CN110304229B - 一种两级机械传动结构的船用舵机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种两级机械传动结构的船用舵机，属于船舶技术领域，包括依次连接的驱动装置、减速器和舵杆，以及支座；减速器包括第一级减速器和第二级减速器；第一级减速器采用销轴式输出的摆线行星传动；第二级减速器为2K‑V型摆线行星传动；第一级减速器的输出端盘与第二级减速器的输入轴以及中心轮为一体化设计；第一级减速器中的行星架和第二级减速器中的输出行星架的支撑轴承采用交错滚子轴承且其外圈集成在针齿壳上，内圈集成在对应的端盘上；第一级减速器中的输入曲柄轴和第二级减速器中的输出曲柄轴上的双偏心支撑轴承为满装圆柱滚子轴承。本装置可直接承受扭矩、轴向载荷和弯曲载荷的综合作用，抗冲击能力强，且结构紧凑、传动速比大、传动效率高。

Description

一种两级机械传动结构的船用舵机

技术领域

本发明属于船舶技术领域，涉及一种两级机械传动结构的船用舵机。

背景技术

船舶控制系统中，船舶的航向控制是最基本的控制要求。为了实现船舶的转向，一般在舵的上方设置舵机。现有舵机为承受轴向载荷和平衡轴向冲击，需要安装缓冲橡皮，缓冲机架等结构，使得机构冗杂；此外，现有的液压舵机效率偏低，所需功耗大，对电机要求较高。

发明内容

有鉴于此，本申请的目的在于提供一种两级机械传动结构的船用舵机，可直接承受扭矩、轴向载荷和弯曲载荷的综合作用，抗冲击能力强，且结构紧凑、传动速比大、传动效率高。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种两级机械传动结构的船用舵机，包括依次连接的驱动装置、减速器和舵杆，以及支座，所述驱动装置固定在支座上；所述减速器包括第一级减速器和第二级减速器；所述第一级减速器采用销轴式输出的摆线行星传动；所述第二级减速器为2K-V型摆线行星传动；第一级减速器中的行星架与第二级减速器中的中心轴固定连接；第二级减速器中的输出行星架与舵杆连接。

可选地，第一级减速器中的行星架和/或第二级减速器中的输出行星架的支撑轴承的外圈集成在针齿壳上，内圈集成在对应的端盘上。

可选地，第一级减速器中的行星架和/或第二级减速器中的输出行星架的支撑轴承为交错滚子轴承。

可选地，第一级减速器中的输入曲柄轴和/或第二级减速器中的输出曲柄轴上的双偏心支撑轴承为满装圆柱滚子轴承。

可选地，第二级减速器中的中心轮集成在第二级减速器中的中心轴上。

可选地，第一级减速器中的行星架包括输入端盘、输出端盘和柱销；所述柱销的一端与输入端盘螺纹连接，另一端与输出端盘固定连接；所述输出端盘集成在第二级减速器中的中心轴上。

可选地，所述驱动装置为电机。

本发明的有益效果在于：

1.本发明公开的一种两级机械传动结构的船用舵机，销轴式输出的摆线行星传动和2K-V行星减速器的输出机构均采用与减速器一体化设计的交错圆柱滚子轴承支撑结构，可直接承受扭矩、轴向载荷和弯曲载荷的综合作用，抗冲击能力强，且省去了平衡舵杆与减速器之间的轴向力和冲击载荷的支架，结构简单紧凑。

2.本发明公开的一种两级机械传动结构的船用舵机，销轴式输出的摆线行星传动和2K-V行星减速器的曲柄轴上的双偏心支撑轴承均采用一体化设计的满装圆柱滚子轴承结构，提高了舵机的使用寿命，且结构更加紧凑。

3.本发明公开的一种两级机械传动结构的船用舵机，销轴式输出的摆线行星传动的输出端盘与2K-V行星减速器的输入中心齿轮一体化设计，简化了两级减速器之间的联结结构。

4.本发明公开的一种两级机械传动结构的船用舵机，销轴式输出的摆线行星传动与2K-V行星减速器均采用了少齿差行星传动机构，均有单级速比大的特点，两者组合使用，可简单实现极大速比(传动速比3000以上)的传动效果。

5.本发明公开的一种两级机械传动结构的船用舵机，销轴式输出的摆线行星传动与2K-V行星减速器均为机械传动结构，与液压舵机相比，传动效率高。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：

图1为本发明一种两级机械传动结构的船用舵机在舰船上的安装示意图；

图2为本发明一种两级机械传动结构的船用舵机的结构示意图。

附图标记：舵机1、船体2、舵叶3、舵杆4、螺旋桨5、电机6、第一连接端盘7、输入转臂轴承8、输入端盘9、第一输入摆线轮10、第二输入摆线轮11、输入针齿壳12、中心轴13、行星轮14、输出转臂轴承15、第一输出摆线轮16、第二输出摆线轮17、输出针齿壳18、第二连接端盘19、第二级减速器的输出端盘20、舵轴21、第一圆锥滚子轴承22、第二圆锥滚子轴承23、键24、第一交错滚子轴承25、第二交错滚子轴承26、柱销27、销套28、第三圆锥滚子轴承29、第四圆锥滚子轴承30、第三交错滚子轴承31、第四交错滚子轴承32、第一密封圈33、第二密封圈34、缓冲垫35、满装圆柱滚子轴承36。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

请参阅图2，一种两级机械传动结构的船用舵机1，包括依次连接的驱动装置、减速器和舵杆4，以及支座，驱动装置固定在支座上，驱动装置为电机；减速器包括第一级减速器和第二级减速器；第一级减速器采用销轴式输出的摆线行星传动；第二级减速器为2K-V型摆线行星传动；第一级减速器中的行星架与第二级减速器中的中心轴13固定连接；第二级减速器中的输出行星架与舵杆4连接；用于支撑第一级减速器中的行星架和第二级减速器中的输出行星架的轴承为交错滚子轴承，交错滚子轴承的外圈集成在针齿壳上，内圈集成在对应的端盘上；第一级减速器中的输入曲柄轴和/或第二级减速器中的输出曲柄轴上的双偏心支撑轴承为满装圆柱滚子轴承36，且轴承的外圈集成在摆线轮上，内圈集成在对应的曲柄轴上；第二级减速器中的中心轮集成在第二级减速器中的中心轴13上；第一级减速器中的行星架包括输入端盘9、输出端盘和柱销27；柱销27的一端与输入端盘9螺纹连接，另一端与输出端盘固定连接；输出端盘集成在第二级减速器中的中心轴13上。

本实施例中，第二级减速器包括一级行星齿轮机构和少齿差行星齿轮机构；一级行星齿轮机构包括与第一行星架固定连接的中心轴13和设置在中心轴13上的中心轮，以及与中心轮啮合的的行星轮14；少齿差行星齿轮机构包括与行星轮14固定连接的输出曲柄轴、绕输出曲柄轴转动的输出摆线轮和与输出摆线轮啮合的输出针齿壳18，以及输出行星架。

本实施例中的输入曲柄轴为输入转臂轴承8，输出曲柄轴为输出转臂轴承15，第二级减速器的输出端盘20为输出行星架。

本实施例中，第一交叉滚子轴承25的外圈集成在输入针齿壳12上，内圈集成在输入端盘9上；第二交叉滚子轴承26的外圈集成在输入针齿壳12上，内圈集成在第一级减速器中的输出端盘上；第三交叉滚子轴承31的外圈集成在输出针齿壳18上，内圈集成在第二级减速器的输入端盘上；第四交叉滚子轴承32的外圈集成在输出针齿壳18上，内圈集成在输出端盘20上。

本装置在舰船上的安装位置如图1所示，舵机1安装在船体2上，舵机1通过舵杆4与舵叶3相连，舵叶3通过舵机1与船体相连，螺旋桨5与船体相连，螺旋桨5提供船体前进的动力，舵叶3操控船体行进的方向，舵叶3摆动便可实现船体的转弯。

本实施例的具体安装过程如下：本装置的零部件包括电机6、第一连接端盘7、输入转臂轴承8、输入端盘9、第一输入摆线轮10、第二输入摆线轮11、输入针齿壳12、中心轴13、行星轮14、输出转臂轴承15、第一输出摆线轮16、第二输出摆线轮17、输出针齿壳18、第二连接端盘19、第二级减速器的输出端盘20、舵轴21。电机6通过螺钉固定在第一连接端盘7上，第一连接端盘7、输入针齿壳12、第二连接端盘19通过螺钉连接在一起，输入转臂轴承8竖直放置，两端安装第一圆锥滚子轴承22、第二圆锥滚子轴承23，并通过孔用弹性挡圈轴向定位，电机输出端与输入转臂轴承通过键24连接，输入转臂轴承8上安装第一输入摆线轮10、第二输入摆线轮11，输入针齿壳12的内圈针齿与第一输入摆线轮10、第二输入摆线轮11啮合，输入针齿壳12两端通过第一交错滚子轴承25、第二交错滚子轴承26支撑，输入端盘9通过螺钉与柱销27连接在一起；柱销27一端安装销套28，另一端安装在中心轴13上的第一级减速器的输出端盘上，实现周向定位；中心轴13一端设有直齿齿轮，与行星轮14啮合，输出转臂轴承15竖直放置，两端通过第三圆锥滚子轴承29、第四圆锥滚子轴承30支撑，行星轮14通过轴用弹性挡圈固定在输出转臂轴承15上，输出转臂轴承15上安装第一输出摆线轮16、第二输出摆线轮17，输出针齿壳18的内圈针齿与第一输出摆线轮16、第二输出摆线轮17啮合，第二连接端盘19与输出针齿壳18通过螺钉固定，输出针齿壳18两端通过第三交错滚子轴承31、第四交错滚子轴承32支撑，舵轴21通过螺钉与第二级减速器的输出端盘20连接。

中心轴13与中心轮一体成型。销轴27有八根，以输入转臂轴承8为中心按圆周阵列。输出转臂轴承15与行星轮14所组成的构件共有3个，且3个构件以中心轴13为中心按圆周阵列。输入转臂轴承8与输出转臂轴承15处采用满装滚子，即采用第一圆锥滚子轴承22、第二圆锥滚子轴承23、第三圆锥滚子轴承29、第四圆锥滚子轴承30。中心轴13与输入针齿壳12之间设有第一密封圈33，第二级减速器的输出端盘20与输出针齿壳18之间设有第二密封圈34，第二级减速器的输出端盘20与舵轴21之间设有缓冲垫35。

本实施例中，基于摆线针轮传动的船用舵机的工作过程为：电机6驱动输入转臂轴承8，使第一输入摆线轮10、第二输入摆线轮11产生偏心运动，当输入针齿壳12固定时，第一输入摆线轮10、第二输入摆线轮11一边绕输入转臂轴承8公转，一边绕转动支架自转，通过转动支架将运动传递给中心轴13，中心轴13将运动传递给3个行星轮14，行星轮14将运动传递给输出转臂轴承15，使第一输出摆线轮16、第二输出摆线轮17产生偏心运动，当输出针齿壳18固定时，第一输出摆线轮16、第二输出摆线轮17通过第三圆锥滚子轴承29、第四圆锥滚子轴承30，将第一输出摆线轮16、第二输出摆线轮17的角速度传递给第二级减速器的输出端盘20，第二级减速器的输出端盘20再将运动传递给舵杆21，即完成了从电机6到舵杆4的大传动比减速传动。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.一种两级机械传动结构的船用舵机，包括依次连接的驱动装置、减速器和舵杆，以及支座，所述驱动装置固定在支座上，其特征在于：

所述减速器包括第一级减速器和第二级减速器；

所述第一级减速器采用销轴式输出的摆线行星传动；

所述第二级减速器为2K-V型摆线行星传动；

第一级减速器中的行星架与第二级减速器中的中心轴固定连接；

第二级减速器中的输出行星架与舵杆连接；

第一级减速器中的行星架和/或第二级减速器中的输出行星架的支撑轴承为交错滚子轴承，支撑轴承的外圈集成在针齿壳上，内圈集成在对应的端盘上。

2.根据权利要求1所述的一种两级机械传动结构的船用舵机，其特征在于：第一级减速器中的输入曲柄轴和/或第二级减速器中的输出曲柄轴上的双偏心支撑轴承为满装圆柱滚子轴承。

3.根据权利要求1所述的一种两级机械传动结构的船用舵机，其特征在于：第二级减速器中的中心轮集成在第二级减速器中的中心轴上。

4.根据权利要求1所述的一种两级机械传动结构的船用舵机，其特征在于：第一级减速器中的行星架包括输入端盘、输出端盘和柱销；所述柱销的一端与输入端盘螺纹连接，另一端与输出端盘固定连接；所述输出端盘集成在第二级减速器中的中心轴上。

5.根据权利要求1～4任一所述的一种两级机械传动结构的船用舵机，其特征在于：所述驱动装置为电机。

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