CN219284632U - 一种风洞试验模型用舵机模块 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提出一种风洞试验模型用舵机模块，包括电机组件、丝杠螺母组件、拨叉、拨销、直线导轨滑块组件、传动轴、舵机基座、齿轮传动副、编码器和轴承，电机组件固定在舵机基座上，其输出轴与丝杠固连，丝杠通过轴承支撑在舵机基座上，拨销一端与螺母固连，另一端设有圆柱段且与拨叉线线副运动接触，传动轴与拨叉套合固定，其端面与舵片定位固定，随拨叉的转动而实现舵偏角度的变化，齿轮传动副在传动轴的带动下传动旋转，进而带动编码器旋转，获取真实舵偏偏转角度，实现了舵机闭环控制和舵偏角度的末端反馈；通过模块化设计，模块拆装方便，能够对试验模型每个舵片单独进行拆装使用。
Description
技术领域
本实用新型涉及风洞试验技术领域，尤其涉及一种风洞试验模型用舵机模块。
背景技术
兼顾风洞试验成本和测量精度，风洞试验模型一般采用飞行器的缩比模型，在缩比较大的情况下大大压缩了模型的内部空间，进而导致传统的试验模型舵面偏转一般采用人工更换角度块或转轴插销的方式实现，一次吹风试验对应单一舵面偏转角，不仅试验效率低下，能耗高，且人工劳动量大，人为失误较多。
因此，在试验过程中如能够实现试验模型各舵面的角度单独且连续精准偏转，则可实现一次吹风对应多个舵面偏转角，进而大幅提高风洞试验效率，减小了人为失误和人力成本，通过设计舵机模块，能够保证单独舵片的控制和拆装。同时，针对每个舵机单元，由于风洞舵偏角度精度在±0.05°以内，如果舵机单元单纯依靠电机自身编码器进行开环控制，无法保证舵片真实转动角度是否满足精度要求，因此，需要对舵机单元添加末端反馈形成闭环，这对微型舵机单元的设计工作更是难上加难，从空间布局到编码器选型均是难点。
实用新型内容
本实用新型解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出一种风洞试验模型用舵机模块，以提高风洞试验的效率，实现每个舵片的单独精确控制。
本实用新型解决技术的方案是：一种风洞试验模型用舵机模块，包括电机组件、丝杠螺母组件、拨叉、拨销、直线导轨滑块组件、传动轴、舵机基座、齿轮传动副、编码器、第一轴承、第二轴承和第三轴承；
其中，丝杠螺母组件包括丝杠和螺母，螺母套合在丝杠上，直线导轨滑块组件包括滑块和直线导轨，滑块位于直线导轨上，直线导轨固定在舵机基座内侧底部；齿轮传动副包括第一齿轮轴和第二齿轮轴，第一齿轮轴和第二齿轮轴啮合；
电机组件固定在舵机基座的一端，电机组件的输出轴与丝杠固连，丝杠通过第一轴承支撑在舵机基座的另一端；拨销一端与螺母固连，另一端中空且内部设有圆柱段，拨销的圆柱段与拨叉内壁线线副运动接触，拨销的侧壁与滑块固连，拨销在直线导轨滑块组件的导向下作直线运动；拨叉的开口套合固定在传动轴外，传动轴的上端面与舵片固连，下端面与第一齿轮轴套合，传动轴上端和下端各通过一个第二轴承套合固定在舵机基座通孔内，传动轴在第二轴承的支承和第一齿轮轴的轴向拉紧固定下，随拨叉的转动而实现舵片的舵偏角度的变化；
编码器的转子与第二齿轮轴套合固定，编码器的定子与舵机基座固定，第二齿轮轴在第三轴承的支承下随第一齿轮轴啮合传动旋转而带动编码器旋转，进而获取真实舵偏偏转角度。
进一步的，所述第二轴承的安装孔轴线与第三轴承的安装孔轴线平行，且距离等于齿轮传动副的中心距，第一轴承的安装孔轴线与第二轴承的安装孔轴线、第三轴承的安装孔轴线垂直。
进一步的，所述舵机模块还包括沉头螺钉，传动轴与第一齿轮轴通过沉头螺钉套合固定。
进一步的，所述第二齿轮轴由齿轮和轴段一体加工而成；轴段上端和下端由第三轴承套合固定在舵机基座通孔内。
进一步的，所述传动轴与舵片连接的端面设有两个轴向拉紧的螺纹孔和一个方形定位槽。
进一步的，直线导轨的安装方向与丝杠的轴线方向平行。
进一步的，所述电机组件直径不大于舵机基座的横截面最大厚度尺寸。
进一步的，当传动轴带动舵片偏转的角度为θ，齿轮传动副的齿轮传动比为i时，则编码器测得的角度值为θ/i；其中，i≤1。
进一步的，通过电机组件带动丝杠做直线运动，进而带动拨销、拨叉运动，拨叉带动传动轴旋转，再通过齿轮传动、编码器传动的组合方式，实现舵机闭环控制和舵偏角度的末端反馈。
本实用新型与现有技术相比的有益效果是：
(1)本实用新型提供的风洞试验模型用舵机模块，通过设计齿轮传动副，放大舵片末端角度误差，提高了舵偏偏转角度的测量精度；并通过采用传动末端设置精密编码器，实现了舵机模块的角度闭环精确控制。
(2)本实用新型通过电机+丝杠+拨销拨叉+齿轮传动+编码器的组合，实现了舵偏角度的末端反馈；模块化地设计了舵机控制单元，模块拆装方便，能够对试验模型每个舵片单独进行拆装使用。
附图说明
图1为本实用新型提出的一种风洞试验模型用舵机模块的立体结构示意图
图2为本实用新型提出的一种风洞试验模型用舵机模块的局部剖视图
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步阐述。
本实用新型提出的一种风洞试验模型用舵机模块，包括电机组件1、丝杠螺母组件、拨叉7、拨销4、直线导轨滑块组件、传动轴9、舵机基座12、齿轮传动副、编码器13、第一轴承8、第二轴承15、第三轴承10和沉头螺钉16。
其中，丝杠螺母组件包括丝杠2和螺母3，螺母3套合在丝杠2上，直线导轨滑块组件包括滑块5和直线导轨6，滑块5位于直线导轨6上，直线导轨6固定在舵机基座12内侧底部，且直线导轨6的安装方向与丝杠2的轴线方向平行。
齿轮传动副包括第一齿轮轴17和第二齿轮轴14，第一齿轮轴17和第二齿轮轴14啮合。
电机组件1固定在舵机基座12的一端，电机组件1的输出轴与丝杠2固连，丝杠2通过第一轴承8支撑在舵机基座12的另一端；拨销4一端与螺母3固连，另一端中空且内部设有圆柱段，拨销4的圆柱段与拨叉7内壁线线副运动接触，拨销4的侧壁与滑块5固连，拨销4在直线导轨滑块组件的导向下作直线运动。
拨叉7的开口套合固定在传动轴9外，传动轴9的上端面与舵片固连，下端面通过沉头螺钉16与第一齿轮轴17套合固定，传动轴9上端和下端各通过一个第二轴承15套合固定在舵机基座12通孔内，传动轴9在第二轴承15的支承和第一齿轮轴17的轴向拉紧固定下，随拨叉7的转动而实现舵片的舵偏角度的变化。
第二齿轮轴14由齿轮和轴段11一体加工而成；轴段11上端和下端由第三轴承10套合固定在舵机基座12通孔内。编码器13的转子与第二齿轮轴14套合固定，编码器13的定子与舵机基座12固定，第二齿轮轴14在第三轴承10的支承下随第一齿轮轴17啮合传动旋转而带动编码器13旋转，进而获取真实舵偏偏转角度。
进一步的，所述第二轴承15的安装孔轴线与第三轴承10的安装孔轴线平行，且距离等于齿轮传动副的中心距，第一轴承8的安装孔轴线与第二轴承15的安装孔轴线、第三轴承10的安装孔轴线垂直。
进一步的，所述传动轴9与舵片连接的端面设有两个轴向拉紧的螺纹孔和一个方形定位槽，用来实现舵片在传动轴9上的定位固定。
本实施例中的电机组件1包括电机、减速器和编码器，电机组件1的直径不大于舵机基座12的横截面最大厚度尺寸。
在本实用新型中，通过电机组件1带动丝杠2做直线运动，进而带动拨销4、拨叉7运动，拨叉7带动传动轴9旋转，再通过齿轮传动、编码器传动的组合方式，实现舵机闭环控制和舵偏角度的末端反馈。通过设计齿轮传动副，放大舵片末端角度误差，提高了舵偏偏转角度的测量精度；通过采用传动末端设置精密编码器13，实现了舵机模块的角度闭环精确控制；当传动轴9带动舵片偏转的角度为θ，齿轮传动副的齿轮传动比为i时，则编码器13测得的角度值为θ/i；其中，i≤1。
本实用新型虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本实用新型，任何本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本实用新型技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本实用新型技术方案的保护范围。
Claims (9)
1.一种风洞试验模型用舵机模块，其特征在于包括电机组件(1)、丝杠螺母组件、拨叉(7)、拨销(4)、直线导轨滑块组件、传动轴(9)、舵机基座(12)、齿轮传动副、编码器(13)、第一轴承(8)、第二轴承(15)和第三轴承(10)；
其中，丝杠螺母组件包括丝杠(2)和螺母(3)，螺母(3)套合在丝杠(2)上，直线导轨滑块组件包括滑块(5)和直线导轨(6)，滑块(5)位于直线导轨(6)上，直线导轨(6)固定在舵机基座(12)内侧底部；齿轮传动副包括第一齿轮轴(17)和第二齿轮轴(14)，第一齿轮轴(17)和第二齿轮轴(14)啮合；
电机组件(1)固定在舵机基座(12)的一端，电机组件(1)的输出轴与丝杠(2)固连，丝杠(2)通过第一轴承(8)支撑在舵机基座(12)的另一端；拨销(4)一端与螺母(3)固连，另一端中空且内部设有圆柱段，拨销(4)的圆柱段与拨叉(7)内壁线线副运动接触，拨销(4)的侧壁与滑块(5)固连，拨销(4)在直线导轨滑块组件的导向下作直线运动；拨叉(7)的开口套合固定在传动轴(9)外，传动轴(9)的上端面与舵片固连，下端面与第一齿轮轴(17)套合，传动轴(9)上端和下端各通过一个第二轴承(15)套合固定在舵机基座(12)通孔内，传动轴(9)在第二轴承(15)的支承和第一齿轮轴(17)的轴向拉紧固定下，随拨叉(7)的转动而实现舵片的舵偏角度的变化；
编码器(13)的转子与第二齿轮轴(14)套合固定，编码器(13)的定子与舵机基座(12)固定，第二齿轮轴(14)在第三轴承(10)的支承下随第一齿轮轴(17)啮合传动旋转而带动编码器(13)旋转，进而获取真实舵偏偏转角度。
2.根据权利要求1所述的一种风洞试验模型用舵机模块，其特征在于，所述第二轴承(15)的安装孔轴线与第三轴承(10)的安装孔轴线平行，且距离等于齿轮传动副的中心距，第一轴承(8)的安装孔轴线与第二轴承(15)的安装孔轴线、第三轴承(10)的安装孔轴线垂直。
3.根据权利要求1所述的一种风洞试验模型用舵机模块，其特征在于，还包括沉头螺钉(16)，传动轴(9)与第一齿轮轴(17)通过沉头螺钉(16)套合固定。
4.根据权利要求1所述的一种风洞试验模型用舵机模块，其特征在于，所述第二齿轮轴(14)由齿轮和轴段(11)一体加工而成；轴段(11)上端和下端由第三轴承(10)套合固定在舵机基座(12)通孔内。
5.根据权利要求1所述的一种风洞试验模型用舵机模块，其特征在于，所述传动轴(9)与舵片连接的端面设有两个轴向拉紧的螺纹孔和一个方形定位槽。
6.根据权利要求1所述的一种风洞试验模型用舵机模块，其特征在于，直线导轨(6)的安装方向与丝杠(2)的轴线方向平行。
7.根据权利要求1所述的一种风洞试验模型用舵机模块，其特征在于，所述电机组件(1)直径不大于舵机基座(12)的横截面最大厚度尺寸。
8.根据权利要求1所述的一种风洞试验模型用舵机模块，其特征在于，当传动轴(9)带动舵片偏转的角度为θ，齿轮传动副的齿轮传动比为i时，则编码器(13)测得的角度值为θ/i；其中，i≤1。
9.根据权利要求1所述的一种风洞试验模型用舵机模块，其特征在于，通过电机组件(1)带动丝杠(2)做直线运动，进而带动拨销(4)、拨叉(7)运动，拨叉(7)带动传动轴(9)旋转，再通过齿轮传动、编码器传动的组合方式，实现舵机闭环控制和舵偏角度的末端反馈。
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| CN117048847A (zh) * | 2023-10-12 | 2023-11-14 | 航天江南集团有限公司 | 一种舵机舵轴位置检测装置 |
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