CN102829784B - 一种惯性稳定平台手动-自动-锁紧转换机构 - Google Patents

Abstract

一种惯性稳定平台手动-自动-锁紧转换机构，其特点为体积小、质量轻、安装和调整方便。该手动-自动-锁紧转换机构由档位插拔部分、定档压紧部分、机构连接部分、紧定连接部分四部分组成。本发明通过插拔实现了三个档位的调节：空运行档、锁死档、手动运行档，结构上实现了惯性稳定平台位置调整和锁紧机构的一体化、紧凑性设计。该结构小巧灵便，拆卸简单，实现功能复杂多样，适用于简单人工动作的机械锁死、机械传动位置调节系统。

Description

一种惯性稳定平台手动-自动-锁紧转换机构

技术领域

本发明属于机械技术领域，适用于承载较大而又要求自重较小的航空遥感三轴惯性稳定平台系统，涉及驱动结构的用于横滚和俯仰动作的位置调整及锁紧装置，也可用于其它由电机轴带动且需要位置调整和锁紧的机械机构之中。

背景技术

航空遥感三轴惯性稳定平台是机载对地观测的关键设备之一，其功能是支承成像载荷并隔离飞行载体三个方向姿态角运动及外部扰动，使成像载荷视轴在惯性空间内始终跟踪并垂直于当地水平，提高成像分辨率。然而由于航空应用环境的限制，惯性稳定平台结构上需要同时具有体积小、重量轻和承载比大等特点，因此设计上需要在满足性能要求以及动静态性能的前提下进行紧凑性优化设计。

航空飞行器在起飞、降落、加速、骤停等动作的过程中机身产生较大的冲击，为了保护三轴惯性稳定平台以及安装在平台上的位置姿态调整系统和相机免受冲击需要对平台进行锁死。除此之外，在惯性稳定平台不工作时为了防止外部干扰作用也需要对其进行锁死。三轴惯性稳定平台工作在一定的角度范围之内，在航空拍摄时需要对惯性稳定平台的框架进行位置调整，使相机保持一定的姿态且适应控制条件的要求。当惯性稳定平台不工作时将其锁死于最平稳状态，此时也需要对平台进行调整。对于性能上的横滚和俯仰动作的锁紧及位置调整装置，一般要横滚和俯仰分别通过两个机构各自实现位置调整和机构锁紧。这和惯性稳定平台紧凑性优化设计冲突，为了实现位置调整和机构锁紧的紧凑性优化设计本发明设计了该种三轴惯性稳定平台手动-自动-锁紧转换机构。

发明内容

本发明的技术解决问题是：针对航空遥感三轴惯性稳定平台中现有横滚和俯仰分别通过两个机构各自实现位置调整和机构锁紧的不足，提出一种体积小、质量轻、安装和调整方便的新型三轴惯性稳定平台手动-自动-锁紧转换机构。

本发明的技术解决方案是：本发明的三轴惯性稳定平台手动-自动-锁紧转换机构，该手动-自动-锁紧转换机构由档位插拔部分、定档压紧部分、机构连接部分、紧定连接部分四部分组成，该结构实现了惯性稳定平台位置调整和锁紧机构的一体化、紧凑性优化设计。

上手动轴上有三个环形凹槽用于卡住钢球，三个凹槽分别对应惯性稳定平台手动-自动-锁紧转换机构的三个档位阶段：空档运行阶段、手动档运行阶段、锁死档阶段。空档运行阶段时，电机的转动仅仅带动下手动轴转动，一方面减少了电机负载；另一方面增加了电机传动的精确性。手动档运行阶段时，可以通过手轮的动作带动三轴惯性稳定平台进行位置调整。锁死档阶段时，三轴惯性稳定平台处于锁死状态，可以隔离外界的各种干扰并且起到保护惯性稳定平台的作用。

本发明技术方案具体如下：一种惯性稳定平台手动-自动-锁紧转换机构，包括：上手动轴1、弹簧支座2、钢球3、弹簧4、弹簧外环5、上齿6、上销7、下手动轴套杯8、上轴承9、垫圈10、下销11、手动锥齿轮12、下轴承13、下手动轴14、下齿15、十字槽沉头螺钉16、下内六角圆柱头螺钉17、平垫圈18、上内六角圆柱头螺钉19、开槽平端紧定螺钉20、手轮21、外连内六角圆柱头螺钉22、弹簧垫圈23及支架24；所述上手动轴1、上齿6、下齿15以及手轮21构成档位插拔部分；弹簧支座2、钢球3、弹簧4、弹簧外环5和支架24构成定档压紧部分；上销7、下手动轴套杯8、上轴承9、垫圈10、下销11、手动锥齿轮12以及下手动轴14构成机构连接部分；十字槽沉头螺钉16、下内六角圆柱头螺钉17、平垫圈18、上内六角圆柱头螺钉19、开槽平端紧定螺钉20、外连内六角圆柱头螺钉22和弹簧垫圈23为紧定连接部分；通过外连内六角圆柱头螺钉22和弹簧垫圈23将该机构固定于惯性稳定平台支架上，平垫圈18和上内六角圆柱头螺钉19将弹簧支座2固定于上齿6上，下手动轴套杯8通过十字槽沉头螺钉16与上齿6固连，下齿15通过十字槽沉头螺钉16与下手动轴14连为一体，开槽平端紧定螺钉20将手轮21和上手动轴1紧固；弹簧支座2内部装有钢球3和弹簧4，弹簧4提供张力将钢球3紧紧压在上手动轴1的环形凹槽内；下手动轴14顶部开有盲孔作为上手动轴1的导引，下手动轴14底部开有通孔以通过下销11与手动锥齿轮12连接；下手动轴14通过上轴承9和下轴承13支撑，上轴承9内圈由下手动轴14的轴肩定位，外圈通过下手动轴套杯8的阶梯内孔定位；下轴承13内圈由垫圈10定位，外圈由下手动轴套杯8的阶梯内孔定位；上手动轴1上有三个环形凹槽用于卡住钢球3，三个凹槽分别对应惯性稳定平台手动-自动-锁紧转换机构的三个档位：空运行档、锁死档、手动运行档；上手动轴1与弹簧支座2之间需要留有间隙。上手动轴1、上齿6及下齿15采用三角齿传动及制动；下手动轴14和下齿15用十字槽沉头螺钉16连接并由上销7传递力矩。

本发明与现有技术相比的优点在于：

（1）本发明的机构简单，体积小，重量轻，特别适合惯性稳定平台和机械环境相对较好的使用场合。操作时仅用手动作手轮便可实现惯性稳定平台的位置调整和机构锁紧，结构紧凑，操作控制方便。

（2）本发明中的上手动轴上的三个环形凹槽用于卡住钢球，三个凹槽分别对应惯性稳定平台手动-自动-锁紧转换机构的三个档位，档位分明，调整锁紧可靠。在进行锁紧时，该机构可以实现在任意位置锁死。

（3）本发明结构小巧灵敏，拆卸简单，实现功能复杂多样。除此之外，三角形齿在齿端倒角便于插拔的导向，能更方便的实现插拔。

（4）本发明的结构连接传动齿形为三角齿结构，对于一般的连接传动大多采用渐开线齿联接结构。但是，对于惯性稳定平台，由于一些频繁传动、制动等产生较大的冲击载荷、渐开线齿副配合间隙大等原因，时常造成齿面接触面压溃、剥落等现象。这时采用三角形齿便可解决上述缺陷，且当我们采用线切割的加工工艺时，加工三角形齿远远比渐开线齿要简单的多。

（5）本发明的惯性稳定平台手动-自动-锁紧转换机构，上手动轴与弹簧支座之间间隙留为0.1mm，它们之间的缝隙不仅给装配带来了便利，也防止了插拔手轮时会出现上手动轴的卡阻现象。

附图说明

图1为本发明的惯性稳定平台手动-自动-锁紧转换机构剖面图示；

图2为本发明中上齿及下手动轴套杯斜切结构图示；

图3为本发明中三角齿结构图示；

图4为本发明中三角齿倒齿结构及凹槽结构图示。

具体实施方式

如图1、2所示，本发明由上手动轴1、弹簧支座2、钢球3、弹簧4、弹簧外环5、上齿6、上销7、下手动轴套杯8、上轴承9、垫圈10、下销11、手动锥齿轮12、下轴承13、下手动轴14、下齿15、十字槽沉头螺钉16、下内六角圆柱头螺钉17、平垫圈18、上内六角圆柱头螺钉19、开槽平端紧定螺钉20、手轮21、外连内六角圆柱头螺钉22、弹簧垫圈23以及支架24组成；上手动轴1、上齿6、下齿15及手轮21构成档位插拔部分；弹簧支座2、钢球3、弹簧4、和弹簧外环5和支架24构成定档压紧部分；上销7、下手动轴套杯8、上轴承9、垫圈10、下销11、手动锥齿轮12以及下手动轴14构成其他机构连接部分；十字槽沉头螺钉16、下内六角圆柱头螺钉17、平垫圈18、上内六角圆柱头螺钉19、开槽平端紧定螺钉20、外连内六角圆柱头螺钉22和弹簧垫圈23为紧定连接零件。

上手动轴1上有三个环形凹槽用于卡住钢球3，三个凹槽分别对应惯性稳定平台手动-自动-锁紧转换机构的三个档位：钢球3位于上手动轴1的最上端的环形凹槽时，惯性稳定平台手动-自动-锁紧转换机构处于空档运行阶段，此时手动锥齿轮12自由的转动，通过下销11带动下手动轴14在上手动轴1上转动；钢球3位于上手动轴1的中间的环形凹槽时，惯性稳定平台手动-自动-锁紧转换机构处于手动档运行阶段，此时手动锥齿轮12在自由的转动并通过下销11带动下手动轴14在上手动轴1上转动的同时，由于下齿15通过十字槽沉头螺钉16与下手动轴14连为一体，在上销7的传动也会运转，这样再由下齿15的三角齿带动上手动轴1运转起来。由于开槽平端紧定螺钉20的紧固作用，手轮21也跟随运转。钢球3位于上手动轴1的最下端的环形凹槽时，惯性稳定平台手动-自动-锁紧转换机构处于锁死档阶段，此时手动锥齿轮12不能转动。

上手动轴1的轴径比弹簧支座2的孔径小0.1mm，即它们之间的间隙为0.1mm，这不仅给装配带来了便利，也防止了插拔手轮21时会出现上手动轴1的卡死现象。

弹簧支座2的轴肩用于和弹簧外环5的内环定位以便于安装。平垫圈18和上内六角圆柱头螺钉19将弹簧支座2固定于上齿6上作用是将其固定。弹簧支座2内部装有钢球3和弹簧4，弹簧4提供张力将钢球3紧紧压在上手动轴1的环形凹槽内。下手动轴14顶部开有直径为6mm的盲孔作为上手动轴1的导引，下手动轴14底部开有直径为2.5mm的通孔以通过下销11和手动锥齿轮12连接。下手动轴14通过上轴承9和下轴承13支撑，上轴承9内圈由下手动轴14的轴肩定位，外圈通过下手动轴套杯8的阶梯内孔定位；下轴承13内圈由垫圈10定位，外圈由下手动轴套杯8的阶梯内孔定位。下手动轴套杯8通过十字槽沉头螺钉16与上齿6固连，并在均布的外连内六角圆柱头螺钉22和弹簧垫圈23紧定下与固定的支架24相连接。

如图3所示，本发明中的上手动轴1、上齿6、下齿15采用三角齿传动结构，对于一般的连接传动大多采用渐开线齿联接结构并且这种结构加工工艺简单，因此应用较为广泛。但是，由于一些频繁传动、制动等产生较大的冲击载荷、渐开线齿副配合间隙大等原因，时常造成齿面接触面压溃、剥落等现象。当本发明采用线切割的加工工艺时，加工三角形齿远远比渐开线齿要简单的多。

如图1所示，本发明的装配顺序为：首先，将上手动轴1从下向上插入弹簧支座2孔内，再通过旋转将手轮21用开槽平端紧定螺钉20紧固。将钢球3和弹簧4卡入弹簧支座2的槽内，压缩弹簧后装上弹簧外环5，然后用下内六角圆柱头螺钉17和平垫圈18将装好的结构固定在上齿6；其次，用将上销7贯穿下齿15与下手动轴14，再用十字槽沉头螺钉16将下齿15与下手动轴14固连。将上轴承9和下轴承13套入下手动轴14并将垫圈10卡入下手动轴14的凹槽内，再将该部装套入上手动轴1的下半轴内。之后，用平垫圈18和上内六角圆柱头螺钉19将上述两个部装连接为一体，再将手动锥齿轮12用下销11和下手动轴14的效孔内。最后，在均布的外连内六角圆柱头螺钉22和弹簧垫圈23的紧定下与固定的支架24相连接。

如图2所示，为了减轻重量、节约占地面积，对所述上齿6、下手动轴套杯8进行结构优化后，将多余部分沿着斜角方向切除。

如图4所示，上手动轴1上的三个环形凹槽26之间的间距与钢球3的直径相同，三个环形凹槽26的深度为钢球3半径的三分之一。

如图3所示，为了便于上销7正确插入下手动轴14和下齿15的销孔25，下手动轴14和下齿15上的销孔25并非180°对称分布，而是采用135°错位分布。

总之，本发明通过插拔实现了三个档位的调节：空档运行阶段、锁死档阶段、手动档运行阶段。该结构小巧简单，拆卸简单，实现功能复杂多样。除此之外，如图4圆圈内结构所示，三角形齿在齿端倒角以后便于插拔的导向，能更方便的实现插拔。该结构适用于简单人工动作的机械锁死、机械传动位置调节系统中。

本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (7)

1.一种惯性稳定平台手动-自动-锁紧转换机构，其特征在于包括：上手动轴(1)、弹簧支座(2)、钢球(3)、弹簧(4)、弹簧外环(5)、上齿(6)、上销(7)、下手动轴套杯(8)、上轴承(9)、垫圈(10)、下销(11)、手动锥齿轮(12)、下轴承(13)、下手动轴(14)、下齿(15)、十字槽沉头螺钉(16)、下内六角圆柱头螺钉(17)、平垫圈(18)、上内六角圆柱头螺钉(19)、开槽平端紧定螺钉(20)、手轮(21)、外连内六角圆柱头螺钉(22)、弹簧垫圈(23)及支架(24)；所述上手动轴(1)、上齿(6)、下齿(15)以及手轮(21)构成档位插拔部分；弹簧支座(2)、钢球(3)、弹簧(4)、弹簧外环(5)和支架(24)构成定档压紧部分；上销(7)、下手动轴套杯(8)、上轴承(9)、垫圈(10)、下销(11)、手动锥齿轮(12)以及下手动轴(14)构成机构连接部分；十字槽沉头螺钉(16)、下内六角圆柱头螺钉(17)、平垫圈(18)、上内六角圆柱头螺钉(19)、开槽平端紧定螺钉(20)、外连内六角圆柱头螺钉(22)和弹簧垫圈(23)为紧定连接部分；通过外连内六角圆柱头螺钉(22)和弹簧垫圈(23)将该机构固定于惯性稳定平台支架上，平垫圈(18)和上内六角圆柱头螺钉(19)将弹簧支座(2)固定于上齿(6)上，下手动轴套杯(8)通过十字槽沉头螺钉(16)与上齿(6)固连，下齿(15)通过十字槽沉头螺钉(16)与下手动轴(14)连为一体，开槽平端紧定螺钉(20)将手轮(21)和上手动轴(1)紧固；弹簧支座(2)内部装有钢球(3)和弹簧(4)，弹簧(4)提供张力将钢球(3)紧紧压在上手动轴(1)的环形凹槽内；下手动轴(14)顶部开有盲孔作为上手动轴(1)的导引，下手动轴(14)底部开有通孔以通过下销(11)与手动锥齿轮(12)连接；下手动轴(14)通过上轴承(9)和下轴承(13)支撑，上轴承(9)内圈由下手动轴(14)的轴肩定位，外圈通过下手动轴套杯(8)的阶梯内孔定位；下轴承(13)内圈由垫圈(10)定位，外圈由下手动轴套杯(8)的阶梯内孔定位；上手动轴(1)上有三个环形凹槽用于卡住钢球(3)，三个凹槽分别对应惯性稳定平台手动-自动-锁紧转换机构的三个档位：空运行档、锁死档、手动运行档；上手动轴(1)与弹簧支座(2)之间需要留有间隙；下手动轴(14)和下齿(15)用十字槽沉头螺钉(16)连接并由上销(7)传递力矩。

2.根据权利要求1所述的惯性稳定平台手动-自动-锁紧转换机构，其特征在于：为了减轻重量、节约占地面积，将所述上齿(6)、下手动轴套杯(8)多余部分沿着斜角方向切除。

3.根据权利要求1所述的惯性稳定平台手动-自动-锁紧转换机构，其特征在于：所述上手动轴(1)上的三个环形凹槽之间的间距与钢球(3)的直径相同，三个环形凹槽的深度为钢球(3)半径的三分之一。

4.根据权利要求1所述的惯性稳定平台手动-自动-锁紧转换机构，其特征在于：所述上手动轴(1)的轴径比弹簧支座(2)的孔径小0.1mm，即上手动轴(1)与弹簧支座(2)之间间隙留为0.1mm。

5.根据权利要求1所述的惯性稳定平台手动-自动-锁紧转换机构，其特征在于：所述上手动轴(1)、上齿(6)、下齿(15)其连接传动齿形为三角齿结构，采用线切割的加工工艺。

6.根据权利要求1所述的惯性稳定平台手动-自动-锁紧转换机构，其特征在于：为了便于上销(7)正确插入下手动轴(14)和下齿(15)的销孔(25)，下手动轴(14)和下齿(15)上的销孔(25)并非180°对称分布，而是采用135°错位分布。

7.根据权利要求1所述的惯性稳定平台手动-自动-锁紧转换机构，其特征在于：所述下手动轴(14)顶部开有直径为6mm的盲孔作为上手动轴(1)的导引；下手动轴(14)的底部开有直径为2.5mm的通孔，通过该通孔下销(11)与手动锥齿轮(12)连接。