CN206130032U - 差动机构式三轴转台 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种差动机构式三轴转台，包括机座、俯仰部件组、差动机构部件组，差动机构部件组与俯仰部件组配合形成俯仰轴、滚动轴、方位轴三个转动轴系，俯仰轴采用独立的驱动单元实现上台面的俯仰转动，滚动轴和方位轴的转动通过差动机构实现，该差动机构具有三个锥齿轮，其中有两个锥齿轮的轴线重合，第三个锥齿轮轴线垂直于前两个锥齿轮的公共轴线且与前两个锥齿轮分别啮合，共轴线的两个锥齿轮分别与对称布置的驱动马达传动连接实现两个锥齿轮的复合运动，从而带动第三个锥齿轮完成两个自由度运动，第三个锥齿轮和上台面连接，这样便实现工作台面的滚动和方位转动。本实用新型具有结构紧凑，滚动轴和方位轴尺寸小、质量轻的特点，适用于转台领域。

Description

差动机构式三轴转台

技术领域

本发明涉及用于惯性导航和制导系统仿真试验的一种三轴转台，具体涉及一种具有自稳定和调节目标负载空间姿态的差动机构式三轴转台。

背景技术

目前，大多的三轴转台本体机械系统由三个框架和机座两大部分组成，主要为负载提供安装基准和实现滚动、俯仰、方位三轴系回转运动，所以它能够在地面上真实的模拟飞行器、导弹等的各种飞行姿态，对其元件和系统进行测试，避免了进行昂贵的实物试验，通过模拟可以对其过程进行预测和重复，为实物的研制奠定了坚实的基础。就其机械结构来看大多数采用实轴串联构型，每个轴系配上独立的驱动单元，从而实现目标负载的空间姿态调节。例如授权公告号为CN 103606737 B的中国专利公开了一种三轴转台，通过下方位转盘、上方位转盘、俯仰轴及各自的连接传动结构，可实现三轴方向的姿态变换。再比如专利号为201220751996.6的中国专利公开了一种电动三轴转台，其底座通过导电滑环与旋转架相连，旋转架上设有转台模块，可实现自由调整角度，定位精度高。但是，这类转台存在普遍的问题是结构不够紧凑，每个轴系都必须附加一套驱动单元，这势必会增大该轴系的空间尺寸和质量，阻碍转台性能的提升，尤其是所用的减速器尺寸较大时如蜗轮蜗杆减速器，这一问题就会更加突出。

发明内容

为了克服现有转台的单个转轴单元质量尺寸大，结构不紧凑的不足，本发明旨在提供一种其转台滚动轴系和方位轴系的质量和尺寸相对较小，结构相对紧凑的差动机构式三轴转台。

本发明采用的技术方案是：一种差动机构式三轴转台，包括机座、俯仰部件组，所述机座为负载提供安装基准，其特征在于，还包括差动机构部件组，所述差动机构部件组与俯仰部件组配合形成用于实现目标负载的俯仰、滚动、方位转动的俯仰轴、滚动轴、方位轴三个转动轴系；初始状态时，所述的三个转动轴系的轴线相互垂直，俯仰轴轴线与滚动轴轴线位于水平面，方位轴轴线位于竖直面；工作过程中，俯仰轴轴线和滚动轴轴线始终垂直，方位轴轴线和滚动轴轴线始终垂直；所述俯仰轴采用独立的驱动单元实现上台面的俯仰转动；所述滚动轴和方位轴通过差动机构实现上台面的滚动和方位转动，所述差动机构包括差动锥齿轮一、二、三，所述差动齿轮一、三水平对置安装，所述差动锥齿轮二与差动锥齿轮一、三分别啮合，差动锥齿轮一、三的轴线在水平方向重合，差动锥齿轮二的轴线垂直于差动锥齿轮一、三的公共轴线，共轴线的差动锥齿轮一、三分别与对称布置的驱动马达传动连接实现差动锥齿轮一、三的复合运动，从而带动差动锥齿轮二完成两个自由度运动，所述差动锥齿轮二与上台面连接。

作为优选，本发明所述差动机构的差动锥齿轮一、三用花键分别连接在差动驱动轴一、二上，其转动支撑和驱动由所述俯仰部件组提供，所述差动机构的差动锥齿轮二用花键与差动输出轴一端连接，所述差动输出轴通过差动套杯、差动角接触轴承、差动套杯端盖连接在差动主力板上，构成转动支撑的可动连接，差动输出轴另一端用花键与差动联轴件连接，所述上台面用螺栓固定在差动联轴件上，所述差动部件组左端通过差动转台轴承一、差动隔套一与俯仰机架连接，构成绕滚动轴的转动支撑的动连接，所述差动部件组右端通过差动转台轴承二、差动隔套二与俯仰机架连接，构成绕滚动轴的转动支撑的动连接，当差动锥齿轮一与差动锥齿轮三同速反向旋转时，上台面绕方位轴作方位转动；当差动锥齿轮一与差动锥齿轮三同速同向旋转时，上台面绕滚动轴作滚转运动，正常工作时，需要差动锥齿轮一、三作复合运动来实现滚动轴和方位轴的复合运动。

本发明的有益效果是：利用差动机构可以实现远距离传动，驱动马达采用对称布置，这样驱动马达安装在滚动轴和方位轴的末端，使滚动轴和方位轴的质量和尺寸都会大幅度减小，从而使转台结构紧凑，动态性能提升。

附图说明

图1为本发明整体效果图。

图2为本发明的主视图。

图3为图2的A-A剖视图。

图4为本发明的右视图。

图5为图4的B-B剖视图。

图6为本发明的差动机构结构示意图。

图中：1-俯仰防护罩一，2-吊环，3-上台面，4-俯仰机架，5-俯仰防护罩二，6-机座架，7-机座伺服电机，8-机座防护罩，9-机座蜗轮蜗杆减速器，10-机座深沟球轴承，11-机座减速器输出轴，12-机座小齿轮，13-机座偏心套，14-机座扇形齿轮，15-机座驱动轴端盖，16-机座驱动轴，17-机座驱动轴轴承，18-机座限位块，19-俯仰涨紧套一，20-俯仰限位块，21-俯仰涨紧套二，22-机座从动轴，23-机座从动轴轴承，24-机座从动轴端盖，25-配重块，26-机座装配孔端盖，27-俯仰小齿轮一，28-俯仰深沟球轴承，29-俯仰减速器输出轴一，30-俯仰大齿轮一，31-俯仰蜗轮蜗杆减速器一，32-俯仰偏心套一，33-俯仰伺服电机一，34-俯仰角接触轴承一，35-俯仰套杯一，36-俯仰套杯二，37-俯仰角接触轴承二，38-俯仰套杯二端盖，39-俯仰伺服电机二，40-俯仰偏心套二，41-俯仰蜗轮蜗杆减速器二，42-俯仰大齿轮二，43-俯仰减速器输出轴二，44-俯仰深沟球轴承二，45-俯仰小齿轮二，46-差动锥齿轮一，47-差动主力板，48-差动转台轴承一，49-差动隔套一，50-差动锥齿轮二，51-差动输出轴，52-差动套杯，53-差动角接触轴承，54-差动套杯端盖，55-差动转台轴承三，56-差动联轴件，57-差动辅助力板，58-差动转台轴承二，59-差动隔套二，60-差动驱动轴二，61-差动锥齿轮锁紧螺母，62-差动锥齿轮三，63-差动驱动轴一，64-差动封盖，I-俯仰轴，Ⅱ-滚动轴，Ⅲ-方位轴。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。

本发明实施例的差动机构式三轴转台由三大部分组成，包括机座、俯仰部件组和差动部件组；由机座、俯仰部件组和差动部件组形成俯仰轴Ⅰ、滚动轴Ⅱ、方位轴Ⅲ三个转动轴系，参见图1；三个转动轴系用来实现目标负载的俯仰、滚动、方位转动，机座为负载提供一个安装基准。如图2、图3所示，俯仰机架4与机座之间一端通过俯仰涨紧套一19与机座驱动轴16固连，另一端通过俯仰涨紧套二21与机座从动轴22固连，构成绕俯仰轴Ⅰ转动支撑的动连接。另一方面，机座上的机座小齿轮12驱动固连在机座驱动轴16上的机座扇形齿轮14带动机座驱动轴16转动，从而实现俯仰机架4的±20度范围的俯仰运动。滚动和方位转动的实现方式，如图5、图6所示，这两个运动的实现用到了一个差动机构，该差动机构由差动锥齿轮一46、差动锥齿轮二50、差动锥齿轮三62构成，其中差动锥齿轮二50与上台面3固接并与差动锥齿轮一46和差动锥齿轮三62啮合，而差动锥齿轮一46、差动锥齿轮三62通过传动系统与两个驱动马达相连，形成差动机构。如图6所示，差动部件组左端通过差动转台轴承一48、差动隔套一49与俯仰机架4连接，构成绕滚动轴Ⅱ的转动支撑的动连接，同理差动部件组右端通过差动转台轴承二58、差动隔套二59与俯仰机架4连接，构成绕滚动轴Ⅱ的转动支撑的动连接。当差动锥齿轮一46与差动锥齿轮三62同速反向旋转时，上台面3绕方位轴Ⅲ作方位转动；当差动锥齿轮一46与差动锥齿轮三62同速同向旋转时上台面3绕滚动轴Ⅱ作滚转运动。正常工作时，滚动轴Ⅱ和方位轴Ⅲ的运动都是上述两种运动的组合。通过此差动机构，上台面3能实现±20度范围的滚动和±135度范围的方位转动。

如图2、图3所示，机座伺服电机7与机座蜗轮蜗杆减速器9以串联的方式固连，机座小齿轮12装在机座蜗轮蜗杆减速器9输出端，机座蜗轮蜗杆减速器9用机座偏心套13固连在机座架6上，通过转动机座偏心套13的转角来调节机座小齿轮12和机座扇形齿轮14的中心距，从而消除圆柱齿轮啮合的齿侧间隙。机座驱动轴16用机座驱动轴轴承17和机座驱动轴端盖15连接在机座架6上，并与机座扇形齿轮14通过花键固连，与俯仰机架4通过俯仰涨紧套一19固连。机座从动轴22以机座从动轴轴承23和机座从动轴端盖24连接在机座架6上，并与俯仰机架4通过俯仰涨紧套二21固连。动力从机座伺服电机7输出，经过机座蜗轮蜗杆减速器9、机座减速器输出轴11、机座小齿轮12传递到机座扇形齿轮14，从而机座驱动轴16可以带动俯仰机架4实现俯仰运动。

如图4、图5所示，俯仰部件组由俯仰防护罩一1，俯仰机架4，俯仰防护罩二5，俯仰涨紧套一19，俯仰限位块20，俯仰涨紧套二21，俯仰小齿轮一27，俯仰深沟球轴承28，俯仰减速器输出轴一29，俯仰大齿轮一30，俯仰蜗轮蜗杆减速器一31，俯仰偏心套一32，俯仰伺服电机一33，俯仰角接触轴承一34，俯仰套杯一35，俯仰套杯二36，俯仰角接触轴承二37，俯仰套杯二端盖38，俯仰伺服电机二39，俯仰偏心套二40，俯仰蜗轮蜗杆减速器二41，俯仰大齿轮二42，俯仰减速器输出轴二43，俯仰深沟球轴承二44，俯仰小齿轮二45组成。如图5右端所示，俯仰伺服电机二39与俯仰蜗轮蜗杆减速器二41以串联的方式固连，俯仰小齿轮二45装在俯仰蜗轮蜗杆减速器二41输出端，俯仰蜗轮蜗杆减速器二41用俯仰偏心套二40固连在俯仰机架4上，通过转动俯仰偏心套二40的转角来调节俯仰小齿轮二45与俯仰大齿轮二42的中心距，从而消除圆柱齿轮啮合的齿侧间隙。俯仰套杯二36，俯仰角接触轴承二37，俯仰套杯二端盖38与差动驱动轴二60构成转动支撑的动连接，俯仰大齿轮二42用花键固连在差动驱动轴二60上。动力从俯仰伺服电机二39输出，经过俯仰蜗轮蜗杆减速器二41、俯仰减速器输出轴二43通过俯仰小齿轮二45驱动俯仰大齿轮二42，从而驱动差动锥齿轮三62转动。同理，如图5左端所示，俯仰伺服电机一33与俯仰蜗轮蜗杆减速器一31以串联的方式固连，俯仰小齿轮一27装在俯仰蜗轮蜗杆减速器一31输出端，俯仰蜗轮蜗杆减速器一31用俯仰偏心套一32固连在俯仰机架4上，通过转动俯仰偏心套一32的转角来调节俯仰小齿轮一27与俯仰大齿轮一30的中心距，从而消除圆柱齿轮啮合的齿侧间隙。俯仰套杯一35，俯仰角接触轴承一34，与差动驱动轴一63构成转动支撑的动连接，俯仰大齿轮一30用花键固连在差动驱动轴一63上。动力从俯仰伺服电机一33输出，经过俯仰蜗轮蜗杆减速器一31、俯仰减速器输出轴一29通过俯仰小齿轮一27驱动仰大齿轮一30，从而驱动差动锥齿轮一46转动。

如图5、图6所示，所述的差动部件组由上台面3，差动锥齿轮一46，差动主力板47，差动转台轴承一48，差动隔套一49，差动锥齿轮二50，差动输出轴51，差动套杯52，差动角接触轴承53，差动套杯端盖54，差动转台轴承三55，差动联轴件56，差动辅助力板57，差动转台轴承二58，差动隔套二59，差动驱动轴二60，差动锥齿轮锁紧螺母61，差动锥齿轮三62，差动驱动轴一63，差动封盖64组成。差动锥齿轮一46、差动锥齿轮三62轴线重合水平布置，用花键分别连接在差动驱动轴一63、差动驱动轴二60上，并用差动锥齿轮锁紧螺母61锁紧，其转动支撑和驱动由俯仰轴Ⅰ部件组提供。差动锥齿轮二50轴线与差动锥齿轮一46和差动锥齿轮三62轴线垂直，并用花键和差动锥齿轮锁紧螺母61与差动输出轴51一端连接。差动输出轴51以差动套杯52、差动角接触轴承53、差动套杯端盖54连接在差动主力板47，构成转动支撑的可动连接。差动输出轴51另一端以花键和差动联轴件56连接，上台面3用螺栓固定在差动联轴件56上，从而差动锥齿轮二50的转动可以带动上台面3的运动。差动部件组绕滚动轴Ⅱ的转动支撑由左端的差动转台轴承一48和差动隔套一49，右端的差动转台轴承二58和差动隔套二59与俯仰机架4分别组成的可动连接提供。上台面绕方位轴Ⅲ的转动支撑由连接在差动联轴件56与差动主力板47之间的差动转台轴承三55提供。

Claims (2)

1.一种差动机构式三轴转台，包括机座、俯仰部件组，所述机座为负载提供安装基准，其特征在于，还包括差动机构部件组，所述差动机构部件组与俯仰部件组配合形成用于实现目标负载的俯仰、滚动、方位转动的俯仰轴、滚动轴、方位轴三个转动轴系；初始状态时，所述的三个转动轴系的轴线相互垂直，俯仰轴轴线与滚动轴轴线位于水平面，方位轴轴线位于竖直面；工作过程中，俯仰轴轴线和滚动轴轴线始终垂直，方位轴轴线和滚动轴轴线始终垂直；所述俯仰轴采用独立的驱动单元实现上台面的俯仰转动；所述滚动轴和方位轴通过差动机构实现上台面的滚动和方位转动，所述差动机构包括差动锥齿轮一、二、三，所述差动齿轮一、三水平对置安装，所述差动锥齿轮二与差动锥齿轮一、三分别啮合，差动锥齿轮一、三的轴线在水平方向重合，差动锥齿轮二的轴线垂直于差动锥齿轮一、三的公共轴线，共轴线的差动锥齿轮一、三分别与对称布置的驱动马达传动连接实现差动锥齿轮一、三的复合运动，从而带动差动锥齿轮二完成两个自由度运动，所述差动锥齿轮二与上台面连接。

2.根据权利要求1所述的差动机构式三轴转台，其特征在于，所述差动机构的差动锥齿轮一、三用花键分别连接在差动驱动轴一、二上，其转动支撑和驱动由所述俯仰部件组提供，所述差动机构的差动锥齿轮二用花键与差动输出轴一端连接，所述差动输出轴通过差动套杯、差动角接触轴承、差动套杯端盖连接在差动主力板上，构成转动支撑的可动连接，差动输出轴另一端用花键与差动联轴件连接，所述上台面用螺栓固定在差动联轴件上，所述差动部件组左端通过差动转台轴承一、差动隔套一与俯仰机架连接，构成绕滚动轴的转动支撑的动连接，所述差动部件组右端通过差动转台轴承二、差动隔套二与俯仰机架连接，构成绕滚动轴的转动支撑的动连接，当差动锥齿轮一与差动锥齿轮三同速反向旋转时，上台面绕方位轴作方位转动；当差动锥齿轮一与差动锥齿轮三同速同向旋转时，上台面绕滚动轴作滚转运动，正常工作时，需要差动锥齿轮一、三作复合运动来实现滚动轴和方位轴的复合运动。