CN104554823B - 一种空间偏摆机电作动器 - Google Patents

Abstract

本发明属于一种航天机电作动器，具体涉及一种空间偏摆机电作动器，该作动器包括永磁同步伺服电机、谐波齿轮减速器和空间摆动机构，永磁同步伺服电机的输出端与谐波齿轮减速器的输入端连接，谐波齿轮减速器的输出端与空间摆动机构的输入端连接。本发明的作动器具有小型化、高承载承载能力强、输出形式多样性等优点，能够满足航天伺服机构苛刻工况需求。

Description

一种空间偏摆机电作动器

技术领域

本发明属于一种航天机电作动器，具体涉及一种空间偏摆机电作动器。

背景技术

随着航天对机电作动器体积、重量、动力特性、可靠性要求不断提高，要求机电作动器具备轻质、小型化、高动态、高承载以及长时、高可靠运行等工作能力和特点。传统平面机电作动器难以满足现代航天服机构苛刻工况的需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种空间偏摆机电作动器，该作动器具有小型化、高承载承载能力强、输出形式多样性等优点，能够满足航天伺服机构苛刻工况需求。

实现本发明目的的技术方案：一种空间偏摆机电作动器，该作动器包括永磁同步伺服电机、谐波齿轮减速器和空间摆动机构，永磁同步伺服电机的输出端与谐波齿轮减速器的输入端连接，谐波齿轮减速器的输出端与空间摆动机构的输入端连接。

所述的谐波齿轮减速器包括刚轮、波发生器、柔轮，波发生器套在永磁同步伺服电机的转子轴外，波发生器外套有柔轮，柔轮外套有刚轮。

所述的空间摆动机构包括曲柄、曲柄支撑轴承、摆杆、摆杆支撑轴承、端盖、连杆支撑轴承、连杆和作动器壳体，曲柄的前后两端各安装一个曲柄支撑轴承，轴承衬套安装在前端的曲柄支撑轴承外侧，轴承衬套、曲柄支撑轴承和曲柄安装在作动器壳体；连杆支撑轴承安装到连杆上，连杆的前端安装在曲柄内；摆杆与连杆转动连接，摆杆两端安装有摆杆支撑轴承，端盖通过固定在作动器壳体的后端。

所述的摆杆通过销轴与连杆转动连接，

所述的柔轮通过用与曲柄的前端固定连接，刚轮与作动器壳体固定连接。

本发明的有益技术效果在于：本发明采用超短杯谐波齿轮减速器能实现大减速比输出、具有高可靠性、高刚度、高承载特性；空间摆动机构将输入旋转运动转化成空间往复摆动，具有结构紧凑、承载能力强、输出形式多样性等优点；永磁同步伺服电机赋予了空间偏摆机电作动器可控、精确的转角输出。（1）结构紧凑、承载能力强、刚度大：输入电机选用永磁同步伺服电机，该电机有效降低了轴向尺寸，结构紧凑，同时具备高承载、高过载能力。动力传动机构选用超短杯谐波齿轮减速器、布局紧凑（轴向尺寸仅为径向1/3）、承载能力较强（承载能力为通用谐波的2～3倍）、扭转刚度大（扭转刚度为通用谐波的1.5～2.5倍）。空间摆动机构随着摆杆转角地增加，所需输入转矩值减小，有力地增强了作动器的承载能力。（2）输出形式具有多样性：空间偏摆机电作动器摆杆有3个工位可进行任意搭配输出，具有两种输出形式，即为摆杆第一工位的摆动运动与摆杆第二工位的旋转运动，输出形式的多样性，能满足不同空间尺寸的需求，具有较高的实用性。（3）输入形式具有灵活性：空间偏摆机电作动器能将伺服电机不断输入的转角转化为往复运动的摆角输出。能够避免伺服电机与谐波减速器的频繁换向，避免回差等动力学因素对输出精度与动态的影响，同时还减小了谐波齿轮传动磨损，提高了谐波传动可靠性与使用寿命。

附图说明

图1为本发明所提供的一种空间偏摆机电作动器的结构示意图；

图2为本发明所提供的一种空间偏摆机电作动器的工作原理示意图。

图中：1.永磁同步伺服电机，2.刚轮，3.波发生器，4.柔轮，5.轴承衬套，6.曲柄，7.曲柄支撑轴承，8.摆杆，9.摆杆支撑轴承，10.端盖，11.销轴，12.连杆支撑轴承，13.连杆，14.作动器壳体，15.柔轮连接螺钉，16.波发生器锁紧螺母，17.连接键，18.刚轮连接螺钉，19.谐波齿轮减速器，20.空间摆动机构，A.第一工位，B.第二工位，C.第三工位。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。

如图1和图2所示，本发明所提供的一种空间偏摆机电作动器由永磁同步伺服电机1、谐波齿轮减速器19和空间摆动机构20组成。

如图1所示，谐波齿轮减速器19包括刚轮2、波发生器3、柔轮4。波发生器3套在永磁同步伺服电机1的转子轴外，且波发生器3与转子轴之间通过连接键17，采用波发生器锁紧螺母16将波发生器3锁紧到伺服电机1的转子轴。波发生器3外套有柔轮4，柔轮4外套有刚轮2、且两者之间通过齿轮啮合。

如图1所示，空间摆动机构20包括曲柄6、曲柄支撑轴承7、摆杆8、摆杆支撑轴承9、端盖10、连杆支撑轴承12、连杆13和作动器壳体14。两个曲柄支撑轴承7分别安装在曲柄6的前后两端，曲柄支撑轴承7和曲柄6的组合体安装在作动器壳体14的轴承孔内。轴承衬套5安装作动器壳体14内，轴承衬套5将曲柄支撑轴承7压紧在曲柄6上。连杆支撑轴承12安装到连杆13前端上，连杆13的前端和连杆支撑轴承12安装在曲柄6内。摆杆8通过销轴11与连杆13转动连接，摆杆8上部和中部各安装一个摆杆支撑轴承9。端盖10通过螺钉固定在作动器壳体14的后端，端盖10罩在摆杆8上部。柔轮4通过用两个柔轮连接螺钉15与曲柄6的前端固定连接。刚轮2通过刚轮连接螺钉18与作动器壳体14固定连接。

下面结合附图1和图2说明本发明所提供的一种空间偏摆机电作动器的工作原理：如图1所示，启动永磁同步伺服电机1，永磁同步伺服电机1的转子轴转动带动谐波齿轮减速器19的波发生器3、柔轮4转动，从而带动空间摆动机构20的曲柄6转动。曲柄6的转动带动连杆13沿周向做360°整周旋转运动，连杆13的360°旋转运动带动摆杆8做前后往复摆动。如图2所示，曲柄6与连杆13端通过圆柱副连杆支撑轴承12连接，连杆13另一端通过销轴11与摆杆8相连接，将曲柄6旋转运动转化为摆杆第一工位A的摆动运动或摆杆第二工位B、第三工位C的旋转运动。

上面结合附图和实施例对本发明作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。本发明中未作详细描述的内容均可以采用现有技术。

Claims (3)

1.一种空间偏摆机电作动器，其特征在于：该作动器包括永磁同步伺服电机(1)、谐波齿轮减速器(19)和空间摆动机构(20)，永磁同步伺服电机(1)的输出端与谐波齿轮减速器(19)的输入端连接，谐波齿轮减速器(19)的输出端与空间摆动机构(20)的输入端连接；

所述的谐波齿轮减速器(19)包括刚轮(2)、波发生器(3)、柔轮(4)，波发生器(3)套在永磁同步伺服电机(1)的转子轴外，波发生器(3)外套有柔轮(4)，柔轮(4)外套有刚轮(2)；

所述的空间摆动机构(20)包括曲柄(6)、曲柄支撑轴承(7)、摆杆(8)、摆杆支撑轴承(9)、端盖(10)、连杆支撑轴承(12)、连杆(13)和作动器壳体(14)，曲柄(6)的前后两端各安装一个曲柄支撑轴承(7)，轴承衬套(5)安装在前端的曲柄支撑轴承(7)外侧，轴承衬套(5)、曲柄支撑轴承(7)和曲柄(6)安装在作动器壳体(14)；连杆支撑轴承(12)安装到连杆(13)上，连杆(13)的前端安装在曲柄(6)内；摆杆(8)与连杆(13)转动连接，摆杆(8)两端安装有摆杆支撑轴承(9)，端盖(10)通过固定在作动器壳体(14)的后端。

2.根据权利要求1所述的一种空间偏摆机电作动器，其特征在于：所述的摆杆(8)通过销轴(11)与连杆(13)转动连接。

3.根据权利要求2所述的一种空间偏摆机电作动器，其特征在于：所述的柔轮(4)与曲柄(6)的前端固定连接，刚轮(2)与作动器壳体(14)固定连接。