一种双输入源无缝切换的冗余传动机构制造技术

本发明专利技术公开了一种双输入源无缝切换的冗余传动机构，包括第一输入源、第二输入源、第一制动器、第二制动器、冗余差动减速器，第一位置反馈器以及冗余控制器；其中，第一输入源和第二输入源的输出端均与冗余差动减速器的输入端连接，冗余差动减速器的输出端上设置有第一位置反馈器，第一位置反馈器的输出端与冗余控制器的输入端连接，冗余控制器的输出端与第一制动器和第二制动器连接；第一制动器和第二制动器分别用于制动第一输入源和第二输入源。利用差动原理主要解决输入源本体并联之后产生的力纷争问题，实现并联输入源之间结构的无缝切换。

A Redundant Transmission Mechanism with Seamless Switching of Double Input Sources

【技术实现步骤摘要】
一种双输入源无缝切换的冗余传动机构
本专利技术属于机械传动
，具体涉及一种双输入源无缝切换的冗余传动机构。
技术介绍
随着军事技术的发展，对弹上、无人机等执行系统的可靠性要求不断提高。大力矩、高速度、高可靠性的多余度伺服执行机构需求旺盛。多余度系统技术将有很大的应用前景。目前，根据应用领域的不同，可将余度技术分为电气余度技术和机械余度技术。电气余度技术包括输入源本体结构的余度技术和控制电路的余度技术。机械余度技术主要包括齿轮传动装置、液压以及气动等传动系统的余度技术。输入源本体的余度实现主要为输入源串联和并联；控制电路余度实现主要为双路电路备份；机械余度实现主要采用多轴输入单轴输出的模式，例如离合器控制模式和双绕组电机方案。对于离合器方案：由于两通道均正常工作时，由两电机共同带动舵面旋转，作用在受载上的转矩为两电机转矩之和，因此，需解决负载均衡与力纷争的问题，这对电流检测、控制器的设计和智能控制器的处理速度都提出了较高的要求。对于双绕组电机方案：串联式在一个绕组发生故障时，将成为另一绕组的负载，从而使得电机的机电常数变大，动态性能降低。并联式电机绕组嵌放困难，而且彼此间存在磁场耦合，两套绕组间存在互感，控制结构比较复杂，且无法实现机械传动系统的冗余。综上所述，目前存在的余度技术各有优缺点，为了能够满足系统的设计要求，就需要研究满足可靠性和使用条件要求的电气余度和最佳机械余度结构型式。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提供了一种双输入源无缝切换的冗余传动机构，以行星差动运动合成技术为基础，利用差动原理解决了输入源本体并联之后产生的力纷争问题，实现并联输入源之间结构的无缝切换。为达到上述目的，本专利技术所述一种双输入源无缝切换的冗余传动机构，包括第一输入源、第二输入源、第一制动器、第二制动器、冗余差动减速器，第一位置反馈器、直线输出端和冗余控制器；其中，所述第一输入源和第二输入源的输出端分别连接至冗余差动减速器的两个输入端，冗余差动减速器的输出端与丝杠副连接，丝杠副上设置有第一位置反馈器，第一位置反馈器用于将丝杠副直线输出端的位移传输到冗余控制器，冗余控制器用于控制第一制动器和第二制动器；第一制动器用于制动第一输入源，第二制动器用于控制第二输入源。进一步的，所述丝杠副上还设置有与第一位置反馈器互为冗余的第二位置反馈器。进一步的，冗余差动减速器包括第一输入齿轮和第二输入齿轮，所述第一输入齿轮用于和第一输入源连接，所述第二输入齿轮用于和第二输入源连接；第二输入齿轮安装在轴套上，第一输入齿轮和太阳轮的外齿啮合，太阳轮的内齿和行星轮啮合；第二输入齿轮与行星轮啮合，行星轮固定在行星架输出齿轮上，通过行星架输出齿轮将第一输入源和第二输入源的动力输出。进一步的，太阳轮下端面固定连接有齿圈定位环，齿圈定位环包括环形的水平板，水平板外圆上端面连接有第一竖直板，水平板内圆下端面连接有第二竖直板，第二竖直板与轴套之间设置有第二输入齿轮支撑轴承，第二竖直板向内侧伸出有一圈环形凸起，环形凸起上端面与第二输入齿轮支撑轴承外圈的下端面相接。进一步的，第二输入齿轮支撑轴承第二输入齿轮支撑轴承下端设置有第一轴承挡圈，所述第一轴承挡圈内圈伸入轴套侧壁下端开设的第一凹槽中，第二输入齿轮支撑轴承外圈上端面设置有太阳轮轴承挡圈，太阳轮轴承挡圈外圈伸入第二竖直板内壁开设的凹槽中。进一步的，行星架输出齿轮通过第一轴承安装在轴套上，所述轴套侧壁上端开设有第二凹槽，第一轴承内圈上端面设置有行星架输出齿轮挡圈，所述行星架输出齿轮挡圈内侧伸入第二凹槽中；所述第一轴承外圈上端面设置有行星架输出齿轮轴承挡圈，行星架输出齿轮轴承挡圈外圈伸入行星架输出齿轮内壁上开设的凹槽中；所述行星架输出齿轮内壁下端向内伸出有凸缘，第一轴承的外圈的下端面和所述凸缘的上端面相接触。与现有技术相比，本专利技术至少具有以下有益的技术效果，当某一通道发生故障时，只需用相应的制动器锁住相应的故障通道的输入源即可，隔离故障方便；由于输出轴的输出为两输入轴的机械运动合成，且两输入轴承担的力矩不变，因此只要保证两输出电机转速相同，即可保证两电机间的负载均衡，并很好地解决了力纷争的问题：不需要离合器，有利于提高整机的可靠性。利用差动原理，应用运动合成技术，有效的避免力纷争问题，为无缝余度切换提供了基础。另外，由于功率的叠加原理，可以实现传输的扭矩叠加或者速度的叠加。与离合器方案相比，两个支路的切换平稳，解决了力纷争的问题。与双绕组电机相比，控制系统简单，易于实现。进一步的，所述第二输入齿轮支撑轴承下端设置有第一轴承挡圈，所述第一轴承挡圈内圈伸入轴套侧壁下端开设的第一凹槽中，第二输入齿轮支撑轴承外圈上端面设置有太阳轮轴承挡圈，太阳轮轴承挡圈外圈伸入第二竖直板内壁开设的凹槽中，在竖直方向上对第二输入齿轮支撑轴承进行限位，防止第二输入齿轮支撑轴承在工作过程中发生位移，提高整个冗余差动减速器的稳定性。进一步的，行星架输出齿轮通过第一轴承安装在轴套上，轴套侧壁上端开设有第二凹槽，第一轴承内圈上端面设置有行星架输出齿轮挡圈，行星架输出齿轮挡圈内侧伸入第二凹槽中；第一轴承外圈上端面设置有行星架输出齿轮轴承挡圈，行星架输出齿轮轴承挡圈外圈伸入行星架输出齿轮内壁上开设的凹槽中；行星架输出齿轮内壁下端向内伸出有凸缘，第一轴承的外圈的下端面和所述凸缘的上端面相接触，对第一轴承在竖直方向进行限位，防止第一轴承在工作过程中发生位移，提高整个冗余差动减速器的稳定性。附图说明图1为冗余系统控制及传动示意图；图2为双输入源无缝切换的冗余传动机构传动链简图；图3为双输入源无缝切换冗余传动机构结构图；图4为一种双输入源无缝切换冗余传动机构的典型应用示例；附图中：1-第一输入源，2-第二输入源，31-第一制动器，32-第二制动器，4-输出丝杠，5-冗余位置传感器，7-无缝切换冗余传动机构，8-轴套，71-太阳轮，72-行星架输出齿轮，73-第二输入齿轮，74-第一输入齿轮，75-行星轮，76-第二输入齿轮支撑轴承，77-第一轴承挡圈，78-轴套，710-太阳轮定位环，711-太阳轮轴承挡圈，712-行星架输出齿轮轴承挡圈，713-第一轴承，714-第二轴承，715-行星架输出齿轮挡圈。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本专利技术的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双输入源无缝切换的冗余传动机构，其特征在于，包括第一输入源、第二输入源、第一制动器、第二制动器、冗余差动减速器，第一位置反馈器、直线输出端和冗余控制器；其中，所述第一输入源和第二输入源的输出端分别连接至冗余差动减速器的两个输入端，冗余差动减速器的输出端与丝杠副连接，丝杠副上设置有第一位置反馈器，第一位置反馈器用于将丝杠副直线输出端的位移传输到冗余控制器，冗余控制器用于控制第一制动器和第二制动器；第一制动器用于制动第一输入源，第二制动器用于控制第二输入源。

【技术特征摘要】
1.一种双输入源无缝切换的冗余传动机构，其特征在于，包括第一输入源、第二输入源、第一制动器、第二制动器、冗余差动减速器，第一位置反馈器、直线输出端和冗余控制器；其中，所述第一输入源和第二输入源的输出端分别连接至冗余差动减速器的两个输入端，冗余差动减速器的输出端与丝杠副连接，丝杠副上设置有第一位置反馈器，第一位置反馈器用于将丝杠副直线输出端的位移传输到冗余控制器，冗余控制器用于控制第一制动器和第二制动器；第一制动器用于制动第一输入源，第二制动器用于控制第二输入源。2.根据权利要求1所述的一种双输入源无缝切换的冗余传动机构，其特征在于，所述丝杠副上还设置有与第一位置反馈器互为冗余的第二位置反馈器。3.根据权利要求1所述的一种双输入源无缝切换的冗余传动机构，其特征在于，所述冗余差动减速器包括第一输入齿轮(74)和第二输入齿轮(73)，所述第一输入齿轮(74)用于和第一输入源连接，所述第二输入齿轮(73)用于和第二输入源连接；第二输入齿轮(73)安装在轴套(78)上，第一输入齿轮(74)和太阳轮(71)的外齿啮合，太阳轮(71)的内齿和行星轮(75)啮合；第二输入齿轮(73)与行星轮(75)啮合，行星轮(75)固定在行星架输出齿轮(72)上，通过行星架输出齿轮(72)将第一输入源和第二输入源的动力输出。4.根据权利要求3所述的一种双输入源无缝切换的冗余传动机构，其特征在于，所述太阳轮(71)...

【专利技术属性】
技术研发人员：李振东，张延安，刘永青，于力伟，翟建强，
申请(专利权)人：西安微电子技术研究所，
类型：发明
国别省市：陕西,61