CN106402279A - 南极望远镜的低能耗冗余电机备份多级齿轮消隙传动装置 - Google Patents

南极望远镜的低能耗冗余电机备份多级齿轮消隙传动装置 Download PDF

Info

Publication number
CN106402279A
CN106402279A CN201611021665.6A CN201611021665A CN106402279A CN 106402279 A CN106402279 A CN 106402279A CN 201611021665 A CN201611021665 A CN 201611021665A CN 106402279 A CN106402279 A CN 106402279A
Authority
CN
China
Prior art keywords
gear
primary
final stage
engaged
motor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201611021665.6A
Other languages
English (en)
Inventor
顾伯忠
温海焜
姜翔
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nanjing Institute of Astronomical Optics and Technology NIAOT of CAS
Original Assignee
Nanjing Institute of Astronomical Optics and Technology NIAOT of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nanjing Institute of Astronomical Optics and Technology NIAOT of CAS filed Critical Nanjing Institute of Astronomical Optics and Technology NIAOT of CAS
Priority to CN201611021665.6A priority Critical patent/CN106402279A/zh
Publication of CN106402279A publication Critical patent/CN106402279A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H1/00—Toothed gearings for conveying rotary motion
    • F16H1/02—Toothed gearings for conveying rotary motion without gears having orbital motion
    • F16H1/20—Toothed gearings for conveying rotary motion without gears having orbital motion involving more than two intermeshing members
    • F16H1/22—Toothed gearings for conveying rotary motion without gears having orbital motion involving more than two intermeshing members with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H1/00—Toothed gearings for conveying rotary motion
    • F16H1/02—Toothed gearings for conveying rotary motion without gears having orbital motion
    • F16H1/26—Special means compensating for misalignment of axes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Gear Transmission (AREA)
  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)

Abstract

南极望远镜的低能耗冗余电机备份多级齿轮消隙传动装置，设有驱动电机与传动齿轮，特征是末级大齿轮1与第一末级小齿轮2‑1啮合，第一末级小齿轮2‑1与第一初级大齿轮3‑1同轴安装，第一初级大齿轮3‑1与第一初级小齿轮5‑1啮合，第一初级小齿轮5‑1与闭环过渡齿轮7啮合，闭环过渡齿轮7与第二初级小齿轮5‑2啮合，第二初级小齿轮5‑2与第二初级大齿轮3‑2啮合，第二初级大齿轮3‑2与第二末级小齿轮2‑2同轴安装，第二末级小齿轮2‑2与末级大齿轮1啮合，形成封闭传动链。本发明实现了单电机消隙驱动，控制简单，低能耗，低成本。还可实现驱动电机冗余备份和驱动力矩冗余备份，提高南极极端环境下设备的可靠性。

Description

南极望远镜的低能耗冗余电机备份多级齿轮消隙传动装置
技术领域
发明人涉及一种南极望远镜的低能耗冗余电机备份多级齿轮消隙传动装置。
背景技术
天文望远镜为了精确跟踪天体，需要具有两套轴系的跟踪机架，齿轮传动机构是跟踪机架轴系驱动的常用机构。由于齿轮加工中的齿厚减薄量与偏心误差的存在，齿轮传动机构存在间隙，在加减速和反向转动时，由于齿隙造成空回，在传动中形成一个突跳误差。严重影响传动精度，齿隙问题一直是困扰齿轮传动在望远镜跟踪技术中应用的技术难题。
对于齿隙问题，目前常用的消隙方法有以下两种：
一是采用剖分齿轮。这种方式结构复杂，对于多级齿轮传动，每一级齿轮均需要采用剖分齿轮。由于摩擦力的可变性以及齿轮加工同心误差，消隙力矩不易控制，难以做到完全消隙。在一定程度上降低传动精度。
二是双电机齿轮消隙传动技术，即一个主齿轮，两个小齿轮或两套小传动箱，控制两个电机的正反向转矩，达到双向无间隙传动。这种方式需要两套电机、驱动器、控制器，成本高，控制系统复杂，控制难度高。同时需要双倍的驱动力矩，功耗较大。
目前，天文望远镜的跟踪精度要求越来越高，而齿轮传动仍然是望远镜跟踪机架的主要驱动形式之一，齿轮间隙带来的影响更为突出。良好的消隙手段是提高传动精度重要途径。
在南极极端温度环境下，由于能源、霜雪等条件的限制，不适合采用摩擦驱动和直接驱动，齿轮传动是较为合适的传动方式。为了减少能耗，在南极望远镜的设计中会加大传动链，减小电机功率，目前技术较为合适的消隙方法使双电机消隙。
双电机消隙在南极极端环境下还是有较为明显的缺陷：低温下轴系摩擦转矩大，造成所需的反力矩大，进一步增大能耗；一个电机出现故障，系统就无法维持高精度，可靠性较低。
发明内容
本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种适用于南极极端环境望远镜的低能耗冗余电机备份多级齿轮消隙传动装置，实现单电机消隙齿轮传动，降低能耗，实现电机的冗余备份和驱动扭矩的冗余备份，大大提高系统在南极极端环境下的可靠性。
本发明用以解决上述技术问题的方案是：一种南极望远镜的低能耗冗余电机备份多级齿轮消隙传动装置，由末级大齿轮1、第一末级小齿轮2-1、第一初级大齿轮3-1、第一高K值弹性消隙调节装置4-1、第一初级小齿轮5-1、第一驱动电机6-1、第二驱动电机6-2、闭环过渡齿轮7、第二初级小齿轮5-2、第二高K值弹性消隙调节装置4-2、第二初级大齿轮3-2、第二末级小齿轮2-2组成。末级大齿轮1与第一末级小齿轮2-1啮合，第一末级小齿轮2-1与第一初级大齿轮3-1同轴安装，第一初级大齿轮3-1与第一初级小齿轮5-1啮合，第一初级小齿轮5-1与闭环过渡齿轮7啮合，闭环过渡齿轮7与第二初级小齿轮5-2啮合，第二初级小齿轮5-2与第二初级大齿轮3-2啮合，第二初级大齿轮3-2与第二末级小齿轮2-2同轴安装，第二末级小齿轮2-2与末级大齿轮1啮合，形成封闭传动链。
所述第一末级小齿轮2-1与第一初级大齿轮3-1通过一组轴承与同轴安装，两者之间可绕同一轴线相互转动，通过第一高K值弹性消隙调节装置4-1连接后，调节锁定两者之间相互转角。
所述第二末级小齿轮2-2与第二初级大齿轮3-2通过一组轴承与同轴安装，两者之间可绕同一轴线相互转动，通过第二高K值弹性消隙调节装置4-2连接后，调节锁定两者之间相互转角。
所述第一高K值弹性消隙调节装置4-1和第二高K值弹性消隙调节装置4-2松开后，使第一末级小齿轮2-1与第一初级大齿轮3-1，第二末级小齿轮2-2与第二初级大齿轮3-2，可绕同一轴线相互转动，方便实现封闭传动链的啮合装配。
所述第一高K值弹性消隙调节装置4-1和第二高K值弹性消隙调节装置4-2经过调节后，可以消除封闭传动链内齿隙，实现无间隙齿轮传动。
所述第一高K值弹性消隙调节装置4-1和第二高K值弹性消隙调节装置4-2完成调整后，给弹性机构加压，使弹性力产生的扭矩大于电机最大扭矩作用在该处扭矩的两倍，提高传动刚度。
所述第一高K值弹性消隙调节装置4-1和第二高K值弹性消隙调节装置4-2设置了弹性机构，其作用在于吸收传动链中齿轮加工偏心误差造成的齿隙变化，使传动装置消隙后不会因齿轮偏心误差卡死，也不会因齿轮偏心误差再次出现齿隙。
所述第一初级小齿轮5-1或第二初级小齿轮5-2或闭环过渡齿轮7同轴安装一个驱动电机，实现单电机双向消隙齿轮驱动。
所述第一初级小齿轮5-1、第二初级小齿轮5-2和闭环过渡齿轮7同轴安装二个或三个驱动电机，实现极端环境下的电机冗余备份，在南极极端环境下出现轴系转矩突增的意外情况下，可以几个电机同时出力驱动，实现驱动力冗余备份。
其中，所述高K值弹性消隙调节装置的具体结构是：高弹性系数的压簧或蝶形弹簧和预压机构组成的装置，弹簧预压后产生的弹性力作用到末级小齿轮和初级大齿轮之间。
本发明的工作原理：
基于结构力学原理， 本发明设置循环封闭齿轮链，利用其中两个同轴按安装的齿轮相对转动消除齿隙，消隙力为齿轮链内力，不增加驱动力。
基于弹力力学原理，本发明设置弹性预压机构，利用弹性变形吸收齿轮加工偏心误差。
上述为二级齿轮传动装置，本发明的结构与原理也可以推广至更多级齿轮传动装置，达到同样功能。
本发明与现有技术比较所具备优点：
1、以闭环传动链内力消间隙，不增加驱动转矩，实现单电机消隙驱动，控制简单，低能耗，低成本。
2、可以安装2-3个驱动电机，实现驱动电机冗余备份和驱动力矩冗余备份，提高南极极端环境下设备的可靠性。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
具体实施方式
天文望远镜为了精确跟踪天体，需要具有两套轴系的跟踪机架，齿轮传动机构是跟踪机架轴系驱动的常用机构。由于齿轮加工中的齿厚减薄量与偏心误差的存在，齿轮传动机构存在间隙，在加减速和反向转动时，由于齿隙造成空回，在传动中形成一个突跳误差，严重影响传动精度，用于望远镜跟踪系统的齿轮传动装置需要做消隙设计。
实施例1，本发明提供一种适用于南极极端环境望远镜的低能耗冗余电机备份多级齿轮消隙传动装置，由末级大齿轮1、第一末级小齿轮2-1、第一初级大齿轮3-1、第一高K值弹性消隙调节装置4-1、第一初级小齿轮5-1、第一驱动电机6-1、第二驱动电机6-2、闭环过渡齿轮7、第二初级小齿轮5-2、第二高K值弹性消隙调节装置4-2、第二初级大齿轮3-2、第二末级小齿轮2-2组成。末级大齿轮1与第一末级小齿轮2-1啮合，第一末级小齿轮2-1与第一初级大齿轮3-1同轴安装，第一初级大齿轮3-1与第一初级小齿轮5-1啮合，第一初级小齿轮5-1与闭环过渡齿轮7啮合，闭环过渡齿轮7与第二初级小齿轮5-2啮合，第二初级小齿轮5-2与第二初级大齿轮3-2啮合，第二初级大齿轮3-2与第二末级小齿轮2-2同轴安装，第二末级小齿轮2-2与末级大齿轮1啮合，形成封闭传动链。
本发明通过调节同轴安装的两个齿轮相对转角，以闭环内力消除多级齿轮传动链间隙，并通过调整机构的预压弹性机构吸收齿轮偏心误差。
本发明适用于天文望远镜跟踪机架的传动系统，针对各种具体应用，可依据本发明权利要求书中所提出的各项特征，并结合各望远镜具体要求，对其齿轮传动装置进行详细的结构设计。

Claims (6)

1.一种南极望远镜的低能耗冗余电机备份多级齿轮消隙传动装置，设有驱动电机与传动齿轮，其特征在于，末级大齿轮1与第一末级小齿轮2-1啮合，第一末级小齿轮2-1与第一初级大齿轮3-1同轴安装，第一初级大齿轮3-1与第一初级小齿轮5-1啮合，第一初级小齿轮5-1与闭环过渡齿轮7啮合，闭环过渡齿轮7与第二初级小齿轮5-2啮合，第二初级小齿轮5-2与第二初级大齿轮3-2啮合，第二初级大齿轮3-2与第二末级小齿轮2-2同轴安装，第二末级小齿轮2-2与末级大齿轮1啮合，形成封闭传动链。
2.根据权利要求1所述的南极望远镜的低能耗冗余电机备份多级齿轮消隙传动装置，其特征在于：所述第一末级小齿轮2-1与第一初级大齿轮3-1通过一组轴承与同轴安装，两者之间可绕同一轴线相互转动，通过第一高K值弹性消隙调节装置4-1连接后，调节锁定两者之间相互转角。
3.根据权利要求1所述的南极望远镜的低能耗冗余电机备份多级齿轮消隙传动装置，其特征在于：所述第二末级小齿轮2-2与第二初级大齿轮3-2通过一组轴承与同轴安装，两者之间可绕同一轴线相互转动，通过第二高K值弹性消隙调节装置4-2连接后，调节锁定两者之间相互转角。
4.根据权利要求2或3所述的南极望远镜的低能耗冗余电机备份多级齿轮消隙传动装置，其特征在于：所述高K值弹性消隙调节装置的具体结构是：高弹性系数的压力弹簧或蝶形弹簧和预压机构组成的装置，弹簧预压后产生的弹性力作用到末级小齿轮和初级大齿轮之间。
5.根据权利要求1-3之一所述的南极望远镜的低能耗冗余电机备份多级齿轮消隙传动装置，其特征在于：所述第一初级小齿轮5-1或第二初级小齿轮5-2或闭环过渡齿轮7同轴安装一个驱动电机，实现单电机双向消隙齿轮驱动。
6.根据权利要求1-3之一所述的南极望远镜的低能耗冗余电机备份多级齿轮消隙传动装置，其特征在于：所述第一初级小齿轮5-1、第二初级小齿轮5-2和闭环过渡齿轮7同轴安装二个或三个驱动电机，实现极端环境下的电机冗余备份与驱动力冗余备份。
CN201611021665.6A 2016-11-16 2016-11-16 南极望远镜的低能耗冗余电机备份多级齿轮消隙传动装置 Pending CN106402279A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201611021665.6A CN106402279A (zh) 2016-11-16 2016-11-16 南极望远镜的低能耗冗余电机备份多级齿轮消隙传动装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201611021665.6A CN106402279A (zh) 2016-11-16 2016-11-16 南极望远镜的低能耗冗余电机备份多级齿轮消隙传动装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN106402279A true CN106402279A (zh) 2017-02-15

Family

ID=58069048

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201611021665.6A Pending CN106402279A (zh) 2016-11-16 2016-11-16 南极望远镜的低能耗冗余电机备份多级齿轮消隙传动装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106402279A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107202693A (zh) * 2017-06-08 2017-09-26 中国科学院国家天文台南京天文光学技术研究所 检测南极大口径望远镜机械消隙失效故障的设备及其方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1089025A (en) * 1965-09-30 1967-11-01 Bradley Ltd G & E Improvements in or relating to epicyclic gear trains
CN201796232U (zh) * 2010-09-03 2011-04-13 天津海鸥表业集团有限公司 计时机械装置的齿隙补偿机构
CN102029531A (zh) * 2010-10-22 2011-04-27 大连华根机械有限公司 具有双蜗轮蜗杆消隙机构的回转工作台驱动装置
JP5461126B2 (ja) * 2009-09-18 2014-04-02 株式会社ニコン・トリンブル 測量機
CN104819259A (zh) * 2015-05-05 2015-08-05 中国科学院国家天文台南京天文光学技术研究所 适用于南极望远镜的低能耗高精度传动系统
CN205101513U (zh) * 2015-11-19 2016-03-23 中国航空工业集团公司北京航空制造工程研究所 一种齿轮消隙及预紧机构
CN105864397A (zh) * 2016-05-03 2016-08-17 常州机电职业技术学院 消隙斜齿圆柱齿轮

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1089025A (en) * 1965-09-30 1967-11-01 Bradley Ltd G & E Improvements in or relating to epicyclic gear trains
JP5461126B2 (ja) * 2009-09-18 2014-04-02 株式会社ニコン・トリンブル 測量機
CN201796232U (zh) * 2010-09-03 2011-04-13 天津海鸥表业集团有限公司 计时机械装置的齿隙补偿机构
CN102029531A (zh) * 2010-10-22 2011-04-27 大连华根机械有限公司 具有双蜗轮蜗杆消隙机构的回转工作台驱动装置
CN104819259A (zh) * 2015-05-05 2015-08-05 中国科学院国家天文台南京天文光学技术研究所 适用于南极望远镜的低能耗高精度传动系统
CN205101513U (zh) * 2015-11-19 2016-03-23 中国航空工业集团公司北京航空制造工程研究所 一种齿轮消隙及预紧机构
CN105864397A (zh) * 2016-05-03 2016-08-17 常州机电职业技术学院 消隙斜齿圆柱齿轮

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107202693A (zh) * 2017-06-08 2017-09-26 中国科学院国家天文台南京天文光学技术研究所 检测南极大口径望远镜机械消隙失效故障的设备及其方法
CN107202693B (zh) * 2017-06-08 2019-11-26 中国科学院国家天文台南京天文光学技术研究所 检测南极大口径望远镜机械消隙失效故障的设备及其方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103802813B (zh) 助力器及制动系统
CN112660234A (zh) 一种商用车双电机线控转向系统
CN106594186A (zh) 一种用于直升机的分扭传动减速装置
CN106402279A (zh) 南极望远镜的低能耗冗余电机备份多级齿轮消隙传动装置
CN110649756A (zh) 一种基于级联式行星滚柱丝杠副的多余度全电作动装置
CN203009774U (zh) 一种双电机消隙传动机构
CN102862599A (zh) 电动助力转向系统
CN202326988U (zh) 一种消除旋转限位开关齿轮回程误差的结构
CN104776165A (zh) 一种电动马达式主动稳定杆
CN109163625B (zh) 冗余驱动式的多重安全裕度舵机
CN112855887B (zh) 一种车辆电子制动变拉力驱动器
CN109334755B (zh) 一种用于线控转向系统的转向盘总成
CN112901695A (zh) 一种具有非对称阻尼特性电磁减振器及非对称特性设计方法
CN103395411B (zh) 用于电动汽车的驻车系统
CN106014491A (zh) 一种新型攻角可变式涡扇发动机叶片调整机构
US11465673B2 (en) Motor-assisted steering ball-screw
CN204659493U (zh) 汽车座椅高度调节装置
CN204312683U (zh) 一种可减少侧隙的双重齿轮系机构
US6978860B2 (en) Method and system for electric power steering
CN103277479A (zh) 机械驻车的二档纯电动汽车减速器
CN203348464U (zh) 机械驻车的二档纯电动汽车减速器及其电动汽车
CN203020371U (zh) 一种融合电动助力转向的主动转向系统
CN207860249U (zh) 智能汽车方向盘转向机构
CN202790485U (zh) 一种自动变速器驻车系统中的推杆驱动装置
RU2466060C2 (ru) Электропривод управления рулевыми поверхностями летательных аппаратов

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20170215