CN113418421B - 一种机载光电稳瞄系统的内外万向架刚性连接机构 - Google Patents

Abstract

本发明属于光电系统技术领域，公开了一种机载光电稳瞄系统的内外万向架刚性连接机构，与传统“回”字型两轴四框架光电稳瞄系统的内万向架和外万向架连接方式不同，该机构通过内俯仰轴系和外俯仰轴系嵌套设计，实现内万向架和外万向架之间俯仰轴系体积紧凑压缩与俯仰轴系减重，并将减振器挪至外万向架与载机连接处，实现万向架结构整体隔振。与传统的内置减振器“回”字型两轴四框架万向架相比，本发明能够有效压缩内外俯仰轴系占用体积，在给定的系统外形尺寸下，增大内俯仰万向架内腔光学传感器设计空间，进一步提升光电系统光学传感器性能；本发明还能提高万向架结构刚度特性，进一步提升系统机电控制性能。

Description

一种机载光电稳瞄系统的内外万向架刚性连接机构

技术领域

本发明属于光电系统技术领域，涉及一种机载光电稳瞄系统的内外万向架刚性连接机构。

背景技术

万向架作为机载光电稳瞄系统重要结构组成部分，起到提供光学传感器支撑平台、实现系统方位/俯仰回转运动等作用。目前国内外中低速固定翼飞机装备的光电稳瞄系统，普遍采用两轴四框架的结构形式，外万向架用于粗跟踪，通过减振器和密封设计为内万向架提供良好的工作环境，内万向架用于稳定精度控制。

光电传感器作为光电稳瞄系统的核心，性能指标的提高需要系统为其提供更多的设计空间。传统的“回”字型两轴四框架万向架结构，外万向架与内万向架之间通过外俯仰到内俯仰轴系实现过渡。外万向架与内万向架之间采用减振器弹性连接，导致外俯仰轴系与内俯仰轴系分离设计，造成减振器、内外俯仰轴系、内外万向架占用了左右两侧大量的设计空间，同时考虑振动/冲击时减振器带来的弹性变形，光学传感器设计时需要预留足够的晃动空间，这些都导致光学传感器设计空间受限，限制传感器性能的进一步提高，因此如何提高框架结构设计的紧凑性是结构设计人员急需解决的问题。

发明内容

(一)发明目的

本发明的目的是：以“回”字型两轴四框架形式的机载光电稳瞄系统为基础，提出一种内外万向架刚性连接机构，该机构减小内外万向架和俯仰轴系左右侧占用的设计空间，并通过减振器外置设计，实现在给定的系统外形尺寸下为万向架内部光学传感器提供更大的设计空间，并且提高内外万向架的连接刚度。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供一种机载光电稳瞄系统的内外万向架刚性连接机构，包括嵌套式左俯仰轴组件和嵌套式右俯仰轴组件，其内部均包含俯仰内轴、俯仰中间轴、俯仰外轴。

其中，俯仰内轴与俯仰中间轴之间有内俯仰轴承作为支撑，俯仰中间轴与俯仰外轴之间有外俯仰轴承作为支撑。俯仰内轴与俯仰中间轴之间有内俯仰驱动电机，俯仰中间轴与俯仰外轴之间有外俯仰驱动电机。驱动电机提供动力，通过轴承支撑，实现俯仰内轴与俯仰中间轴、俯仰中间轴与俯仰外轴之间绕俯仰轴相对转动。

通过本发明的嵌套式左俯仰轴组件和嵌套式右俯仰轴组件，可实现内俯仰万向架、外俯仰万向架、外方位万向架与嵌套式轴系之间紧凑连接，同时实现内俯仰万向架与外俯仰万向架、外俯仰万向架与外方位万向架之间绕俯仰轴相对转动。

本发明将减振器外置，减振器安装于外方位法兰与飞机平台之间，实现机载光电稳瞄系统整体隔振。

(三)有益效果

上述技术方案所提供的机载光电稳瞄系统的内外万向架刚性连接机构，所涉及的机载光电稳瞄系统适用于中低速固定翼飞机平台，其有益成果有以下两点：

(1)本发明的内外万向架刚性连接机构，能够实现内外万向架和嵌套式俯仰轴系结构体积紧凑压缩，较比传统的“回”字型两轴四框架结构形式，使光电稳瞄系统在给定的外形体积包络内，为光学传感器提供更多的设计空间，进一步提高光学传感器性能，从而提升光电稳瞄系统作战能力。

(2)本发明的内外万向架刚性连接机构，实现内外万向架和嵌套式俯仰轴系刚性组合，提高光电稳瞄系统万向架整体连接刚性，进而提升系统伺服控制性能。

附图说明

图1是本发明内外万向架系统简图。

图2是本发明刚性连接机构组成简图。

图3是本发明内外万向架及刚性连接机构系统剖视图。

图4是图1中嵌套式左俯仰轴组件3剖视图。

图5是图1中嵌套式右俯仰轴组件4剖视图。

具体实施方式

为使本发明的目的、内容和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。

根据图1所示，本发明机载光电稳瞄系统的内外万向架刚性连接机构包括同轴相对布置的嵌套式左俯仰轴组件3和嵌套式右俯仰轴组件4，内俯仰万向架1、外俯仰万向架2、外方位万向架5由内至外嵌套且均与嵌套式左俯仰轴组件3、嵌套式右俯仰轴组件4连接；嵌套式左俯仰轴组件3和嵌套式右俯仰轴组件4的中心轴线形成俯仰轴，内俯仰万向架1与外俯仰万向架2之间能够绕俯仰轴相对转动，外俯仰万向架2与外方向万向架5之间能够绕俯仰轴相对转动；外方位万向架5通过方位轴系连接外方位法兰6，外方位万向架5能够绕方位轴系相对转动，外方位法兰6通过金属减振器7与飞机平台8连接。

根据图2至图4所示，嵌套式左俯仰轴组件3包括：左俯仰内轴3-1、左俯仰中间轴3-2、左俯仰外轴3-3、左俯仰内轴承3-4、左俯仰外轴承3-5、内俯仰电机3-6、左俯仰内轴调整垫片3-7、左俯仰外轴调整垫片3-8、左俯仰动密封装置3-9。左俯仰内轴3-1、左俯仰中间轴3-2、左俯仰外轴3-3由内至外依次嵌套布置，左俯仰内轴3-1和左俯仰中间轴3-2之间设置左俯仰内轴承3-4，左俯仰中间轴3-2和左俯仰外轴3-3之间设置左俯仰外轴承3-5，实现三者之间能够绕俯仰轴相对转动。

嵌套式右俯仰轴组件4包括：右俯仰内轴4-1、右俯仰中间轴4-2、右俯仰外轴4-3、右俯仰内轴承4-4、右俯仰外轴承4-5、右俯仰内轴调整垫片4-6、右俯仰外轴调整垫片4-7、右俯仰动密封装置4-8、右俯仰小锥齿轮4-9、外俯仰电机4-10。右俯仰内轴4-1、右俯仰中间轴4-2、右俯仰外轴4-3由内至外依次嵌套布置，右俯仰内轴4-1、右俯仰中间轴4-2之间设置右俯仰内轴承4-4，右俯仰中间轴4-2、右俯仰外轴4-3之间设置右俯仰外轴承4-5，实现三者之间能够绕俯仰轴相对转动。

根据图2所示，左俯仰内轴承3-4和右俯仰内轴承4-4作为内俯仰万向架1与外俯仰万向架2之间的承载过渡，以保证内俯仰万向架1能够相对外俯仰万向架2绕俯仰轴转动。左俯仰外轴承3-5和右俯仰外轴承4-5作为外俯仰万向架2与外方位万向架5之间的承载过渡，以保证外俯仰万向架2能够相对外方位万向架5绕俯仰轴转动。

根据图4所示，左俯仰内轴3-1与内俯仰万向架1连接面之间垫有左俯仰内轴调整垫片3-7，其目的是为了保证内俯仰万向架1与外俯仰万向架2之间左右等间隙装配。左俯仰内轴3-1与左俯仰内轴承3-4的内圈固定。左俯仰中间轴3-2与左俯仰内轴承3-4的外圈固定，左俯仰中间轴3-2与左俯仰外轴承3-5的内圈固定。左俯仰中间轴3-2与外俯仰万向架2固定。左俯仰外轴3-3与左俯仰外轴承3-5的外圈固定。左俯仰外轴3-3与外方位万向架5连接面之间垫有左俯仰外轴调整垫片3-8，其目的是为了保证外俯仰万向架2和外方位万向架5之间左右等间隙装配。左俯仰外轴3-3与左俯仰中间轴3-2能够相对转动，在两者之间安装左俯仰动密封装置3-9保证相对转动时密封要求。内俯仰电机3-6的内圈与左俯仰内轴3-1固定，内俯仰电机3-6的外圈与左俯仰中间轴3-2固定。内俯仰电机3-6作为动力输入，实现内俯仰万向架1相对外俯仰万向架2绕俯仰轴相对转动。

根据图5所示，右俯仰内轴4-1与内俯仰万向架1连接面之间垫有右俯仰内轴调整垫片4-6，其目的是为了保证内俯仰万向架1与外俯仰万向架2之间左右等间隙装配。右俯仰内轴4-1与右俯仰内轴承4-4的内圈固定。右俯仰中间轴4-2与右俯仰内轴承4-4的外圈固定，右俯仰中间轴4-2与右俯仰外轴承4-5的内圈固定。右俯仰中间轴4-2与外俯仰万向架2固定。右俯仰外轴4-3与右俯仰外轴承4-5的外圈固定。右俯仰外轴4-3与外方位万向架5连接面之间垫有右俯仰外轴调整垫片4-7，其目的是为了保证外俯仰万向架2和外方位万向架5之间左右等间隙装配。右俯仰外轴4-3与右俯仰中间轴4-2能够相对转动，在两者之间安装右俯仰动密封装置4-8保证相对转动时密封要求。右俯仰中间轴4-2是大锥齿轮轴，右俯仰小锥齿轮4-9与右俯仰中间轴4-2啮合，右俯仰小锥齿轮4-9与外俯仰电机4-10转子部分固定。外俯仰电机4-10作为动力输入，使右俯仰小锥齿轮4-9带动右俯仰中间轴4-2转动，实现外俯仰万向架2相对外方位万向架5绕俯仰轴相对转动。

由上述技术方案可以看出，本发明能够有效压缩内外俯仰轴系占用体积，在给定的系统外形尺寸下，增大内俯仰万向架内腔光学传感器设计空间，进一步提升光电系统光学传感器性能，还能提高万向架结构刚度特性，进一步提升系统机电控制性能。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种机载光电稳瞄系统的内外万向架刚性连接机构，其特征在于，包括同轴相对布置的嵌套式左俯仰轴组件（3）和嵌套式右俯仰轴组件（4），内俯仰万向架（1）、外俯仰万向架（2）、外方位万向架（5）由内至外嵌套且均与嵌套式左俯仰轴组件（3）、嵌套式右俯仰轴组件（4）连接；嵌套式左俯仰轴组件（3）和嵌套式右俯仰轴组件（4）的中心轴线形成俯仰轴，内俯仰万向架（1）与外俯仰万向架（2）之间能够绕俯仰轴相对转动，外俯仰万向架（2）与外方向万向架（5）之间能够绕俯仰轴相对转动；外方位万向架（5）通过方位轴系连接外方位法兰（6），外方位万向架（5）能够绕方位轴系相对转动，外方位法兰（6）通过金属减振器（7）与飞机平台（8）连接；

所述嵌套式左俯仰轴组件（3）包括：左俯仰内轴（3-1）、左俯仰中间轴（3-2）、左俯仰外轴（3-3）、左俯仰内轴承（3-4）、左俯仰外轴承（3-5），左俯仰内轴（3-1）、左俯仰中间轴（3-2）、左俯仰外轴（3-3）由内至外依次嵌套布置，左俯仰内轴（3-1）和左俯仰中间轴（3-2）之间设置左俯仰内轴承（3-4），左俯仰中间轴（3-2）和左俯仰外轴（3-3）之间设置左俯仰外轴承（3-5），实现三者之间能够绕俯仰轴相对转动；

所述嵌套式左俯仰轴组件（3）还包括：内俯仰电机（3-6），内俯仰电机（3-6）的内圈与左俯仰内轴（3-1）固定，内俯仰电机（3-6）的外圈与左俯仰中间轴（3-2）固定，内俯仰电机（3-6）作为动力输入，实现内俯仰万向架（1）相对外俯仰万向架（2）绕俯仰轴相对转动。

2.如权利要求1所述的机载光电稳瞄系统的内外万向架刚性连接机构，其特征在于，所述嵌套式左俯仰轴组件（3）还包括：左俯仰内轴调整垫片（3-7）、左俯仰外轴调整垫片（3-8）、左俯仰动密封装置（3-9）；左俯仰内轴（3-1）与内俯仰万向架（1）连接面之间垫设左俯仰内轴调整垫片（3-7），左俯仰外轴（3-3）与外方位万向架（5）连接面之间垫设左俯仰外轴调整垫片（3-8），左俯仰外轴（3-3）与左俯仰中间轴（3-2）之间安装左俯仰动密封装置（3-9）。

3.如权利要求2所述的机载光电稳瞄系统的内外万向架刚性连接机构，其特征在于，所述嵌套式右俯仰轴组件（4）包括：右俯仰内轴（4-1）、右俯仰中间轴（4-2）、右俯仰外轴（4-3）、右俯仰内轴承（4-4）、右俯仰外轴承（4-5），右俯仰内轴（4-1）、右俯仰中间轴（4-2）、右俯仰外轴（4-3）由内至外依次嵌套布置，右俯仰内轴（4-1）、右俯仰中间轴（4-2）之间设置右俯仰内轴承（4-4），右俯仰中间轴（4-2）、右俯仰外轴（4-3）之间设置右俯仰外轴承（4-5），实现三者之间能够绕俯仰轴相对转动。

4.如权利要求3所述的机载光电稳瞄系统的内外万向架刚性连接机构，其特征在于，所述嵌套式右俯仰轴组件（4）还包括：右俯仰内轴调整垫片（4-6）、右俯仰外轴调整垫片（4-7）、右俯仰动密封装置（4-8），右俯仰内轴（4-1）与内俯仰万向架（1）连接面之间垫设右俯仰内轴调整垫片（4-6），右俯仰外轴（4-3）与外方位万向架（5）连接面之间垫设右俯仰外轴调整垫片（4-7），右俯仰外轴（4-3）与右俯仰中间轴（4-2）之间安装右俯仰动密封装置（4-8）。

5.如权利要求4所述的机载光电稳瞄系统的内外万向架刚性连接机构，其特征在于，所述嵌套式右俯仰轴组件（4）还包括：右俯仰小锥齿轮（4-9）、外俯仰电机（4-10），右俯仰中间轴（4-2）是大锥齿轮轴，右俯仰小锥齿轮（4-9）与右俯仰中间轴（4-2）啮合，右俯仰小锥齿轮（4-9）与外俯仰电机（4-10）转子部分固定；外俯仰电机（4-10）作为动力输入，使右俯仰小锥齿轮（4-9）带动右俯仰中间轴（4-2）转动，实现外俯仰万向架（2）相对外方位万向架（5）绕俯仰轴相对转动。

6.如权利要求5所述的机载光电稳瞄系统的内外万向架刚性连接机构，其特征在于，所述左俯仰内轴（3-1）与左俯仰内轴承（3-4）的内圈固定，左俯仰中间轴（3-2）与左俯仰内轴承（3-4）的外圈固定，左俯仰中间轴（3-2）与左俯仰外轴承（3-5）的内圈固定，左俯仰中间轴（3-2）与外俯仰万向架（2）固定，左俯仰外轴（3-3）与左俯仰外轴承（3-5）的外圈固定。

7.如权利要求6所述的机载光电稳瞄系统的内外万向架刚性连接机构，其特征在于，所述右俯仰内轴（4-1）与右俯仰内轴承（4-4）的内圈固定，右俯仰中间轴（4-2）与右俯仰内轴承（4-4）的外圈固定，右俯仰中间轴（4-2）与右俯仰外轴承（4-5）的内圈固定；右俯仰中间轴（4-2）与外俯仰万向架（2）固定；右俯仰外轴（4-3）与右俯仰外轴承（4-5）的外圈固定。

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