CN106368850B - 一种机电作动器和发动机的连接装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种机电作动器和发动机的连接装置，包括作动器支耳，关节轴承，发动机支耳，销轴，螺母和开口销；第一耳片垂直固定在底座中部，第一耳片具有通孔，通孔内部压接有轴承；通孔的前端和后端，沿作动器支耳的表面左右对称设置弧形的突起，突起位于一圆柱体上；发动机支耳具有平行设置的第二耳片和第三耳片；销轴依次穿过第二耳片的通孔、轴承的内圈和第三耳片的通孔。本发明使得机电作动器在实现俯仰、偏航两个方向摆动的情况下，限制其沿自身轴线转动的自由度。结构简单，重量轻，适合于狭小空间的安装，特别适合于航天领域。

Description

一种机电作动器和发动机的连接装置

技术领域

本发明涉及一种机电作动器和发动机的连接装置，属于作动器领域。

背景技术

支耳结构作为机电作动器与全轴摆动喷管的连接机构，防滚转功能是机电作动器必须要实现的功能。对于机电伺服-柔性喷管推力矢量控制，机电伺服机构在正反输出扭矩作用下，伺服机构绕其轴线旋转的自由度必须被限制住，这就要求支耳结构具备防止机电作动器绕自身轴线旋转的功能。现有产品所用的防滚转结构为“十字轴”形式和十字耳片结构形式，这两种方案虽然能够实现全轴摆动喷管推力矢量控制所需要的支耳自由度要求，即机电作动器在实现俯仰、偏航两个方向摆动的情况下，限制其沿自身轴线转动的自由度，即限制了机电作动器因电机转动时产生的反力矩引起的滚转，但结构件较多，间隙环节较多，且无防止180°反转的功能。

如何在实现机电作动器在实现俯仰、偏航两个方向摆动的情况下，同时防180°反转，是本领域亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，为用于全轴摆动喷管推力矢量控制的机电作动器提供一种满足喷管全轴摆动时作动器所需要的转动自由度要求、限制作动器沿其自身轴线旋转，同时可以防止机电作动器180°反装的连接装置。

本发明目的通过如下技术方案予以实现：

提供一种机电作动器和发动机的连接装置，包括作动器支耳，关节轴承，发动机支耳，销轴，螺母和开口销；

所述作动器支耳包括安装底座，第一耳片，轴承，第一突起，第二突起，第三突起，第四突起，凸台和防反装突起；

安装底座用于将作动器支耳固定连接到机电作动器本体上；安装底座下表面具有圆孔，圆孔的尺寸与电机旋变突出部分尺寸匹配；

所述第一耳片垂直固定在底座中部，第一耳片具有通孔，通孔内部压接有轴承；

轴承的外圈固定连接在通孔内部，轴承的内圈与销轴的外径配合；

通孔的前端，沿作动器支耳的表面左右对称设置弧形的第一突起和第二突起，第一突起和第二突起位于一圆柱体上，圆柱体以在第一耳片的中心面上穿过通孔圆心且平行于安装底座所在平面的直线为轴线，直径为d；

通孔的后端，沿作动器支耳的表面左右对称设置弧形的第三突起和第四突起，第三突起和第四突起位于一圆柱体上，圆柱体以在第一耳片的中心面上穿过通孔圆心且平行于安装底座所在平面的直线为轴线，直径为d；

发动机支耳具有支耳法兰、第二耳片和第三耳片，支耳法兰用于固定连接到发动机，第二耳片和第三耳片平行设置，二者之间的距离为L，L等于d；第二耳片和第三耳片分别具有通孔，尺寸与销轴的外径配合；

销轴依次穿过第二耳片的通孔、轴承的内圈和第三耳片的通孔。

优选的，作动器支耳的尾端具有防反装突起，防反装突起的尺寸大于L。

优选的，耳片的宽度b为0.45d～0.65d。

优选的，第一突起和第二突起的高度s为0.18d～0.28d。

优选的，第一突起和第二突起与耳片为倒圆角连接，倒圆的直径小于d。

优选的，还具有凸台结构，设置在安装底座与第一耳片的连接处。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

(1)本发明的机电作动器和发动机的连接装置不仅能够使得机电作动器满足了全轴摆动喷管推力矢量控制所需要的支耳自由度要求，即机电作动器在实现俯仰、偏航两个方向摆动的情况下，限制其沿自身轴线转动的自由度，即限制了机电作动器因电机转动时产生的反力矩引起的滚转，又采取了不对称结构设计措施，在防止机电作动器绕自身轴线滚转的同时，增加了防180°反转的功能。

(2)本发明的连接装置，结构简单，重量轻，适合于狭小空间的安装，特别适合于航天领域；

(3)本发明通过关节轴承调节机电作动器支耳和发动机支耳之间的安装角度，调节便捷，简单易行；

(4)本发明通过柱面突起限制了机电作动器Z方向的自由度，同时又实现了绕销轴方向的转动，结构巧妙，可靠性高；

(5)本发明采用的零件较少，带来的零件之间的间隙少，减少了安装误差。

附图说明

图1为本发明连接装置的结构示意图，其中图1(a)为本发明连接装置的主视图；图1(b)为本发明连接装置右视图的剖视图；图1(c)为本发明连接装置的俯视图；

图2为本发明防180°装反原理示意图；

图3为本发明防滚转原理图；

图4为本发明机电作动器支耳结构示意图，其中图4(a)为本发明机电作动器支耳结构轴测图的左侧投影视图；图4(b)为本发明机电作动器支耳结构的轴测图；图4(c)为本发明机电作动器支耳结构的俯视图；4(d)为本发明机电作动器支耳结构的A-A向剖视图；图4(e)为本发明机电作动器支耳结构的左视图；

图5为本发明发动机支耳结构示意图。

具体实施方式

本发明所述的应用于快响应、直线式机电作动器的防滚转、防180°反转的支耳结构，参见图1(a)至图1(c)，该支耳结构包括作动器支耳1，关节轴承2，发动机支耳3，销轴4，螺母5和开口销6。

参见图4(a)-图4(e)，所述作动器支耳1包括安装底座1-5，第一耳片1-4，轴承2，第一突起1-1，第二突起1-2，第三突起1-7，第四突起1-8，圆孔1-3，凸台1-9和防反装突起1-10。

安装底座1-5用于将作动器支耳1固定连接到机电作动器本体上；所述耳片1-4垂直固定在底座中部，耳片1-4具有通孔1-6，通孔1-6内部压接有轴承2；轴承2的外圈固定连接在通孔1-6内部，轴承2的内圈与销轴4的外径配合；作动器支耳1的左右两个侧面前端分别具有对称设置的第一突起1-1和第二突起1-2，第一突起1-1和第二突起1-2均为柱面突起；二者沿垂直耳片所在平面的投影为一圆柱表面，直径为d。

作动器支耳1的左右两个侧面后端分别具有对称设置的第三突起1-7和第四突起1-8，第三突起1-7和第四突起1-8均为柱面突起，与第一突起1-1和第二突起1-2相同，二者沿垂直耳片所在平面的投影为一圆柱表面，直径为d；第三突起1-7和第四突起1-8及中间的矩形部分，向后端延伸，伸出耳片后端，耳片中部的后端为圆柱形，削平上下弧面。

所述圆孔1-3为支耳结构挖空的部分，其尺寸由与其相连的电机旋变突出部分尺寸确定；由于圆孔1-3挖空，导致支耳结构强度降低，增加1-9凸台结构，提高支耳强度。

发动机支耳3具有平行设置的支耳法兰、第二耳片3-1和第三耳片3-2，支耳法兰用于固定连接到发动机，第二耳片3-1和第三耳片3-2平行设置，二者之间的距离为L，L等于d；第二耳片3-1和第三耳片3-2分别具有通孔，尺寸与销轴4的外径配合。

销轴4依次穿过第二耳片3-1的通孔、轴承2的内圈和第三耳片3-2的通孔，进行固定，并通过开口销6锁紧。

支耳结构两侧的圆弧形突起结构，与喷管支耳座两侧相贴合，可实现防止绕作动器轴线滚转，即限制了机电作动器在正反输出扭矩作用下绕自身轴线双向摆动，大大提高了机电作动器的扭矩传递能力和伺服系统控制精度和稳定性；参见图2，该支耳设计为不对称结构，具有防反装突起，机电作动器一个方向能够与喷管支耳安装，反转180°则无法安装，从而实现防止结构180°装反的功能。以往为了保证机电伺服机构动作时具备抗扭转能力，一般采用了支耳与十字轴连接方案或者采用与十字耳片组件的方案。两者方案原理可行，但前者结构复杂，零件数量多。并且，为了实现十字轴的安装及保证安装精度，支耳法兰是一体加工，加工完之后沿对称面切割成两部分；在安装时，需要把十字轴安装上去之后，通过定位销、定位盖板再重新连接起来，工艺流程复杂；后者结构上较为简单，但十字耳片较长，增加了整个机电作动器的零位安装长度，不利于导弹内部狭小空间的布局。

本发明利用支耳结构弧形突起的柱面特性，在发动机支耳的双耳片之间，通过销轴连接，参见图3，释放两个方向的自由度x方向和y方向，x方向为销轴4轴线方向，y方向为圆柱体轴线方向，该轴线在第一耳片1-4的中心面上穿过通孔1-6的圆心且平行于安装底座1-5所在平面，原点位于销轴4轴线和圆柱体轴线的交点；Z方向为垂直于安装底座1-5所在平面的方向。其中作动器沿自身轴向的自转的自由度被约束住，达到防滚转结构的要求。作动器支耳1通过螺栓固连在机电作动器电机壳体的后端部，发动机支耳3通过安装螺栓固连在发动机法兰盘上，关节轴承2外圈压装在作动器支耳1上，内圈与作动器支耳为球副约束，发动机支耳3与作动器支耳1通过销轴4连接为转动副连接。喷管全轴摆动过程中，机电作动器带动作动器支耳1相对于关节轴承2转动，同时作动器支耳1通过销轴4、螺母5和开口销6相对于发动机支耳3转动，由于支耳结构弧形突起的作用，限制了机电作动器Z方向的自由度，即限制了作动器沿其自身轴线滚转，从而实现了机电作动器的俯仰、偏航两个方向的摆动。

参见图2，本支耳设计有不对称突起结构，突起宽度尺寸(20.4 0+0.1)大于喷管支耳耳片间尺寸(20h6)，使得作动器只能从一侧与喷管支耳连接，反转180°则无法安装。

耳片1-4的宽度b为0.45d～0.65d，第一突起1-1和第二突起1-2的圆柱体高度s为0.18d～0.28d，为关节轴承的压接提供了空间。

第一突起1-1和第二突起1-2与耳片1-4为倒圆角连接，倒圆的直径小于d，防止机电作动器绕y轴旋转时出现卡滞现象。

以上所述，仅为本发明最佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

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的公知技术。

Claims (4)

1.一种机电作动器和发动机的连接装置，其特征在于包括作动器支耳(1)，发动机支耳(3)，销轴(4)，螺母(5)和开口销(6)；

所述作动器支耳(1)包括安装底座(1-5)，第一耳片(1-4)，轴承(2)，第一突起(1-1)，第二突起(1-2)，第三突起(1-7)，第四突起(1-8)，凸台(1-9)和防反装突起(1-10)；

安装底座(1-5)用于将作动器支耳(1)固定连接到机电作动器本体上；安装底座(1-5)下表面具有圆孔(1-3)，圆孔(1-3)的尺寸与电机旋变突出部分尺寸匹配；

所述第一耳片(1-4)垂直固定在底座中部，第一耳片(1-4)具有通孔(1-6)，通孔(1-6)内部压接有轴承(2)；

轴承(2)的外圈固定连接在通孔(1-6)内部，轴承(2)的内圈与销轴(4)的外径配合；

通孔(1-6)的前端，沿作动器支耳(1)的表面左右对称设置弧形的第一突起(1-1)和第二突起(1-2)，第一突起(1-1)和第二突起(1-2)位于一圆柱体上，圆柱体以在第一耳片(1-4)的中心面上穿过通孔(1-6)圆心且平行于安装底座(1-5)所在平面的直线为轴线，直径为d；

通孔(1-6)的后端，沿作动器支耳(1)的表面左右对称设置弧形的第三突起(1-7)和第四突起(1-8)，第三突起(1-7)和第四突起(1-8)位于一圆柱体上，圆柱体以在第一耳片(1-4)的中心面上穿过通孔(1-6)圆心且平行于安装底座(1-5)所在平面的直线为轴线，直径为d；

发动机支耳(3)具有支耳法兰、第二耳片(3-1)和第三耳片(3-2)，支耳法兰用于固定连接到发动机，第二耳片(3-1)和第三耳片(3-2)平行设置，二者之间的距离为L，L等于d；第二耳片(3-1)和第三耳片(3-2)分别具有通孔，尺寸与销轴(4)的外径配合；

销轴(4)依次穿过第二耳片(3-1)的通孔、轴承(2)的内圈和第三耳片(3-2)的通孔；

第三突起(1-7)和第四突起(1-8)轴向延伸至第一耳片(1-4)外部，第三突起(1-7)和第四突起(1-8)尾端连接防反装突起(1-10)，防反装突起的尺寸大于L；

还具有凸台(1-9)，设置在安装底座(1-5)与第一耳片(1-4)的连接处。

2.如权利要求1所述的机电作动器和发动机的连接装置，其特征在于，第一耳片(1-4)的宽度b为0.45d～0.65d。

3.如权利要求1所述的机电作动器和发动机的连接装置，其特征在于，第一突起(1-1)和第二突起(1-2)的高度s为0.18d～0.28d。

4.如权利要求1所述的机电作动器和发动机的连接装置，其特征在于，第一突起(1-1)和第二突起(1-2)与第一耳片(1-4)为倒圆角连接，倒圆的直径小于d。