CN114337086B - 一种机械双余度旋转电作动器 - Google Patents
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Abstract
本发明属于机电作动器技术领域，公开了一种机械双余度旋转电作动器，包括：第一电机、第一壳体、第一蜗杆、第一蜗轮、第二电机、第二壳体、第二蜗杆、第二蜗轮；第一蜗轮和第二蜗轮分别设置在第一壳体和第二壳体内；且第一蜗轮和第二蜗轮固连；第一壳体和第二壳体外侧面均设有电机固定台；第一电机和第二电机分别固定在第一壳体和第二壳体的固定台上，第一壳体和第二壳体内均设有传动齿轮系；第一电机通过传动齿轮系驱动第一蜗杆，第一蜗杆设置在第一壳体内且驱动第一蜗轮；第二电机通过传动齿轮系驱动第二蜗杆，第二蜗杆设置在第二壳体内且驱动第二蜗轮。
Description
技术领域
本发明属于机电作动器技术领域，特别涉及一种机械双余度旋转电作动器。
背景技术
机电作动器(EMA)广泛应用于航空航天、船舶、车辆等各类工业领域，在航空航天上的应用要求极高的可靠性。机电伺服传动机构是机电作动器的重要组成部分，功能是实现从伺服电动机到负载之间的减速、增大扭矩和改变旋转方向等作用，是伺服电动机动力和运动传递及转换的核心部件。目前所应用的机电作动器中机电伺服传动机构普遍缺乏机械余度，减速传动环节中存在单点故障，不利于机电作动器可靠性的提高。
发明内容
本发明的目的：提出一种机械双余度旋转电作动器，方式简洁、可靠性高、集成度高，适用于短时工作、可靠性要求高、需求大输出扭矩的旋转作动机构。
本发明的技术方案：
一种机械双余度旋转电作动器，包括：第一电机、第一壳体、第一蜗杆、第一蜗轮、第二电机、第二壳体、第二蜗杆、第二蜗轮；
所述第一蜗轮和第二蜗轮分别设置在第一壳体和第二壳体内；且第一蜗轮和第二蜗轮固连；
第一壳体和第二壳体外侧面均设有电机固定台；第一电机和第二电机分别固定在第一壳体和第二壳体的固定台上，
第一壳体和第二壳体内均设有传动齿轮系；
第一电机通过传动齿轮系驱动第一蜗杆，第一蜗杆设置在第一壳体内且驱动第一蜗轮；第二电机通过传动齿轮系驱动第二蜗杆，第二蜗杆设置在第二壳体内且驱动第二蜗轮。
进一步，所述电作动器还包括：第一减速器、第二减速器；
第一电机与第一减速器串联后固定在第一壳体固定台上，第二电机和第二减速器串联后固定在第二壳体固定台上；
第一电机通过第一减速器和传动齿轮系驱动第一蜗杆；第二电机通过第二减速器和传动齿轮系驱动第二蜗杆。
进一步，所述第一壳体和第二壳体上均设有连接耳片用于与被驱动结构连接。
进一步，第一减速器和第一电机与第二减速器和第二电机关于两蜗轮中心平面对称。
进一步，第一壳体与第二壳体结构相同且第一壳体与第二壳体反对称布置。
进一步，第一壳体和第二壳体上均设置有调整垫片；
固定在第一壳体上的调整垫片与第二壳体接触，固定在第二壳体上的调整垫片与第一壳体接触；
通过调节调整垫片的厚度以调节双余度旋转电作动器的机械零位。
进一步，第一蜗轮与第二蜗轮通过同一空心轴固连。
进一步，蜗轮蜗杆配合可替换为斜齿轮蜗杆配合。
本发明的有益效果：本发明通过利用蜗轮蜗杆单向传动反向自锁的特性，结合并联蜗轮设计，实现了机电作动器的完全机械双余度，主要技术优点特点如下：
机械双余度旋转电作动器，任一单一余度具有故障-锁死的机械特性，正常工作时两机械余度共同工作按额定功率和速率速率输出旋转运动，单余度故障时另一余度正常工作，输出载荷不变，功率速率减半，旋转动作仍然能够完成，保证工作可靠。
附图说明
图1为机械双余度电作动器零件爆炸图；
图2为机械双余度电作作动器止动垫片示意图；
图3为机械双余度电作动器与被驱动部件连接示意图；
图4为机械双余度电作动器中心平面对称示意图；
图5为机械双余度电作动器反对称布置示意图；
图6为机械双余度电作动器整体结构示意图；
图7为并联涡轮示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1和图6所示，一种机械双余度旋转电作动器由如下部分组成：
第一电机1、第一减速器2、第一壳体3、第一蜗杆4、第二电机9、第二减速器8、第二壳体7、第二蜗杆6、并联蜗轮5。
本机械双余度电作动器装配关系及工作过程如下：
如图7所示，并联蜗轮5上第一蜗轮501与第一蜗杆4配合，并联蜗轮5上第二蜗轮502与第二蜗杆6配合，共同装配于第一壳体3及第二壳体7内。第一电机1与第一减速器2串联安装于第一壳体3上，第一壳体3内含传动齿轮系，能将第一减速器2的旋转输出传递到第一蜗杆4上。第二电机9与第二减速器8串联安装于第二壳体7上，第二壳体7内含传动齿轮系，能将二减速器8的旋转输出传递到第二蜗杆6上。
如图2所示，第一壳体3及第二壳体7上分别包含可调节调整垫片301和可调节调整垫片701。
第一电机1工作，通过第二减速器2、第一壳体3内传动齿轮系驱动第一蜗杆4旋转，进而驱动第一蜗杆4、第一壳体3、第二减速器2以及第一电机1组合体绕并联蜗轮5旋转。
第二电机9工作，通过第二减速器8、第二壳体7内传动齿轮系驱动第二蜗杆6旋转，进而驱动第二蜗杆6、第二壳体7、第一减速器8以及第二电机9组合体绕并联蜗轮5旋转。
第一电机1和第二电机9任一工作，都能使第一壳体3与第二壳体7及相应组合体发生相对转动，第一电机1和第二电机9同时工作，则相对转动速度翻倍。
当作动器单独一个余度发生故障不能主动输出扭矩和旋转运动时，由于蜗轮蜗杆传动的单向自锁特性，该余度会锁死在故障位置，由另一个余度独立完成旋转输出。
第一电机1通过第一减速器2与第一壳体3相连，进而通过第一壳体3内传动齿轮系驱动蜗杆旋转，设置第一减速器2的目的是为了缓解电机输出扭矩小与旋转作动器输出扭矩需求大的矛盾,若工程实际允许采用大扭矩电机且蜗轮蜗杆能提供足够的减速比，则可省去第二减速器2，由第一电机1直接驱动第一蜗杆4。第二减速器9同理。
如图2所示，第一壳体3与第二壳体7上分别安装有可调节厚度的调整垫片301和调整垫片701。通过调节调整垫片301和调整垫片701的厚度可以调节旋转作动器的机械零位，并能让止动载荷在作动器的两对止动配合面间平均分配，改善壳体受力状态。作动器两对止动面配合如图5所示。
如图3所示，机械双余度作动器与被驱动部件的安装连接方式为，余度一通过并联蜗轮5中空轴及第一壳体3安装孔与被驱动部件连接，余度二通过并联蜗轮5中空轴及第二壳体7安装孔与被驱动部件连接。
第一减速器2和第一电机1与第二减速器8和第二电机9关于两蜗轮中心平面对称。如图4所示。
第一壳体3与第二壳体7结构相同且第一电机1、第一减速器2、第一壳体3与第二电机9、第二减速器8、第二壳体7反对称布置。如图5所示。
以上所述，仅为本发明的具体实施例，对本发明进行详细描述，未详尽部分为常规技术。但本发明的保护范围不局限于此，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。本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (3)
1.一种机械双余度旋转电作动器，其特征在于：所述电作动器包括：第一电机、第一壳体、第一蜗杆、第一蜗轮、第二电机、第二壳体、第二蜗杆、第二蜗轮；
所述第一蜗轮和第二蜗轮分别设置在第一壳体和第二壳体内；且第一蜗轮和第二蜗轮通过同一空心轴固连；
第一壳体和第二壳体外侧面均设有电机固定台；第一电机和第二电机分别固定在第一壳体和第二壳体的固定台上，
第一壳体和第二壳体内均设有传动齿轮系；
第一电机通过传动齿轮系驱动第一蜗杆，第一蜗杆设置在第一壳体内且驱动第一蜗轮；第二电机通过传动齿轮系驱动第二蜗杆，第二蜗杆设置在第二壳体内且驱动第二蜗轮；
所述第一壳体和第二壳体上均设有连接耳片用于与被驱动结构连接，第一壳体与第二壳体结构相同且第一壳体与第二壳体反对称布置；第一壳体和第二壳体上均设置有调整垫片；固定在第一壳体上的调整垫片与第二壳体接触，固定在第二壳体上的调整垫片与第一壳体接触；通过调节调整垫片的厚度以调节双余度旋转电作动器的机械零位，并能让止动载荷在作动器的两对止动配合面间平均分配，改善壳体受力状态；
所述电作动器还包括：第一减速器、第二减速器；
第一电机与第一减速器串联后固定在第一壳体固定台上，第二电机和第二减速器串联后固定在第二壳体固定台上；
第一电机通过第一减速器和传动齿轮系驱动第一蜗杆；第二电机通过第二减速器和传动齿轮系驱动第二蜗杆。
2.根据权利要求1所述的旋转电作动器，其特征在于：第一减速器和第一电机与第二减速器和第二电机关于两蜗轮中心平面对称。
3.根据权利要求1所述的旋转电作动器，其特征在于：蜗轮蜗杆配合可替换为斜齿轮蜗杆配合。
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