CN102777545A

CN102777545A - 一种飞行器及其长寿命电动舵机

Info

Publication number: CN102777545A
Application number: CN2012102897332A
Authority: CN
Inventors: 吴贵成; 杨德良; 刘华峰; 邓健辉; 孙恒博
Original assignee: FENGHUO MACHINE WORKS OF CHINA AEROSPACE SCIENCE AND TECHNOLOGY Corp
Current assignee: FENGHUO MACHINE WORKS OF CHINA AEROSPACE SCIENCE AND TECHNOLOGY Corp
Priority date: 2012-08-15
Filing date: 2012-08-15
Publication date: 2012-11-14

Abstract

本发明公开了一种长寿命电动舵机，包括电位器和电机，由电机驱动的锥齿轮副，以及由锥齿轮副驱动的减速器，减速器包括：由第一外齿轮与第一内齿轮组成的第一少齿差内齿轮副；由第二外齿轮与第二内齿轮组成的第二少齿差内齿轮副；由锥齿轮副驱动的偏心轴，第一外齿轮和第二外齿轮固连于偏心轴，形成两级行星传动；其中，第二内齿轮固连于长寿命电动舵机的壳体，第一内齿轮用于带动负载旋转，且第一少齿差内齿轮副的传动比大于第二少齿差内齿轮副的传动比。本发明公开的长寿命电动舵机，基于少齿差行星齿轮减速器实现长寿命和高可靠性，满足中远程飞行器长寿命要求的电动舵机。本发明还公开了一种应用了该长寿命电动舵机的飞行器。

Description

一种飞行器及其长寿命电动舵机

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长寿命电动舵机。

背景技术

电动舵系统是导弹、无人机制导与控制系统的执行机构，主要由电动舵机、控制器及反馈元件组成，控制器接收导弹或无人机控制器输出的信号，驱动电动舵机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。为了改善电动舵机的性能，将电动舵机输出反馈至输入端，形成随动也称为电动伺服舵系统。

目前，比较成熟的电动舵机，大多数采用谐波减速器，通过试验验证，控制器和反馈元件寿命可达到1000小时以上，有刷伺服电机的寿命可到200小时以上，谐波减速器寿命小于50小时。因为谐波传动是一种靠中间挠性构件柔轮的弹性变形来实现运动或动力传递，柔轮的寿命决定了电动舵机的寿命，电动舵系统的寿命主要取决于电动舵机的传动机构。虽然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，齿的承载能力大，可实现大速比、小体积，密闭空间传递运动及动力传递，并可实现高增速和差速传动。但是，寿命短，难以满足长寿命飞行器的使用需求。

因此，如何提供一种长寿命、高可靠的电动舵机，使其能够满足中远程飞行器的使用需求，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，本发明提供了一种长寿命电动舵机，基于少齿差行星齿轮减速器，实现了长寿命和高可靠性，满足了中远程飞行器的长寿命要求。

在上述长寿命电动舵机的基础上，本发明还提供了一种应用了该长寿命电动舵机的飞行器，具有较长的寿命和高可靠性，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：

一种长寿命电动舵机，包括电机和电位器，由所述电机驱动的锥齿轮副，以及由所述锥齿轮副驱动的减速器，所述减速器包括：

由第一外齿轮与第一内齿轮组成的第一少齿差内齿轮副；

由第二外齿轮与第二内齿轮组成的第二少齿差内齿轮副；

由所述锥齿轮副驱动的偏心轴，所述第一外齿轮和所述第二外齿轮固连于所述偏心轴，形成两级行星传动；

其中，所述第二内齿轮固连于长寿命电动舵机的壳体，所述第一内齿轮用于带动负载旋转，且所述第一少齿差内齿轮副的传动比大于所述第二少齿差内齿轮副的传动比。

优选的，锥齿轮副包括由小锥齿轮和大锥齿轮组合而成，且小锥齿轮由所述电机驱动，所述大锥齿轮用于驱动所述偏心轴。

优选的，所述第二外齿轮和所述第二内齿轮固连为一体式结构，形成双联齿轮，并通过偏心轴传动轴承连接于所述偏心轴的偏心部分。

优选的，所述第一内齿轮与长寿命电动舵机的输出轴固连，连接于所述电位器，用于带动负载旋转。

一种飞行器，包括电动舵机，所述电动舵机为上述的长寿命电动舵机。

从上述的技术方案可以看出，本发明提供的长寿命电动舵机，电机带动锥齿轮副转动，从而带动偏心轴转动，进而带动第二外齿轮和第一外齿轮组成的行星齿轮，由于第二内齿轮固定不动，迫使行星齿轮既绕内齿轮公转，又绕自身中心自转，第一外齿轮带动第一内齿轮输出运动，电位器与输出轴连接，从而达到精确传动的目的；与现有技术中的谐波减速器相比，由于避免了柔轮的使用，同时利用少齿差行星齿轮减速器的传动特点，承载能力强，实现了长寿命、高可靠性和高集成度，满足了中远程飞行器的长寿命要求。

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为本发明实施例提供的长寿命电动舵机的传动原理图；

图2为本发明实施例提供的长寿命电动舵机的结构示意图。

其中，a为小锥齿轮，b为大锥齿轮，c为第二外齿轮，d为第二内齿轮，e为第一外齿轮，f为第一内齿轮；

1为电机，2销钉，3为电位器，4为电位器罩，5为输出端盖，6为偏心轴传动轴承，7为输出支撑轴承，8为偏心轴支撑轴承，9为反馈轴，10为沉头螺钉。

具体实施方式

本发明公开了一种飞行器及其长寿命电动舵机，基于少齿差行星齿轮减速器，实现了长寿命和高可靠性，满足了中远程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1和图2，图1为本发明实施例提供的长寿命电动舵机的传动原理图；图2为本发明实施例提供的长寿命电动舵机的结构示意图。

本发明实施例提供的长寿命电动舵机，包括电机1和电位器3，由电机1驱动的锥齿轮副a-b，以及由锥齿轮副a-b驱动的减速器，其核心发明点在于，减速器包括：

由第一外齿轮e与第一内齿轮f组成的第一少齿差内齿轮副，第一外齿轮e与第一内齿轮f啮合；

由第二外齿轮c与第二内齿轮d组成的第二少齿差内齿轮副，第二外齿轮c与第二内齿轮d啮合；

由锥齿轮副a-b驱动的偏心轴，第一外齿轮e和第二外齿轮c固连于偏心轴，形成两级行星传动；

其中，第二内齿轮d固连于长寿命电动舵机的壳体，第一内齿轮f用于带动负载旋转，且第一少齿差内齿轮副的传动比大于第二少齿差内齿轮副的传动比。

如此一来，就形成了由两个内齿轮副组成的NN型少齿差行星齿轮传动，其传动原理图如图1所示，它是一种典型的行星齿轮传动形式，可以实现大传动比传动。

从上述的技术方案可以看出，本发明实施例提供的长寿命电动舵机，电机1带动锥齿轮副a-b转动，从而带动偏心轴转动，进而带动第二外齿轮c和第一外齿轮e组成的行星齿轮，由于第二内齿轮d固定不动，迫使行星齿轮既绕内齿轮公转，又绕自身中心自转，第一外齿轮e带动第一内齿轮f输出运动，电位器3与输出轴连接，从而达到精确传动的目的；与现有技术中的谐波减速器相比，由于避免了柔轮的使用，同时利用少齿差行星齿轮减速器的传动特点，承载能力强，实现了长寿命、高可靠性和高集成度，满足了中远程飞行器的长寿命要求。

具体的，锥齿轮副a-b包括由小锥齿轮a和大锥齿轮b组合而成，小锥齿轮a和大锥齿轮b的轴线相互垂直的啮合在一起，且小锥齿轮a与电机固连，大锥齿轮b用于驱动偏心轴。当电机1带动小锥齿轮a转动时，小锥齿轮a带动大锥齿轮b转动，大锥齿轮b带动偏心轴转动。偏心轴与第一内齿轮f之间还设有偏心轴支撑轴承8。

如图2所示，第二外齿轮c和第二内齿轮d固连为一体式结构，形成双联齿轮，并通过偏心轴传动轴承6连接于偏心轴的偏心部分。这样的结构更加牢固稳定，保证了第二外齿轮c和第二内齿轮d的同步旋转，安装和拆卸起来也比较方便。当然，第二外齿轮c和第二内齿轮d也可以分体设计，两者分别连接于不同的齿轮轴，借助联轴器保持同步转动。

本发明实施例提供的长寿命电动舵机，第一内齿轮f与长寿命电动舵机的输出轴固连，连接于电位器3，用于带动负载旋转。输出轴上还设置有输出端盖5，两者之间通过输出支撑轴承7配合。

在上述长寿命电动舵机的基础上，本发明实施例还提供了一种应用了该长寿命电动舵机的飞行器，具有较长的寿命、高可靠性和高集成度，承载能力强，迎合飞行器的高空化和远程化的发展趋势，特别适用于中远程飞行。

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

以寿命200小时，外形（85×55×45）mm，输出扭矩15N·m等参数要求，开展基于少齿差行星齿轮减速器长寿命电动舵机的演技，经过多次摸索，对设计和加工工艺进行优化，最终成功研制长寿命电动舵机，分别进行检查性试验（A）、典型性试验（C）、寿命试验（D），动静态性能指标良好，完成200小时寿命试验后，对电动舵机进行分解，齿轮、轴承及支撑件没有明显变形。清洗后，重新测试精度回差和传动链公差，均小于6'。

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

1.一种长寿命电动舵机，包括电机（1）和电位器（3），由所述电机（1）驱动的锥齿轮副（a-b），以及由所述锥齿轮副（a-b）驱动的减速器，其特征在于，所述减速器包括：

由第一外齿轮（e）与第一内齿轮（f）组成的第一少齿差内齿轮副；

由第二外齿轮（c）与第二内齿轮（d）组成的第二少齿差内齿轮副；

由所述锥齿轮副（a-b）驱动的偏心轴，所述第一外齿轮（e）和所述第二外齿轮（c）固连于所述偏心轴，形成两级行星传动；

其中，所述第二内齿轮（d）固连于长寿命电动舵机的壳体，所述第一内齿轮（f）用于带动负载旋转，且所述第一少齿差内齿轮副的传动比大于所述第二少齿差内齿轮副的传动比。

2.根据权利要求1所述的长寿命电动舵机，其特征在于，锥齿轮副（a-b）由小锥齿轮（a）和大锥齿轮（b）组合而成，且小锥齿轮（a）由所述电机（1）驱动，所述大锥齿轮（b）用于驱动所述偏心轴。

3.根据权利要求2所述的长寿命电动舵机，其特征在于，所述第二外齿轮（c）和所述第二内齿轮（d）固连为一体式结构，形成双联齿轮，并通过偏心轴传动轴承（6）连接于所述偏心轴的偏心部分。

4.根据权利要求3所述的长寿命电动舵机，其特征在于，所述第一内齿轮（f）与长寿命电动舵机的输出轴固连，连接于所述电位器（3），用于带动负载旋转。

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任意一项所述的长寿命电动舵机。