一种飞行汽车操纵系统技术方案

本发明专利技术公开了一种飞行汽车操纵系统，属于机械控制技术领域。本发明专利技术的飞行汽车操纵系统包括操纵盘、操纵柱、机罩、转向轴、锥齿轮箱、转向传动轴、转向器、转向直拉杆、转向横拉杆、旋转力反馈机构、推拉力反馈机构和模式转换机构。通过本发明专利技术，飞行汽车在地面上可以像汽车一样进行转向，拥有良好操控性能；在空中像使用飞机操纵盘一样控制姿态，灵活便捷；允许飞行汽车在起降运动过程中实现陆空模式转换，使操控方式的切换连贯流畅，提高转换效率。汽车方向盘与飞机操纵盘巧妙融合为一体，设计新式装置，化简重复机构，机翼操控使用线控传动，结构可靠，质量轻，操作简便，适应机翼折叠机构。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于机械控制
，涉及了传统机械式汽车转向系统和线控飞机操控系统，实现地面行驶和飞行时对飞行汽车的姿态控制，以及动态模式转换功能。具体地说，是一种飞行汽车操纵系统。
技术介绍
多学科交叉的飞行汽车目前还在研制阶段。现阶段飞行汽车的地面转向系统和飞行操纵机构均相互独立，沿用汽车和飞机的原始设计，空间占用大，结构复杂，质量较重，并且需要在模式转换过程中停稳车辆，转换过程不够流畅。如何设计出一套简单有效、可靠且寿命较长的融合式操纵系统，改进原有汽车转向系统及飞机操纵盘机构使其巧妙结合，既可以独立实现行驶或飞行模式下的功能，互不干扰，又可以在起降动态过程中实现模式转换，连贯流畅，成为了一项技术难题。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了满足现有技术的需求，提供一种飞行汽车操纵系统。通过所述的飞行汽车操纵系统，简化飞行汽车操纵机构的结构，达到减重的目的。驾驶员在不改变驾驶习惯的基础上，在地面模式和飞行模式这两种模式下可靠操纵飞行汽车，并且能够实现飞行汽车起降过程中的模式转换。所述的飞行汽车操控系统，安装在飞行汽车的机架上，包括操纵盘、操纵柱、机罩、转向轴、锥齿轮箱、转向传动轴、转向器、转向直拉杆、转向横拉杆旋转力反馈机构、推拉力反馈机构和模式转换机构。所述的飞行汽车操控系统，初始静置状态时所述的操纵盘所在平面竖直，所述的操纵柱水平，靠近操纵盘所在平面为前，远离操纵盘所在平面为后。所述的转向轴水平且与操纵柱平行，由前向后依次由A段、B段和C段三部分焊接制成。所述的A段前端通过深沟球轴承和转向轴轴承座支撑到机架上；A段的位置沿转向轴轴向方向有一根凸键，称为凸键导轨，凸键导轨的前后两端分别有一个外花键即传扭花键。所述的凸键导轨可使转向传动齿轮在模式转换过程中，时刻与转向轴保持周向同步，避免与外花键结合不顺畅。在地面状态下，所述的凸键导轨前端的传扭花键与转向传动齿轮之间啮合；在飞行状态下，所述的凸键导轨后端的传扭花键与转向传动齿轮之间啮合，在地面状态或飞行状态传递扭矩。所述的B段为薄壁钢管，所述的C段为一带内花键的套筒，C段与锥齿轮箱中的直齿圆锥齿轮组连接。所述的直齿圆锥齿轮组通过花键与分别转向轴和转向传动轴连接，实现转向轴与转向传动轴之间的转矩直角变向传递。所述锥齿轮箱的箱体固定在机架上。所述转向器底部装有转向器角位移传感器，实时监测转向器小齿轮转角。所述旋转力反馈机构包括一对大小齿轮组(包括旋转力反馈大齿轮和旋转力反馈小齿轮)、步进电机即旋转力反馈电机和旋转力角位移传感器。其中，所述的大小齿轮组相啮合。所述的旋转力反馈大齿轮通过四颗螺栓固定在操纵柱的法兰盘上，两侧分别与旋转力反馈小齿轮和转向传动齿轮啮合。所述的旋转力角位移传感器和旋转力反馈小齿轮通过旋转力反馈传感器座固定在旋转力反馈电机的输出轴上。所述的旋转力反馈传感器座与所述的旋转力角位移传感器和旋转力反馈小齿轮之间分别是键连接，所述的旋转力反馈传感器座与所述的旋转力反馈电机之间为键连接。旋转力角位移传感器、旋转力反馈小齿轮与所述的旋转力反馈电机的输出轴实现同轴转动。所述的旋转力反馈电机侧面固定连接在保持架上，所述保持架与推拉力反馈齿条的背面通过法兰连接，且旋转力反馈电机的输出轴与推拉力反馈齿条的长轴平行；旋转力反馈电机通过保持架与滑块连接。所述的滑块嵌于滑轨中，所述的滑轨与机架固连，所述旋转力反馈电机通过滑块在滑轨上滑动。所述的推拉力反馈机构包括一对齿轮齿条组(包括推拉力反馈齿轮和推拉力反馈齿条)、伺服电机即推拉力反馈电机和旋转力角位移传感器。其中，所述的推拉力反馈齿条与推拉力反馈齿轮相啮合。所述的推拉力角位移传感器和推拉力反馈齿轮通过推拉力反馈传感器座固定在推拉力反馈电机的输出轴上。所述的推拉力反馈传感器座与所述的推拉力角位移传感器和推拉力反馈齿轮之间分别是键连接，所述的推拉力反馈传感器座与所述的推拉力反馈电机之间为键连接。推拉力角位移传感器、推拉力反馈齿轮与所述的推拉力反馈电机的输出轴实现同轴转动。所述的推拉力反馈电机固定在机架上。所述的保持架由三个法兰和一对拨叉组成，三个法兰互相垂直，其中一个竖直方向上的法兰与拨叉中的一个在同一平面上。所述的拨叉中间装有铜垫圈调隙，夹住旋转力反馈大齿轮；与拨叉在同一平面上的法兰通过四颗螺栓固定旋转力反馈电机，另一竖直方向上的法兰通过三颗螺栓固定推拉力反馈齿条，使其与旋转力反馈电机固连；底部的法兰通过四颗螺栓固定滑块。当操纵盘带动大齿轮前后运动时，拨叉带动保持架、旋转力反馈电机、旋转力角位移传感器、推拉力反馈齿条和滑块在滑轨上同步前后运动。在保持架和滑轨的作用下，旋转力反馈齿轮组、推拉力反馈齿轮齿条组始终分别正确啮合。所述的旋转力角位移传感器和推拉力角位移传感器分别采集操纵盘旋转和推拉带来的角位移变化，经过控制器计算后将电信号输入给相应的力反馈电机以及舵面执行器，产生反馈力矩和舵面操纵力。所述的模式转换机构包括模式转换手柄、齿轮拨叉、模式转换开关、转向传动齿轮、手柄位置锁止机构、机罩锁止齿、操纵柱自锁器。所述的模式转换手柄通过螺栓与齿轮拨叉连接。所述的齿轮拨叉带动转向传动齿轮沿模式转换手柄的轴向前后运动。所述的模式转换开关固定在驾驶舱仪表板背面，用来控制旋转力反馈电机、推拉力反馈电机和直线运动电机，以及舵面执行器进入工作或停止工作。所述手柄位置锁止机构包括手柄位置锁和位置锁槽。所述的位置锁槽为一固定在模式转换手柄上的带有凹槽的金属块，通过侧壁按压模式转换开关，使其实现通断。所述的手柄位置锁包括位置锁壳、钢珠、压紧弹簧和压紧螺钉。所述的位置锁壳通过外螺纹固定在机架上，内螺纹用于固定压紧螺钉。手柄位置锁垂直于模式转换手柄，通过压紧弹簧将钢珠压紧到模式转换手柄杆上的位置锁槽内实现自锁，且位置锁壳末端的孔径小于钢珠的直径，使钢珠在未提供锁止功能时不会被顶出位置锁壳。所述的机罩锁止齿通过预埋刚性固定在机罩内，在飞行模式时与转向轴上的传扭花键一起，锁止转向传动齿轮的运动。所述操纵柱自锁器依靠自锁器壳上的外螺纹固定在机架上，通过直线运动电机的作动柱顶住钢珠，实现地面模式下对操纵柱轴向位置的锁止；通过直线运动电机的作动柱缩回，依靠弹簧钢珠结构实现飞行模式下对操纵柱轴向位置的自锁。其中，模式转换手柄、转向轴、操纵柱、旋转力反馈步进电机的轴线，均在同一平面内。便于布置与加工，并增大了驾驶舱空间。转向传动轴与转向轴垂直，省去了万向节，提高传动结构刚度，增大了转动效率。本专利技术一种飞行汽车操纵系统的优点在于：1、汽车方向盘与飞机操纵盘巧妙融合为一体，设计新式装置，化简重复机构，增大驾驶舱空间。2、机翼操控使用线控传动，结构可靠，质量轻，操作简便，适应机翼折叠机构的布置。3、在不改变驾驶员驾驶习惯的基础上，飞行汽车在地面上可以像汽车一样进行转向，拥有良好操控性能；在空中像使用飞机操纵盘一样控制姿态，灵活便捷。4、允许飞行汽车在起降运动过程中实现陆空模式转换，使操控方式的切换连贯流畅，提高转换效率。附图说明图1A为本专利技术飞行汽车操纵系统的整体结构示意图；图1B本专利技术飞行汽车操纵系统的整体剖视示意图；图2本专利技术转向轴A段位置示意图；图3本专利技术旋转力反馈机构和推拉力反馈机构组合示意图；图4本专利技术模式转换手柄自锁机构示意图；图5本专利技术机罩锁本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种飞行汽车操控系统，其特征在于：所述的飞行汽车操控系统，安装在飞行汽车的机架上，包括操纵盘、操纵柱、机罩、转向轴、锥齿轮箱、转向传动轴、转向器、转向直拉杆、转向横拉杆、旋转力反馈机构、推拉力反馈机构和模式转换机构；初始静置状态时所述的操纵盘所在平面竖直，所述的操纵柱水平；所述的转向轴水平且与操纵柱平行，转向轴的前端通过深沟球轴承和转向轴轴承座支撑固定在机架上，后端通过锥齿轮箱实现与转向传动轴之间的转矩直角变向传递；转向传动轴的输出端连接转向器，所述转向器上连接转向直拉杆，所述转向直拉杆上连接转向横拉杆；所述转向器底部装有转向器角位移传感器；所述锥齿轮箱的箱体固定在机架上；所述旋转力反馈机构和推拉力反馈机构设置在机罩内；所述的旋转力反馈机构包括旋转力反馈大齿轮、旋转力反馈小齿轮、旋转力反馈电机和旋转力角位移传感器；所述的旋转力反馈大齿轮和旋转力反馈小齿轮相啮合；所述的旋转力反馈大齿轮通过四颗螺栓固定在操纵柱的法兰盘上，随操纵柱转动；所述的旋转力角位移传感器和旋转力反馈小齿轮通过旋转力反馈传感器座固定在旋转力反馈电机的输出轴上，与旋转力反馈电机的输出轴同轴转动，将旋转力反馈大齿轮的转动通过旋转力反馈小齿轮传递给旋转力反馈电机的输出轴，并通过旋转力角位移传感器测得旋转力反馈；所述的旋转力反馈传感器座与所述的旋转力角位移传感器和旋转力反馈小齿轮之间分别是键连接，所述的旋转力反馈传感器座与所述的旋转力反馈电机之间为键连接；旋转力角位移传感器、旋转力反馈小齿轮与所述的旋转力反馈电机的输出轴实现同轴转动；所述的旋转力反馈电机侧面固定连接在保持架上，所述保持架与推拉力反馈齿条的背面通过法兰连接，且旋转力反馈电机的输出轴与推拉力反馈齿条的长轴平行；旋转力反馈电机通过保持架与滑块连接；所述的滑块嵌于滑轨中，所述的滑轨与机架固连，所述旋转力反馈电机通过滑块在滑轨上滑动；所述的推拉力反馈机构包括推拉力反馈齿轮、推拉力反馈齿条、推拉力反馈电机和旋转力角位移传感器；所述的推拉力反馈齿条与推拉力反馈齿轮相啮合；所述的推拉力角位移传感器和推拉力反馈齿轮通过推拉力反馈传感器座固定在推拉力反馈电机的输出轴上；所述的推拉力反馈传感器座与所述的推拉力角位移传感器和推拉力反馈齿轮之间分别是键连接，所述的推拉力反馈传感器座与所述的推拉力反馈电机之间为键连接；推拉力角位移传感器、推拉力反馈齿轮与所述的推拉力反馈电机的输出轴实现同轴转动；所述的推拉力反馈电机固定在机架上；所述的模式转换机构包括模式转换手柄、齿轮拨叉、模式转换开关、转向传动齿轮、手柄位置锁止机构、机罩锁止齿、操纵柱自锁器；所述的模式转换手柄通过螺栓与齿轮拨叉连接；所述的齿轮拨叉带动转向传动齿轮沿模式转换手柄的轴向前后运动；所述的模式转换开关固定在驾驶舱仪表板背面；所述手柄位置锁止机构包括手柄位置锁和位置锁槽；所述的位置锁槽为一固定在模式转换手柄上的带有凹槽的金属块；所述的手柄位置锁包括位置锁壳、钢珠、压紧弹簧和压紧螺钉；所述的位置锁壳通过外螺纹固定在机架上，内螺纹用于固定压紧螺钉；手柄位置锁垂直于模式转换手柄，通过压紧弹簧将钢珠压紧到模式转换手柄杆上的位置锁槽内实现自锁；所述的机罩锁止齿通过预埋刚性固定在机罩内；所述操纵柱自锁器依靠自锁器壳上的外螺纹固定在机架上，通过直线运动电机的作动柱顶住钢珠，实现地面模式下对操纵柱轴向位置的锁止。...

【技术特征摘要】
1.一种飞行汽车操控系统，其特征在于：所述的飞行汽车操控系统，安装在飞行汽车的机架上，包括操纵盘、操纵柱、机罩、转向轴、锥齿轮箱、转向传动轴、转向器、转向直拉杆、转向横拉杆、旋转力反馈机构、推拉力反馈机构和模式转换机构；初始静置状态时所述的操纵盘所在平面竖直，所述的操纵柱水平；所述的转向轴水平且与操纵柱平行，转向轴的前端通过深沟球轴承和转向轴轴承座支撑固定在机架上，后端通过锥齿轮箱实现与转向传动轴之间的转矩直角变向传递；转向传动轴的输出端连接转向器，所述转向器上连接转向直拉杆，所述转向直拉杆上连接转向横拉杆；所述转向器底部装有转向器角位移传感器；所述锥齿轮箱的箱体固定在机架上；所述旋转力反馈机构和推拉力反馈机构设置在机罩内；所述的旋转力反馈机构包括旋转力反馈大齿轮、旋转力反馈小齿轮、旋转力反馈电机和旋转力角位移传感器；所述的旋转力反馈大齿轮和旋转力反馈小齿轮相啮合；所述的旋转力反馈大齿轮通过四颗螺栓固定在操纵柱的法兰盘上，随操纵柱转动；所述的旋转力角位移传感器和旋转力反馈小齿轮通过旋转力反馈传感器座固定在旋转力反馈电机的输出轴上，与旋转力反馈电机的输出轴同轴转动，将旋转力反馈大齿轮的转动通过旋转力反馈小齿轮传递给旋转力反馈电机的输出轴，并通过旋转力角位移传感器测得旋转力反馈；所述的旋转力反馈传感器座与所述的旋转力角位移传感器和旋转力反馈小齿轮之间分别是键连接，所述的旋转力反馈传感器座与所述的旋转力反馈电机之间为键连接；旋转力角位移传感器、旋转力反馈小齿轮与所述的旋转力反馈电机的输出轴实现同轴转动；所述的旋转力反馈电机侧面固定连接在保持架上，所述保持架与推拉力反馈齿条的背面通过法兰连接，且旋转力反馈电机的输出轴与推拉力反馈齿条的长轴平行；旋转力反馈电机通过保持架与滑块连接；所述的滑块嵌于滑轨中，所述的滑轨与机架固连，所述旋转力反馈电机通过滑块在滑轨上滑动；所述的推拉力反馈机构包括推拉力反馈齿轮、推拉力反馈齿条、推拉力反馈电机和旋转力角位移传感器；所述的推拉力反馈齿条与推拉力反馈齿轮相啮合；所述的推拉力角位移传感器和推拉力反馈齿轮通过推拉力反馈传感器座固定在推拉力反馈电机的输出轴上；所述的推拉力反馈传感器座与所述的推拉力角位移传感器和推拉力反馈齿轮之间分别是键连接，所述的推拉力反馈传感器座与所述的推拉力反馈电机之间为键连接；推拉力角位移传感器、推拉力反馈齿轮与所述的推拉力反馈电机的输出轴实现同轴转动；所述的推拉力反馈...

【专利技术属性】
技术研发人员：林海英，周天明，吴帅，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京;11