎扭力臂2、連桿組件3、轉(zhuǎn)筒組件4組成轉(zhuǎn)彎驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，還包括安裝在前起落架外筒上的角度位移測(cè)量機(jī)構(gòu)。如圖1所示，轉(zhuǎn)彎驅(qū)動(dòng)舵機(jī)1通過螺栓固定安裝在起落架支柱外筒6上；轉(zhuǎn)彎驅(qū)動(dòng)舵機(jī)1的輸出軸5與轉(zhuǎn)彎扭力臂2通過螺栓組裝在一起，當(dāng)轉(zhuǎn)彎驅(qū)動(dòng)舵機(jī)1的輸出軸5轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)彎扭力臂2跟隨轉(zhuǎn)彎驅(qū)動(dòng)舵機(jī)輸出軸5轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)彎扭力臂2帶動(dòng)連桿組件3運(yùn)動(dòng)，連桿組件3運(yùn)動(dòng)傳遞到轉(zhuǎn)筒組件4上，轉(zhuǎn)筒組件4通過起落架扭力臂帶動(dòng)起落架的活塞桿轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)前輪轉(zhuǎn)彎。如圖2所示，轉(zhuǎn)彎扭力臂2包括夾持口連接端21和鉸接連接端22，夾持口連接端21的內(nèi)部開口與轉(zhuǎn)彎驅(qū)動(dòng)舵機(jī)輸出軸5的外形匹配，通過螺栓與轉(zhuǎn)彎驅(qū)動(dòng)舵機(jī)輸出軸5進(jìn)行連接固定，鉸接連接端22安裝有關(guān)節(jié)軸承，通過螺栓與連桿組件3的雙耳片連接端31連接。參見圖3，連桿組件3雙耳片連接端31通過螺栓與轉(zhuǎn)彎扭力臂連接，單耳片連接端32通過螺栓與轉(zhuǎn)筒組件連接。雙耳片連接端31和連桿外殼33一體設(shè)置，單耳片連接端32具有螺紋桿，與連桿外殼33內(nèi)螺紋匹配，通過螺母34固定相對(duì)位置。通過調(diào)整單耳片連接端32旋進(jìn)連桿外殼33的長度，整個(gè)連桿組件長度可調(diào)整。在安裝時(shí)根據(jù)需要調(diào)整長度后擰緊螺母34固定連桿組件長度。如圖4所示，轉(zhuǎn)筒組件4具有扭力臂連接端41，扭力臂連接端41連接起落架扭力臂8的上扭力臂；連桿連接端42，連接連桿組件3。轉(zhuǎn)筒組件4套設(shè)在起落架支柱外筒6下端，轉(zhuǎn)筒組件4的上端抵靠在支柱外筒6的環(huán)狀突起上，轉(zhuǎn)筒組件4的下端由端蓋7限位，限制套筒組件4的上下移動(dòng)，僅能在連桿組件3的驅(qū)動(dòng)下相對(duì)于起落架支柱外筒轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)筒組件由連桿組件3運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)，通過與其連接的起落架扭力臂8驅(qū)動(dòng)前輪轉(zhuǎn)彎。參見附圖5，轉(zhuǎn)彎驅(qū)動(dòng)舵機(jī)由電機(jī)11、第一級(jí)減速齒輪12、第二級(jí)減速齒輪13、離合器14、滾珠絲杠15、絲杠螺母16、滑塊17、撥叉轉(zhuǎn)軸18、螺母連桿19等組成。電機(jī)11輸出轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)，通過兩級(jí)齒輪12、13減速將轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行減速后傳遞到離合器14。離合器14可進(jìn)行分離和結(jié)合控制，在分離的情況下，離合器14不驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠15，離合器14在結(jié)合的情況下將運(yùn)動(dòng)傳遞給滾珠絲杠15。絲杠螺母16安裝在滾珠絲杠15上，絲杠螺母16上固定安裝有光滑的螺母連桿19，螺母連桿19放置在轉(zhuǎn)彎驅(qū)動(dòng)舵機(jī)1殼體的滑動(dòng)槽內(nèi)，只能平動(dòng)，不能旋轉(zhuǎn)，因此絲杠螺母16不能旋轉(zhuǎn)，僅能沿著滾珠絲杠15作直線運(yùn)動(dòng)。滾珠絲杠15和絲杠螺母16通過絲杠副，將滾珠絲杠15的轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為絲杠螺母16和螺母連桿19沿著滾珠絲杠15的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)。螺母連桿19上套設(shè)有滑塊17，滑塊17能夠沿螺母連桿19上下移動(dòng)，滑塊17連接撥叉轉(zhuǎn)軸18，撥叉轉(zhuǎn)軸18具有固定的長度，一端與滑塊17鉸接連接，另一端固定在轉(zhuǎn)彎驅(qū)動(dòng)舵機(jī)1的輸出軸5上。當(dāng)螺母連桿19在滾珠絲杠15轉(zhuǎn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)下進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，將通過滑塊17驅(qū)動(dòng)撥叉轉(zhuǎn)軸18帶動(dòng)輸出軸5旋轉(zhuǎn)。參見圖6，角度位移測(cè)量機(jī)構(gòu)由角位移傳感器51、齒條52和保護(hù)蓋53組成，角位移傳感器51安裝在起落架支柱外筒6的耳片上，具有齒輪，齒條安裝在轉(zhuǎn)筒組件4上，齒條轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，檢測(cè)轉(zhuǎn)筒組件4的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，該角度近似前輪的轉(zhuǎn)彎角度。保護(hù)蓋安裝在起落架支柱外筒上，用于對(duì)位移傳感器與齒條接觸部分進(jìn)行防護(hù)，如圖7所示。轉(zhuǎn)彎驅(qū)動(dòng)舵機(jī)1由前輪轉(zhuǎn)彎控制器控制，驅(qū)動(dòng)前輪轉(zhuǎn)彎，角度位移測(cè)量機(jī)構(gòu)反饋角度，提供給前輪轉(zhuǎn)彎控制器，前輪轉(zhuǎn)彎控制器比較當(dāng)前的轉(zhuǎn)彎角度和目標(biāo)角度，進(jìn)行閉環(huán)控制，控制電機(jī)11轉(zhuǎn)動(dòng)方向和轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間。相比于現(xiàn)有的液壓轉(zhuǎn)彎系統(tǒng)，本發(fā)明的電動(dòng)轉(zhuǎn)彎系統(tǒng)重量減輕了35％，反應(yīng)速度提高了62％。以上所述，僅為本發(fā)明最佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。本發(fā)明說明書中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員的公知技術(shù)。