一种多轴驱动的环形舵控装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种多轴驱动的环形舵控装置，包括电机驱动系统、舵控传动机构和舵机主体结构；所述电机驱动系统包括电机、减速器和编码器；所述舵控传动机构包括丝杠副、直线导轨副、螺母、拨叉、舵轴和轴承；丝杠副和直线导轨副将所述电机驱动系统的旋转运动转换为螺母的直线运动，拨叉在螺母的直线运动推动下对每个舵轴分别进行精确的偏转。本发明专利技术体积小，质量轻，结构简单；模块化设计，一体化加工，拆装方便；环形结构能实现对至少四个舵片进行内插或外置的控制利用；能提供每个舵轴3N.m的扭矩和±45°的角度偏转，且旋转回程间隙控制在3′以内。

A multi axis driven annular rudder control device

The invention discloses a multi axis driven annular rudder control device, including the motor drive system, the rudder control transmission mechanism and the rudder body structure; the motor drive system includes the motor, the reducer and the encoder; the rudder control transmission mechanism includes a screw pair, a linear guide pair, a stud, a fork, a rudder shaft and a bearing; a screw pair. The rotating motion of the motor drive system described by the linear guide is converted to the straight motion of the nut, and the fork is driven by the straight motion of the nut for the precise deflection of each rudder axis. The invention is small in volume, light in mass and simple in structure; modular design, integrated processing, easy disassembly and disassembly; the ring structure can control at least four rudder inserts or external use; it can provide the torque of each rudder shaft 3N.m and the angle deflection of 45 degrees, and the rotation back clearance is controlled within 3 '.

【技术实现步骤摘要】
一种多轴驱动的环形舵控装置
本专利技术涉及一种多轴驱动的环形舵控装置，属于电动舵机结构

技术介绍
电动舵机作为精确制导武器的操纵装置，接收机载计算机或自动驾驶仪发出的舵偏角指令，克服舵面的铰链力矩并快速角位置跟踪，从而改变制导武器的飞行姿态及飞行轨迹。现有的电动舵机是在一个圆筒状壳体内四个方向分别安装固定，不但空间占用大，安装需要逐个进行，拆装不方便。对于便携式导弹或箭炮而言，空间体积、重量、舵轴的舵偏角和扭矩以及回程间隙(即舵偏角精度)都是电动舵机设计需要考虑的重点和难点；同时，在局限的环状空间内对与舵机相连的多个舵片分别单独精密驱动控制则难上加难。随着现代战争对便携式导弹或箭炮的需求越来越迫切，便携式导弹或箭炮的性能要求也不断地强化，比如速度越快对舵或翼的扭矩要求越大，控制越稳对舵或翼的偏转精度要求越高，复杂姿态的增加对舵或翼的偏转角度要求增多等；另外，便携式导弹或箭炮需要应对各种复杂的温度环境而不影响其性能，对控制舵偏转的舵机装置的结构设计和布局提出了较大的挑战。然而，传统的舵机比如液压、气动舵机结构复杂，体积较大，且维护成本较高，并不适用于便携式导弹；另外，对于电动舵机的蜗轮-蜗杆传动方式，环状空间结构布局无法获得与导弹大小相匹配的舵轴扭矩等性能；或者说要获得与导弹大小相匹配的舵轴扭矩等性能，则无法保证环状空间布局设计。对于环状空间结构布局的电动舵机，其内腔可以用于多种用途，比如外插鸭舵或尾翼，则其内腔可布置电路板或通信电路等，亦可穿支撑支杆用于风洞试验；内插燃气舵，可用于矢量推力技术及其试验。因此，设计一个模块化、通用型的环状空间结构布局，兼顾成本、体积、重量、回程间隙以及舵轴的舵偏角和扭矩的舵控装置是便携式导弹或箭炮急需解决的技术难题。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是：克服现有技术的不足，本专利技术提供了一种多轴驱动的环形舵控装置，采用对环形舵控装置进行模块化设计，加工一体化，拆装方便；通过在便携式导弹局限的环形内腔中对至少四个舵轴单独驱动的部件进行布局和设计，使得舵机装置所占空间外径小于72mm，环形厚度小于16mm，长度小于160mm，质量少于1kg；通过采用丝杠-螺母传动方式，实现了在环状空间中的舵轴至少±45°的角度旋转；通过采用电机、减速器、编码器以及丝杠-螺母传动组合，能够给舵轴提供至少3N.m的扭矩，并将整个装置的回程间隙控制在3′以内。本专利技术的技术解决方案是：一种多轴驱动的环形舵控装置，包括电机驱动系统、舵控传动机构和舵机主体结构；舵机主体结构上安装有用于配装电机驱动系统的舵控传动机构；舵控传动机构包括丝杠副、直线导轨副、第一轴承、拨叉、舵轴、螺母和第二轴承；电机驱动系统与丝杠副固定连接，并驱动丝杠副绕自身轴线旋转；丝杠副两端均设有用于支撑并限制轴向自由度的第一轴承，螺母通过直线导轨副沿丝杠副直线运动，并推动拨叉旋转，拨叉与舵轴固定连接，并驱动舵轴绕自身轴线偏转，舵轴两端均设有用于支撑并限制轴向自由度的第二轴承。在上述的一种多轴驱动的环形舵控装置中，所述电机驱动系统包括正反转电机、减速器和编码器；正反转电机、减速器和编码器均与舵机主体结构固定连接。在上述的一种多轴驱动的环形舵控装置中，所述丝杠副和直线导轨副用于将电机驱动系统的旋转运动转换为螺母的直线运动。在上述的一种多轴驱动的环形舵控装置中，所述舵机主体结构为空心圆筒，舵机主体结构与便携式导弹固定连接；舵轴上固定安装舵片，舵片位于舵机主体结构内腔中，并位于便携式导弹外侧。在上述的一种多轴驱动的环形舵控装置中，所述舵机主体结构厚度小于16mm，舵机主体结构长度小于160mm，舵机主体结构质量小于1kg。在上述的一种多轴驱动的环形舵控装置中，所述舵机主体结构上至少设有四个电机驱动系统和四个舵控传动机构的组合；组合在舵机主体结构端面上的布局形状为一字形、品字形、十字形、对称或非对称形状。在上述的一种多轴驱动的环形舵控装置中，所述四个舵控传动机构中的舵轴均独立控制。在上述的一种多轴驱动的环形舵控装置中，所述四个电机驱动系统分别给每个舵轴提供至少3N.m的扭矩，每个舵轴的偏转角度范围均设为-45～+45°。在上述的一种多轴驱动的环形舵控装置中，所述每个舵轴的旋转回程间隙均小于3′。在上述的一种多轴驱动的环形舵控装置中，所述舵机主体结构固定安装在便携式导弹中且舵机主体结构所占空间外径小于72mm。本专利技术与现有技术相比的有益效果是：【1】本专利技术采用模块化设计，结构通用性强，且加工一体化成型，整个装置结构简单，各组件拆装维护方便，装置整体外径小于72mm，可与便携式导弹或箭炮外壳体固定连接，环形厚度小于16mm，内腔内可布置电路板、通信线路、燃气舵或穿插用于风洞试验的支撑支杆等；同时，整个装置的总重小于1kg，减轻了在便携式导弹重量中所占比重。【2】本专利技术通过采用丝杠-螺母传动方式，通过在便携式导弹或箭炮局限的环形内腔中对至少四个舵轴单独驱动的部件进行布局和设计，实现了在环状空间中的舵轴至少±45°的角度旋转；同时，外插尾翼或鸭舵，分别调节至少四个舵片的角度，可实现便携式导弹或箭炮飞行姿态的自动控制或风洞试验，内插燃气舵，可实现发动机推力矢量的调节控制等。【3】本专利技术采用高功率精密电机、减速器及编码器和舵控传动机构组合，并在环状空间内布局，实现了在环状空间内对至少四个舵轴的各自单独控制，能实现单独布局、一字布局、品字布局、十字布局、对称和非对称布局等布局形式，并分别给每个舵轴提供至少3N.m的扭矩；同时，通过对整个传动过程中各配合面的摩擦间隙进行调试，能将每个舵轴的旋转回程间隙控制在3′以内。【4】本专利技术整体结构紧凑，适用于多种工作环境，使用寿命相对较长，在复杂工况下依然能够良好运转，具有适用范围广的特点，具备良好的市场应用前景。附图说明附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本申请的一部分，本专利技术的实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1为本专利技术结构示意图其中：1电机驱动系统；2丝杠副；3直线导轨副；4第一轴承；5拨叉；6舵轴；7舵机主体结构；8螺母；9第二轴承；10便携式导弹；具体实施方式为使本专利技术的方案更加明了，下面结合附图说明和具体实施例对本专利技术作进一步描述：如图1所示，一种多轴驱动的环形舵控装置，包括一个具有四套电机驱动系统1、四套舵控传动机构和一个舵机主体结构7的主体；虽然从附图1的视图视角仅能看到一套完整的舵轴驱动单元，但显示的四套电机驱动系统围绕舵机主体结构圆形阵列可知，在一个舵机主体结构上沿其周向圆形布置了四套舵控传动机构+电机驱动系统组合，当然不仅限于圆形阵列。每套舵控传动机构+电机驱动系统通过与舵机主体结构相连或固定，进而带动其连接的舵轴6进行角度偏转，因此，分别对每套舵控传动机构+电机驱动系统进行单独控制，即可实现四个舵片各自的角度偏转而互不影响。因为四套舵控传动机构+电机驱动系统所运行的方式均类似，故只对其中一套舵控传动机构+电机驱动系统的传动过程进行介绍。如附图1所示，电机驱动系统1与丝杠副2固定连接，并驱动丝杠副2顺时针/逆时针旋转；丝杠副2通过第一轴承4支撑其两端并限制其轴向运动，螺母8在直线导轨副3作用下沿丝杠副2作直线运动，并推动拨叉5旋转，拨叉5与舵轴6本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多轴驱动的环形舵控装置，其特征在于：包括电机驱动系统(1)、舵控传动机构和舵机主体结构(7)；舵机主体结构(7)上安装有用于配装电机驱动系统(1)的舵控传动机构；舵控传动机构包括丝杠副(2)、直线导轨副(3)、第一轴承(4)、拨叉(5)、舵轴(6)、螺母(8)和第二轴承(9)；电机驱动系统(1)与丝杠副(2)固定连接，并驱动丝杠副(2)绕自身轴线旋转；丝杠副(2)两端均设有用于支撑并限制轴向自由度的第一轴承(4)，螺母(8)通过直线导轨副(3)沿丝杠副(2)直线运动，并推动拨叉(5)旋转，拨叉(5)与舵轴(6)固定连接，并驱动舵轴(6)绕自身轴线偏转，舵轴(6)两端均设有用于支撑并限制轴向自由度的第二轴承(9)。

【技术特征摘要】
1.一种多轴驱动的环形舵控装置，其特征在于：包括电机驱动系统(1)、舵控传动机构和舵机主体结构(7)；舵机主体结构(7)上安装有用于配装电机驱动系统(1)的舵控传动机构；舵控传动机构包括丝杠副(2)、直线导轨副(3)、第一轴承(4)、拨叉(5)、舵轴(6)、螺母(8)和第二轴承(9)；电机驱动系统(1)与丝杠副(2)固定连接，并驱动丝杠副(2)绕自身轴线旋转；丝杠副(2)两端均设有用于支撑并限制轴向自由度的第一轴承(4)，螺母(8)通过直线导轨副(3)沿丝杠副(2)直线运动，并推动拨叉(5)旋转，拨叉(5)与舵轴(6)固定连接，并驱动舵轴(6)绕自身轴线偏转，舵轴(6)两端均设有用于支撑并限制轴向自由度的第二轴承(9)。2.根据权利要求1所述的一种多轴驱动的环形舵控装置，其特征在于：所述电机驱动系统(1)包括正反转电机、减速器和编码器；正反转电机、减速器和编码器均与舵机主体结构(7)固定连接。3.根据权利要求1所述的一种多轴驱动的环形舵控装置，其特征在于：所述丝杠副(2)和直线导轨副(3)用于将电机驱动系统(1)的旋转运动转换为螺母(8)的直线运动。4.根据权利要求1所述的一种多轴驱动的环形舵控装置，其特征在于：所述舵机主体结构(7)为空心圆筒，舵机主体结构(7)与便携...

【专利技术属性】
技术研发人员：李广良，张江，魏忠武，付天厚，赵顺友，程光耀，周圣舰，
申请(专利权)人：中国航天空气动力技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11