CN102765475B - 一种飞行器及其抗大弯矩电动舵机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种抗大弯矩电动舵机，包括谐波减速器，以及与谐波减速器的输出钢轮固连的输出轴，还包括设置在输出轴和负载之间，用于传递扭矩的连接组件，且连接组件固连在弹体上。本发明提供的抗大弯矩电动舵机，通过在输出轴与负载之间增设连接组件，来传递扭矩，且连接组件固连在弹体上，连接组件承受来自输出轴的弯矩，通过弹体卸荷弯矩，从而实现了电动舵机弯扭矩承载对象分离，使输出轴只负责传递扭矩，具有抗大弯矩、高可靠、承载能力强的特点，避免了输出轴在弯矩作用下发生径向位移，进而满足中远程高空飞行器的长寿命要求。本发明还公开了一种应用了上述抗大弯矩电动舵机的飞行器，具有高可靠性和较长的寿命，特别适用于中远程飞行。

Description

一种飞行器及其抗大弯矩电动舵机

技术领域

本发明涉及电动舵机技术领域，特别涉及一种飞行器及其抗大弯矩电动舵机。

背景技术

电动舵机是导弹、无人机等航天飞行器制导与控制系统的执行机构，根据导弹或无人机控制器输出的信号，操纵导弹或无人机的航翼，依靠弹体或无人机飞行过程中航翼偏转产生的空气动力及气动阻力矩，稳定和控制弹体，使弹体按设定的轨道飞行，直接命中目标。

目前大部分电动舵机都采用谐波减速器，其原理图如图1所示，谐波减速器结构简单，体积小、重量轻，同轴性好，运动平稳，无冲击，噪声小，传动效率高，齿侧间隙可以调整。同时啮合的齿数多，传动精度高，承载能力大，可实现大速比、小体积密闭空间增速和差速运动及动力传递。

随着飞行器的高空化和远程化，对电动舵机的抗弯矩能力要求越来越高，原来应用的谐波减速器电动舵机已难满足系统要求，因谐波传动是一种靠中间挠性构件弹性变形来实现运动或动力传递的，如果输出机构承受弯矩，产生变形超过谐波减速器柔轮的变形量，电动舵机就会卡死，无法正常工作。

现有电动舵机的结构如图2所示，输出轴7与谐波减速器输出钢轮5固连，滚针轴承6支撑，输出轴7在弯矩作用下就会发生径向位移，位移超过谐波减速器柔轮11变形，电动舵机就会卡死，导致任务失败。

因此，如何克服现有谐波减速器电动舵机抗弯矩能力差的缺点，改进结构，提供了一种抗大弯扭矩、高可靠、承载能力强的电动舵机，成为本领域技术人员亟待解决的重要技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种抗大弯矩电动舵机，具有抗大弯矩、高可靠、承载能力强的特点，满足中远程高空飞行器的长寿命要求。

在上述抗大弯矩电动舵机的基础上，本发明提供了一种应用了该抗大弯矩电动舵机的飞行器，具有高可靠性和较长的寿命，特别适用于中远程飞行。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种抗大弯矩电动舵机，包括谐波减速器，以及与所述谐波减速器的输出钢轮固连的输出轴，还包括设置在所述输出轴和负载之间，用于传递扭矩的连接组件，且所述连接组件固连在弹体上。

优选的，所述连接组件包括：

套设在所述输出轴的输出端，用于传递扭矩的连接轴；

与所述弹体固连的连接组件壳体；

设置在所述连接组件壳体上，用于支撑所述连接轴的轴承。

优选的，所述轴承具体为一对背对背安装的圆锥滚子轴承。

优选的，所述圆锥滚子轴承与所述连接轴之间设置有用于定位的过度套筒。

优选的，所述输出轴伸出部分的长度具体为6mm。

一种飞行器，包括电动舵机，所述电动舵机为上述的抗大弯矩电动舵机。

从上述的技术方案可以看出，本发明提供的抗大弯矩电动舵机，通过在输出轴与负载之间增设连接组件，来传递扭矩，且连接组件固连在弹体上，连接组件承受来自输出轴的弯矩，通过弹体卸荷弯矩，从而实现了电动舵机弯扭矩承载对象分离，具有抗大弯矩、高可靠、承载能力强的特点，避免了输出轴在弯矩作用下发生径向位移，进而满足中远程高空飞行器的长寿命要求。本发明提供了一种应用了上述抗大弯矩电动舵机的飞行器，具有高可靠性和较长的寿命，特别适用于中远程飞行。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中谐波减速器的工作原理图；

图2为现有技术中电动舵机的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的连接组件的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的抗大弯矩电动舵机的整体装配结构示意图；

图5为本发明实施例提供的抗大弯矩电动舵机主体部分的结构示意图。

其中，1为电机，2为小锥齿轮，3为电位器，4为左端盖，5为钢轮，6为NKI滚针轴承，7为输出轴，8为反馈轴，9为大锥齿轮，10为波发生器，11为柔轮，12为接插件，13为谐波减速器，14为输出端盖，15为连接螺钉，21为过渡套筒，22为连接轴，23为圆锥滚子轴承，24为连接组件壳体。

具体实施方式

本发明公开了一种飞行器及其抗大弯矩电动舵机，具有抗大弯矩、高可靠、承载能力强的特点，满足中远程高空飞行器的长寿命要求。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图3、图4和图5，图3为本发明实施例提供的连接组件的结构示意图；图4为本发明实施例提供的抗大弯矩电动舵机的整体装配结构示意图；图5为本发明实施例提供的抗大弯矩电动舵机主体部分的结构示意图。

本发明实施例提供的抗大弯矩电动舵机，包括谐波减速器3，以及与谐波减速器3的输出钢轮5固连的输出轴7，其核心发明点在于，还包括设置在输出轴7和负载之间，用于传递扭矩的连接组件，且连接组件固连在弹体上。

从上述的技术方案可以看出，本发明实施例提供的抗大弯矩电动舵机，通过在输出轴7与负载之间增设连接组件，来传递扭矩，且连接组件固连在弹体上，连接组件承受来自输出轴7的弯矩，通过弹体卸荷弯矩，从而实现了电动舵机弯扭矩承载对象分离，使电动舵机的输出轴7只负责传递扭矩，具有抗大弯矩、高可靠、承载能力强的特点，避免了输出轴7在弯矩作用下发生径向位移，进而满足中远程高空飞行器的长寿命要求。

通过与图2现有技术中电动舵机的结构示意图相比较，可以看到的是，本发明实施例提供的连接组件替代了原本套设在输出轴7上的NKI滚针轴承6，能够将弯矩卸荷到弹体上，从而保证了电动舵机能够抵抗较大的弯矩。

如图3所示，本发明实施例提供的抗大弯矩电动舵机，其连接组件具体包括：

套设在输出轴7的输出端，用于传递扭矩的连接轴22，在这里，输出轴7具体为方形，连接轴22中空，具有与输出轴7方形外周面配合的方形孔，连接轴22的另一端连接负载；

与弹体固连的连接组件壳体24，可以通过焊接或者铆接等方式；

设置在连接组件壳体24上，用于支撑连接轴22的轴承。

在工作时，电机1驱动谐波减速器13，方形的输出轴7深入连接轴22，从而带动负载旋转，负载产生的弯矩通过轴承支撑的连接轴22卸荷到连接组件壳体24上，从而实现了电动舵机弯扭矩承载对象分离，使电动舵机的输出轴7只负责传递扭矩。

当然，连接组件的具体结构及安装方式并不仅仅与限于此，比如通过弹性件卸荷弯矩等方法，只要是保证在将输出轴7的扭矩传递到负载的同时，能够分担其弯矩并进行卸荷即可，对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，因此也在本发明的保护范围之内。

作为优选，根据电动舵机所承载的弯矩及弯矩作用点，轴承具体为一对背对背安装的圆锥滚子轴承23，以支撑连接轴22。

为了进一步优化上述的技术方案，圆锥滚子轴承23与连接轴22之间设置有用于定位的过度套筒21，通过增加过度套筒21定位及增加力臂长度，减小轴承径向力。

请参阅图2，现有技术中的电动舵机其输出轴7伸出NKI滚针轴承6部分的长度A具体为86mm，而在本发明实施例提供的抗大弯矩电动舵机中，其输出轴7伸出谐波减速器13部分的长度具体为6mm。可见，由于增设了连接组件，可以较大幅度缩短输出轴7外露部分的长度，在保证正常传动的基础上，缩小了电动舵机零部件的尺寸，安装起来更加方便。

下面结合具体实验数据，来验证本发明实施例提供的抗大弯矩电动舵机，具有的抗大弯矩、高可靠、承载能力强的特点：

采用700N·m弯矩，外形（120×90×60）mm，输出扭矩45N·m等参数要求，开展抗弯矩电动舵机的研制，经过多次摸索，对设计和加工工艺进行优化，最终成功研制抗大弯矩电动舵机，分别进行检查性试验（A）、典型性试验（C），承受700N·m弯矩，带动45N·m负载，动静态性能指标良好。试验后，对电动舵机进行分解，齿轮、轴承及支撑件没有明显变形，清洗装配后，重新测试精度回差和传动链公差，均小于6'。

综上所述，本发明实施例提供的抗大弯矩电动舵机，克服现有谐波减速器电动舵机抗弯矩能力差的缺点，突破传统思维，将飞行器弯扭矩承载对象分离，对电动舵机输出结构进行了创新设计，提供了一种抗大弯扭矩，高可靠、承载能力强的电动舵机。

本发明实施例提供了一种应用了上述抗大弯矩电动舵机的飞行器，具有高可靠性和较长的寿命，特别适用于中远程飞行。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (5)

1.一种抗大弯矩电动舵机，包括谐波减速器（3），以及与所述谐波减速器（3）的输出钢轮（5）固连的输出轴（7），其特征在于，还包括设置在所述输出轴（7）和负载之间，用于传递扭矩的连接组件，且所述连接组件固连在弹体上；

所述连接组件包括：

套设在所述输出轴（7）的输出端，用于传递扭矩的连接轴（22），所述输出轴（7）具体为方形，所述连接轴（22）中空，具有与所述输出轴（7）方形外周面配合的方形孔，所述连接轴（22）的另一端连接负载；

与所述弹体固连的连接组件壳体（24）；

设置在所述连接组件壳体（24）上，用于支撑所述连接轴（22）的轴承。

2.根据权利要求1所述的抗大弯矩电动舵机，其特征在于，所述轴承具体为一对背对背安装的圆锥滚子轴承（23）。

3.根据权利要求2所述的抗大弯矩电动舵机，其特征在于，所述圆锥滚子轴承（23）与所述连接轴（22）之间设置有用于定位的过度套筒（21）。

4.根据权利要求1所述的抗大弯矩电动舵机，其特征在于，所述输出轴（7）伸出部分的长度具体为6mm。

5.一种飞行器，包括电动舵机，其特征在于，所述电动舵机为如权利要求1-4任意一项所述的抗大弯矩电动舵机。

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