1.本发明涉及飞行器功能结构设计技术领域，更具体地涉及一种用于改变翼梢小翼的倾斜角的驱动机构。
背景技术：
2.对于现代航空运输业，减阻技术是降低飞机油耗的有效途径之一。具体地，在飞机飞行时，机翼两端会产生翼尖涡流，增加了阻力，从而增加飞机的油耗。因此，对飞机来说，需要尽可能减小这种阻力。
3.研究表明，加装翼梢小翼可以使翼梢的涡流的强度减小，从而能有效地降低飞机的诱导阻力。因此，翼梢小翼被广泛应用于飞机结构中。
4.目前常用的翼梢小翼是固定式翼梢小翼，然而，传统的固定式翼梢小翼仅面向巡航状态进行设计，而在诱导阻力占比更大的起飞/爬升等非设计状态阶段无法提供良好的减阻效果，带来的气动收益较低。因此，期望一种具有可变倾角的翼梢小翼，以在不同情况下都能良好地减小阻力。
5.具有可变倾角的翼梢小翼结构尚无进入实际应用的结构形式，需要用有一套稳定、可靠的驱动装置，才能实现飞机飞行过程中，翼梢小翼根据飞行状态改变自身倾斜角、后掠角等。
6.现有可变倾角翼梢小翼变形模式大多采用电机扭转驱动，这种驱动方式导致大大提高了结构重量，增加了机构复杂程度，并且还提高了研制成本和技术难度。
7.因此，期望提供一种能够改变翼梢小翼的倾角的驱动结构，使得这种驱动结构更加简易轻便。
技术实现要素：
8.为了克服现有的改变翼梢小翼的倾角的机构复杂且重量大的问题，本发明设计了一种用于改变翼梢小翼的倾斜角的驱动机构，该驱动机构将直线输入转换为扭转输出，具有功能稳定、控制精度高、结构重量轻的优点。
9.具体地，该驱动机构包括直线驱动器，该直线驱动器的一端固定在翼梢处，并构造成输出直线载荷；转换机构，该转换机构联接于直线驱动器，并构造成响应于直线载荷而进行转动，以输出扭矩；以及传动机构，该传动机构联接于转换机构和翼梢小翼，以将扭矩传递至翼梢小翼，以改变翼梢小翼的倾斜角。
10.在本发明的实施例中，翼梢具有接纳凹部，并且驱动机构安装在翼梢的接纳凹部中。
11.在一种实施例中，转换机构包括第一端板、第二端板以及在第一端板和第二端板之间的手性超材料，第一端板接合直线驱动器。
12.进一步地，手性超材料由单胞结构的阵列组合而成。
13.在本发明的实施例中，传动机构包括彼此接合的驱动部件和从动部件，驱动部件
相对于转换机构固定，并且从动部件相对于翼梢小翼固定。
14.进一步地，驱动部件包括驱动块和驱动轴，驱动块固定于转换机构，并且驱动轴固定地联接于驱动块。
15.优选地，驱动块具有内花键筒段，并且驱动轴的一端处具有外花键轴段，内花键筒段与外花键轴段相匹配，以便于传递扭矩。
16.可选地，驱动部件包括固定地安装在驱动轴上的驱动齿轮，并且从动部件是具有从动齿轮的齿轮轴，驱动齿轮与从动齿轮相啮合，以将扭矩从驱动部件传递给从动部件。
17.有利地，为了便于定位驱动轴驱动齿轮，具有突出段，并且驱动齿轮抵靠突出段安装。
18.所描述的驱动机构的额外特征和优点将在下文的详细描述中陈述，并且通过下文对于本领域技术人员显然或者从通过实践本文所描述的实施例而被本领域技术人员认识到，这些描述包括下文的详细描述、权利要求书、以及附图。
附图说明
19.参考以上目的，本发明的技术特征在下面的权利要求中清楚地描述，并且其优点从以下参照附图的详细描述中显而易见，附图以示例方式示出了本发明的优选实施例，而不限制本发明构思的范围。
20.图1示出了根据本发明的一种实施例的用于改变翼梢小翼的倾斜角的驱动机构的示意图；
21.图2示出了图1的用于改变翼梢小翼的倾斜角的驱动机构的分解图；
22.图3示出了图1的用于改变翼梢小翼的倾斜角的驱动机构的扭转结构的立体图；
23.图4示出了图3的扭转结构中的手性超材料的立体图；
24.图5示出了用于组成图4的手性超材料的单胞结构的立体图；。
25.图6示出了图2的用于改变翼梢小翼的倾斜角的驱动机构的驱动块的立体图；
26.图7示出了图2的用于改变翼梢小翼的倾斜角的驱动机构的驱动轴的立体图；以及
27.图8示出了图6示出了图2的用于改变翼梢小翼的倾斜角的驱动机构的从动部件的立体图。
28.附图标记
29.1翼梢
30.2翼梢小翼
31.3接纳凹部
32.10直线驱动器
33.20转换机构
34.21第一端板
35.22第二端板
36.23手性超材料
37.231单胞结构
38.2311顶部
39.2312底部
40.2313斜向支承件
41.30传动机构
42.310驱动部件
43.311驱动块
44.3111底板
45.3112内花键筒段
46.312驱动轴
47.3121外花键轴段
48.3122突出段
49.3123键槽
50.313驱动齿轮
51.320从动部件
52.321从动齿轮
53.322从动轴
54.3221花键段
55.41、42、43轴承座
具体实施方式
56.以下将结合附图对本发明的优选实施例进行详细说明，以便更清楚理解本发明的目的、特点和优点。
57.图1示出了根据本发明的一种实施例的用于改变飞机的机翼的翼梢1处的翼梢小翼2的倾斜角的驱动机构，该驱动机构安装在翼梢1与翼梢小翼2之间。在该实施例中，翼梢1具有接纳凹部3，并且驱动机构示出为安装在该接纳凹部3中。但应当理解，驱动机构也可以通过其它固定装置安装在翼梢1与翼梢小翼2之间。
58.参照图1，该驱动机构包括直线驱动器10、转换机构20以及传动机构30，直线驱动器10的一端固定在翼梢1处，具体地固定在接纳凹部3中，并构造成输出直线载荷。例如，直线驱动器10可以是伸缩构件，其构造成伸长或缩短。转换机构20联接于直线驱动器10，并构造成响应于直线载荷而进行转动，以输出扭矩。例如，在直线驱动器10是伸缩构件的情况下，。传动机构30联接于转换机构20和翼梢小翼2，以将转换机构20输出的扭矩传递至翼梢小翼2，以使翼梢小翼2转动，从而实现改变翼梢小翼2的倾斜角。
59.图2示出了该实施例的驱动机构的分解图，示出了组成转换机构20以及传动机构30的各个零件。以下将详细描述转换机构20和传动机构30机器各个零件。
60.如图3所示，在所示的实施例中，转换机构20包括第一端板21、第二端板22以及在第一端板21和第二端板22之间的手性超材料23，第一端板21接合直线驱动器10，使得直线驱动器10输出的直线载荷传递给转换机构20。第一端板21、第二端板22和手性超材料23通过3d打印技术加工成型。
61.参照图4-5，手性超材料23是一种能实现拉扭耦合转换的三维单胞手性超材料，由单胞结构231的阵列组合而成(参见图5)。该单胞结构231例如包括顶部2311、底部2312和斜向支承件2313，斜向支承件2313在彼此平行地且相对于顶部2311和底部2312倾斜地联接在
顶部2311和底部2312之间，使得当顶部2311和底部2312收到诸如压缩力或者拉伸力之类的直线力时，斜向支承件2313的倾斜度变化，导致顶部2311和底部2312相对于彼此旋转，由此单胞结构231将受到的直线载荷转变为扭矩。组成手性超材料23的单胞结构231的阵列中的相邻单胞结构可以共享顶部2311和底部2312，如图4所示。应当理解，其它结构的手性超材料也可包含在本发明的范围内，只要能够满足受到拉伸或压缩而扭转即可。
62.在其它实施例中，转换机构20可以具有另外的构造，只要能够满足将直线运动转换成旋转运动，那么这些构造都包括在本发明的范围内。例如，转换机构可以包括旋转套筒，直线驱动器插入旋转套筒中，直线驱动器具有突片，而旋转套筒的内壁具有围绕套筒周向延伸的倾斜引导槽，突片与倾斜引导槽相配合，使得直线驱动器作伸缩运动时，突片在倾斜引导槽中相对运动，使得突片的直线运动转换成旋转套筒的旋转运动。
63.参照图2，并详细参照图6和7，传动机构30包括彼此接合的驱动部件310和从动部件320，驱动部件310的形状设计为例如圆形平板，其相对于转换机构20固定。具体地，驱动部件310包括驱动块311和驱动轴312，驱动块311具有底板3111和内花键筒段3112。驱动块311的底板3111通过紧固件(未示出)固定于转换机构20，具体地是与转换机构20的第二端板22联接，使得转换机构20和驱动块311一起旋转。驱动轴312固定地联接于驱动块311，具体地，在驱动轴312的一端处具有外花键轴段3121，外花键轴段3121与内花键筒段3112相匹配，使得驱动块311向驱动轴312传递扭矩。换言之，直线驱动器10输出直线载荷，以使转换机构20、驱动块311和驱动轴312一起旋转。
64.在本实施例中，传动机构30是齿轮传动机构。具体地，驱动部件310包括固定地安装在驱动轴312上的驱动齿轮313，并且从动部件320是具有从动齿轮321的齿轮轴(参见图8)，驱动齿轮313与从动齿轮321相啮合以传递扭矩。
65.在传动机构30是齿轮传动机构的实施例中，驱动轴312为阶梯轴设计。具体地，驱动轴312具有突出段3122，驱动齿轮313可以抵靠突出段3122安装，以便于轴向定位驱动齿轮313。进一步地，在外花键轴段3121与突出段3122之间靠近突出段3122开设有键槽3123，用于放置平键(未示出)并通过平键带动驱动齿轮313转动。驱动轴312的不包括外花键轴段3121的另一端可以与固定在接纳凹部3中的轴承座41装配在一起。
66.图8示出了传动机构30的从动部件320，在本实施例中是齿轮轴。从动部件320相对于翼梢小翼2固定。具体地，从动部件320具有从动齿轮321和从动轴322，从动齿轮321如上所述与驱动齿轮313啮合。在从动齿轮321的两侧，在从动轴322上布置花键段3221，用于将扭矩传递给翼梢小翼3。从动轴322可以与固定在接纳凹部3中的轴承座42、43装配在一起。
67.本发明的驱动机构以如下方式实施：直线驱动器10输出直线驱动载荷，以拉伸或压缩转换机构20，使得转换机构20中的手性超材料23产生正向或反向扭转，将直线驱动转换为扭转驱动，并作用于驱动块311；驱动板311将扭转驱动传递给驱动轴312，驱动轴312通过平键带动驱动齿轮313转动；驱动齿轮313驱动从动部件320上的从动齿轮321转动，从而带动从动部件320转动，最后从动部件320将扭转力矩输出到翼梢小翼3，以转动翼梢小翼3，实现翼梢小翼的倾斜角偏转。
68.虽然以上结合了较佳实施例对本发明的结构进行了说明，但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到，上述示例仅是用来说明的，而不能作为对本发明的限制。因此，可以对本发明进行修改和变型，这些修改和变型都将落在本技术所附权利要求书所限定的范
围之内。