CN204533167U - 一种机电作动器上支耳 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种大承载高刚度的机电作动器上支耳结构，把机电作动器与喷管法兰连接在一起，并能实现机电作动器沿俯仰和偏航两个方向的转动。这种机电作动器支耳包括法兰支架、作动器支架以及十字轴组件，十字轴组件是分体式结构，十字轴组件包括十字轴套、小端销轴以及圆柱形输出轴，十字轴套上设有两组呈90°的孔，一组孔通过小端销轴安装在作动器支架两个耳片之间，另一组孔与圆柱形输出轴转动连接。本实用新型的优点是：与以住整体式十字轴作动器上支耳相比较，零件分体加工，安装拆卸容易，作动器更靠近喷管，节省安装空间，摆动同样的角度机电作动器的行程小，占用空间小，利于舱段内其它仪器的安装布局。

Description

一种机电作动器上支耳

技术领域

本实用新型涉及一种大承载高刚度的机电作动器上支耳，把机电作动器与喷管法兰连接在一起，并能实现机电作动器沿俯仰和偏航两个方向的转动。

背景技术

机电伺服系统同柔性喷管一起构成发动机推力矢量控制系统，两个机电作动器成90度安装，通过机电作动器的伸缩，使得喷管能够全轴摆动，用以实现飞行的俯仰(Z向)、偏航(Y向)控制。请参考图1，图1是坐标系示意图。请参考图2-1和图2-2，图2-1和图2-2是喷管与机电作动器及上支耳安装位置的示意图。机电作动器D通过上支耳B与喷管法兰E连接，同时通过下支耳C与喷管连接。喷管全轴摆动时，上支耳能实现机电作动器D沿俯仰和偏航两个方向的转动，且机电作动器D不能沿自身轴线转动。

现有技术中，常用的机电作动器上支耳有防滚转耳片式结构和十字轴式结构两种结构型式。防滚转耳片式上支耳结构包括单耳片式作动器支架2A和关节轴承，单耳片式作动器支架2A上具有四个圆弧凸起，用于防止机电作动器沿自身轴线的转动。在具体工程应用中，这种结构限位处是线接触，刚度差，容易磨损，严重时会引入间隙，造成系统误差。请参考图3-1和图3-2，图3-1和图3-2是现有技术中单耳片式作动器支架与机电作动器的相对位置示意图。机电作动器D包括滚柱丝杠或滚珠丝杠传动机构D1、永磁同步伺服电机D2、齿轮传动机构D3。单耳片式作动器支架2A安装在法兰支架1A的两个耳片1A01之间，这样单耳片式作动器支架2A和法兰支架1A之间需要留出足够的距离L，使得机电作动器Y向摆动时两者不干涉。这样上支点O相对于喷管法兰E外径的距离增大，作用力臂M增大，喷管摆动同样的角度需要的机电作动器D的行程增大。

十字轴式上支耳结构一般包括双耳片式法兰支架、双耳片式作动器支架、十字轴组件。十字轴式上支耳结构通过两个互相垂直转动轴实现机电作动器对喷管俯仰、偏航两个方向的推动。机电作动器安装在作动器支架上，双耳片式法兰支架的两个孔与十字轴的一个方向的通孔通过销轴构成转动副，十字轴另一个方向的轴与双耳片机电作动器支架上的两个孔相对应，构成另外一个转动副，这种结构，由于没有沿自身的转动副，因此避免了机电作动器沿自身轴线的转动。

“一种适应全轴摆动喷管伺服作动器支耳”(申请号201010554595.7)中提到的上支耳就是十字轴式上支耳结构，请参考图4-1，图4-2，图5，图6。图4-1和图4-2是现有技术中整体式十字轴上支耳与机电作动器的相对位置示意图，图5是现有技术中整体式十字轴上支耳的主视图，图6是现有技术中整体式十字轴上支耳的左视图。整体式十字轴3B是整体式结构，整体式十字轴3B其中两端为阶梯轴，与其对应的另外两端为是中空轴结构，所以作动器支架2B必须切割成两半，将整体式十字轴3B两端的阶梯轴安装在分割开的作动器支架2B的孔内后，再将切割开的作动器支架2B采用定位销7B定位，用支耳盖板8B将作动器支架2B连接为一体。由于定位销7B为过盈配合，这种支耳在安装和拆卸时，比较费时费力。作动器支架2B的两个耳片垂直安装在法兰支架两个耳片1B01之间，作动器支架2B和法兰支架1B之间需要留有足够的距离L，使得Y向摆动时两者不干涉。这样，上支点0相对喷管法兰E径向向外的距离增大，因此作用力臂M增大，喷管摆动同样的角度需要机电作动器D的行程增大。

现有技术中的上支耳结构复杂，机电作动器摆动过程时占用的空间大。喷管与舱段之间需要安装众多仪器，受喷管摆动角度和机电作动器安装位置的限制，使得其安装空间更加狭小。

发明内容

基于现有技术中的不足，本实用新型提供如下的技术方案。

本实用新型的第一个目的在于提供一种机电作动器的上支耳，零件分体加工，加工工艺简单，安装拆卸容易，使用方便。

本实用新型的第二个目的在于提供一种机电作动器的上支耳，不仅满足喷管全轴摆动时机电作动器所需转动自由度的要求，同时使得机电作动器的安装位置更加靠近喷管，节省安装空间，利于舱段其它仪器布局。

本实用新型的第三个目的在于提供一种机电作动器的上支耳，在相同尺寸的前提下，上支耳的承载能力更强。

本实用新型提供的机电作动器上支耳，包括法兰支架、作动器支架以及十字轴组件，十字轴组件是分体式结构，包括十字轴套，十字轴组件包括十字轴套、小端销轴以及圆柱形输出轴，十字轴套上设有两组呈90°的孔，一组孔通过小端销轴安装在所述作动器支架两个耳片之间，另一组孔与圆柱形输出轴转动连接。法兰支架和十字轴套的孔构成旋转轴Z，小端销轴穿过作动器支架双耳片上的孔和十字轴套的另一方向的孔构成旋转轴Y，这样，作动器支架不需要切割成两块，十字轴组件是分体式结构，更容易加工。装配时，只需要把十字轴套与法兰支架和作动器支架安装在一起，装配简单，使用方便。

在进一步的技术方案中，圆柱形输出轴固定在法兰支架上，圆柱形输出轴与十字轴套上的孔转动副连接。由于圆柱形输出轴固定在法兰支架上，且与法兰支架连为一体，而不是两个耳片式的结构，所以十字轴组件更贴进法兰支架，与法兰外径的距离小于现有技术的上支耳结构，上支耳更靠近喷管法兰外径，作用力臂小于现有技术中的上支耳结构，摆动同样的角度所需的机电作动器的行程更小，使得机电作动器在摆动过程中占用空间更小，这对于需要在喷管外和舱段内安装众多仪器的狭小空间来说是难能可贵的。

在进一步的技术方案中，法兰支架圆柱形输出轴的头部具有长度为5～7毫米，直径比圆柱输出轴外径小0.05～0.06毫米的导向结构。法兰支架的圆柱面和十字轴套的孔间隙很小，导向结构用于安装时导向，使得安装更加简易。

在进一步的技术方案中，法兰支架的正中间孔周围具有凸台。

在进一步的技术方案中，法兰支架的侧面通过螺钉、弹簧垫圈与喷管法兰侧面固定联接。可提高法兰支架在机电作动器拉压情况下的刚度。

在进一步的技术方案中，十字轴套两个垂直方向的孔内分别压装有耐磨材料的套。

在进一步的技术方案中，十字轴套两个垂直方向的孔内分别压装有铜套。使结构更耐磨损，提高其承载能力。

在进一步的技术方案中，法兰支架圆柱形输出轴端和小端销轴轴端都具有轴向定位装置。

在进一步的技术方案中，小端销轴通过孔用弹性挡圈挡在作动器支架的孔内；法兰支架圆柱形输出轴由依次安装的上支耳隔套，圆螺母用止动垫圈和小圆螺母将十字轴套固定在法兰支架上。

在进一步的技术方案中，法兰支架圆柱形输出轴与上支耳隔套之间还安装有上支耳垫片。上支耳垫片用于调整间隙，避免间隙过大造成的振动冲击。

本实用新型提供的机电作动器上支耳，同现有技术相比，结构简单，加工容易，装配简单，不仅占用的空间小，而且作动器的安装更接近喷管，摆动同样的角度占用的空间小，利于舱段内其它仪器布局，在相同尺寸的前提下，法兰支架在结构上的改进，使得其承载能力更强。

附图说明

图1是坐标系示意图；

图2-1是喷管与机电作动器及上支耳安装位置的正视图；

图2-2是喷管与机电作动器及上支耳安装位置的仰视图；

图3-1是现有技术中单耳片式作动器支架与机电作动器的相对位置的正视图；

图3-2是现有技术中单耳片式作动器支架与机电作动器的相对位置的侧视图；

图4-1是现有技术中整体式十字轴上支耳与机电作动器的相对位置的正视图；

图4-2是现有技术中整体式十字轴上支耳与机电作动器的相对位置的侧视图；

图5是现有技术中整体式十字轴上支耳的主视图；

图6是现有技术中整体式十字轴上支耳的左视图；

图7-1是本实用新型提供的分体式十字轴上支耳与作动器的相对位置的正视图；

图7-2是本实用新型提供的分体式十字轴上支耳与作动器的相对位置的侧视图；

图8是本实用新型提供的分体式十字轴上支耳外形结构示意图；

图9是图8以A为剖切面的剖视结构示意图；

图10是图9以B为剖切面的剖视结构示意图；

图11是现有技术中上支耳与喷管的距离示意图；

图12是本实用新型所提供的分体式十字轴上支耳与喷管的距离的示意图；

图中，1-法兰支架，2-机电作动器支架，3-十字轴套，4-小端轴销，5-孔用弹性挡圈，6-上支耳垫片，7-上支耳隔套，8-圆螺母用止动垫圈，9-小圆螺母，10-凸台，11-铜套，12-螺钉与弹簧垫圈，13-螺钉与弹簧垫圈，14-法兰支架与喷管法兰的联接处，15-作动器与作动器支架的联接处；1A-单耳片式上支耳的双耳片式法兰支架，1A01-单耳片式上支耳的双耳片式法兰支架的两个耳片，2A-单耳片式上支耳作动器支架，1B-整体十字轴式上支耳的双耳片式法兰支架，1B01-整体十字轴式上支耳的双耳片式法兰支架的两个耳片，2B-整体十字轴式上支耳作动器支架，A-固体发动机摆心，B-机电作动器上支耳，C-机电作动器下支耳，D-机电作动器，D1-滚柱丝杠或滚珠丝杠传动机构，D2-永磁同步伺服电机，D3-齿轮传动机构，E-喷管法兰，F-舱段内径，M-作用力臂，O-上支点，3B－整体式十字轴，4B-整体式十字轴耳套，5B-销轴，6B-支耳轴套，7B-定位销，8B-支耳盖板。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对于本实用新型的保护范围有任何限制作用。

请参考图8、图9和图10，图8是本实用新型所提供的分体式十字轴上支耳的外形示意图，图9是图8中以A为剖切面的剖视结构示意图，图10是图9中以B为剖切面的剖视结构示意图。本实用新型提供的分体式十字轴上支耳包括法兰支架1，机电作动器支架2以及十字轴组件，十字轴组件包括十字轴套3，小端销轴4以及圆柱形输出轴，分体式十字轴上支耳还包括孔用弹性挡圈5，上支耳垫片6，上支耳隔套7，圆螺母用止动垫圈8，小圆螺母9，凸台10，铜套11等零件。

十字轴套3上具有两个垂直方向贯穿的孔，孔径相等或不等，本实施例中孔径不等。十字轴套3两个垂直方向的孔内均压装有耐磨材料制作的套，本实施例中压装有铜套11，避免同种材料转动副磨擦造成的粘连和胶合。法兰支架1安装在喷管法兰E上，其上具有外圆柱面输出轴，与十字轴套3的大孔相配合，两者为转动副连接。法兰支架1的外圆柱输出轴端由依次安装的上支耳垫片6，上支耳隔套7，圆螺母用止动垫圈8，小圆螺母9将十字轴套3与法兰支架1固定在一起，实现了法兰支架1外圆柱输出端的轴向定位。其中，上支耳垫片6用于调整间隙，避免间隙过大造成的振动冲击。法兰支架1端面、上支耳隔套7端面之间的距离大于十字轴套3在此方向上的宽度，此间隙使得十字轴套能够在法兰支架圆柱面上自由转动。圆螺母用止动垫圈8的弯齿嵌入法兰支架1圆柱面的槽内，另外一个齿嵌入小圆螺母9的槽内，用以防松。十字轴套3上的小孔与机电作动器支架2的两个耳片上孔分别对应，并通过小端销轴实现转动副连接。小端销轴通过孔用弹性挡圈挡在作动器支架的孔内，实现小端销轴的轴向定位。喷管全轴摆动过程中，法兰支架1固定在喷管法兰E上，十字轴套3在法兰支架圆柱面上转动，同时，十字轴套3通过小端销轴4相对于机电作动器支架2转动，从而实现作动器的俯仰(Z向)、偏航(Y向)两个方向的摆动，并且限制了机电作动器沿自身轴线的转动。

在安装装配的过程中，由于法兰支架1的圆柱面与十字轴套3的大孔间隙很小，为了便于安装，在法兰支架1的外圆柱输出轴头部设有长度为5～7mm，外径小于圆柱面0.05～0.06mm的导向结构，使得安装拆卸更加容易。

法兰支架1正中间孔处具有一定厚度的凸台10,法兰支架的侧面也通过螺钉和弹簧垫圈12、螺钉和弹簧垫圈13与喷管法兰侧面固定在一起，这使得法兰支架1在不改变外形尺寸的前提下，提高了法兰支架1在机电作动器拉压情况的刚度，提高了整个分体式十字轴上支耳的承载能力。

本实用新型的工作原理是：请参考图7-1，图7-2，图8。图7-1和图7-2是本实用新型提供的分体式十字轴上支耳与作动器相对位置的示意图，图8是本实用新型提供的分体式十字轴上支耳外形结构示意图。机电作动器的后端部通过螺钉固连在机电作动器支架2上的15处，法兰支架1通过螺钉和弹簧垫圈在14处固连在喷管法兰的连接面上，法兰支架1的侧面还具有螺钉和弹簧垫圈12，螺钉和弹簧垫圈13与喷管法兰侧面固定联接。法兰支架1上的圆柱面输出轴与十字轴套3为转动副连接，作动器支架2通过小端销轴4实现与十字轴套3的转动副连接。两个机电作动器成90度安装，通过机电作动器的伸缩，使得喷管全轴摆动，实现飞行的俯仰(Z向)、偏航(Y向)控制。喷管全轴摆动过程中，法兰支架1和十字轴套3的大孔的转动副连接实现Z方向转动，同时，十字轴套3的两个小孔，作动器支架2两个耳片上的小孔与小端销轴的转动副连接实现Y方向的转动，从而实现机电作动器沿俯仰(Z向)、偏航(Y向)摆动，并且限制了机电作动器沿其自身轴线的转动。

请参考图2-1、图2-2、图6、图11、图12，图2-1和图2-2是喷管与机电作动器及上支耳安装位置的示意图，图6是现有技术中整体式十字轴上支耳的左视图；图11是现有技术中上支耳与喷管的距离示意图，图12是本实用新型所提供的分体式十字轴上支耳与喷管的距离的示意图。由于法兰支架1上具有外圆柱输出轴与十字轴套3的大孔转动副连接，既不是现有技术中整体十字轴式上支耳双耳片式法兰支架两个耳片1B01上的孔与整体十字轴3B的孔通过销轴5B的转动副连接，也不是现有技术中单耳片式上支耳双耳片式法兰支架的两个耳片1A01上的孔与作动器支架2A通过关节轴承的转动副连接。使作动器支架2与喷管法兰E的距离L小于作动器支架2A或2B与喷管法兰E的距离L，而不会发生干涉，使得上支点O更靠近喷管法兰E，作用力臂M更小，喷管摆动同样的角度机电作动器D的行程更小，机电作动器D在适应喷管全轴摆动的整个摆动过程中，占用的空间小，这样就为舱段内提供了更大的空间，用于其它仪器设备的安装，这对于航天领域，对于空间要求极为苛刻的使用的条件下，是极其难能可贵的。

Claims (10)

1.一种机电作动器上支耳，包括法兰支架(1)、作动器支架(2)以及十字轴组件，其特征在于：所述十字轴组件是分体式结构，所述十字轴组件包括十字轴套(3)、小端销轴(4)以及圆柱形输出轴；所述十字轴套(3)上设有两组呈90°的孔，一组孔通过小端销轴(4)安装在所述作动器支架(2)两个耳片之间，另一组孔与所述圆柱形输出轴转动连接。

2.根据权利要求1所述的机电作动器上支耳，其特征在于：所述圆柱形输出轴固定在法兰支架(1)上，所述圆柱形输出轴与所述十字轴套(3)上的孔转动副连接。

3.根据权利要求2所述的机电作动器上支耳，其特征在于：所述圆柱形输出轴的头部具有长度为5～7毫米，直径比所述圆柱输出轴外径小0.05～0.06毫米的导向结构。

4.根据权利要求1～3任一项所述的机电作动器上支耳，其特征在于：所述法兰支架(1)的正中间孔周围具有凸台(10)。

5.根据权利要求1～3任一项所述的机电作动器上支耳，其特征在于：所述法兰支架(1)的侧面通过螺钉、弹簧垫圈(12和13)与喷管法兰侧面固定联接。

6.根据权利要求1～3任一项所述的机电作动器上支耳，其特征在于:所述十字轴套(3)两个垂直方向的孔内分别压装有耐磨材料的套。

7.根据权利要求6所述的机电作动器上支耳，其特征在于:所述十字轴套(3)两个垂直方向的孔内分别压装有铜套(11)。

8.根据权利要求1～3任一项所述的机电作动器上支耳，其特征在于:所述法兰支架(1)圆柱形输出轴端和小端销轴(4)轴端都具有轴向定位装置。

9.根据权利要求1～3任一项所述的机电作动器上支耳，其特征在于：所述小端销轴(4)通过孔用弹性挡圈(5)挡在作动器支架(2)的孔内；所述法兰支架(1)圆柱形输出轴由依次安装的上支耳隔套(7)，圆螺母用止动垫圈(8)和小圆螺母(9)将十字轴套(3)固定在法兰支架(1)上。

10.根据权利要求9所述的机电作动器上支耳，其特征在于：所述法兰支架(1)圆柱形输出轴与上支耳隔套(7)之间还安装有上支耳垫片(6)。