一种故障安全阻尼式防卡塞机电作动器制造技术

本发明专利技术属于机电伺服技术领域，尤其是涉及一种故障安全阻尼式防卡塞机电作动器。本发明专利技术提出的故障隔离式防卡塞机电作动器总体技术方案，相比传统机电作动器结构布局与功能形式，具备更高的安全性和可靠性，能够解除卡死、卡滞、卡塞故障。本发明专利技术在保证原有机电作动器主体技术基础上，具备更小的外观包络和质量，功率密度更高，利于向更多领域推广应用；该类型机电作动器可应用于民用客机辅助飞行操纵面、战斗机辅助飞行操纵面、发动机推力矢量控制、天地往返可重复使用飞行器飞行操纵面等，具有更为广阔的应用前景。具有更为广阔的应用前景。具有更为广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种故障安全阻尼式防卡塞机电作动器


[0001]本专利技术属于机电伺服
，尤其是涉及一种故障安全阻尼式防卡塞机电作动器。

技术介绍

[0002]机电作动器是机电伺服系统的核心部件，主要作用是接收控制指令后，将电能转化为机械能，克服外界的负载力矩，达到预定的速度和位置。机电作动器的核心承载部件大都选择滚珠丝杠副或行星滚柱丝杠副，行星滚柱丝杠副螺纹牙多点接触工作原理，承载力相对更大、传动精度更高，是被优选的部件。
[0003]机电作动器在伺服
应用广泛，但在高可靠性、高安全性场合中，应用受到很大限制，主要原因在于核心传动部件存在卡死、卡滞、卡塞的单点风险，无法达到更高的可靠性要求，故而在载人航天、载人飞机的飞行控制领域中极少使用机电作动器。
[0004]为了解决机电作动器传动部件单点故障问题，现有技术采用传动机构冗余设计方案，例如使用两台伺服电机与嵌套式丝杠副，确保其中一个丝杠出现故障后备用丝杠副继续工作，但这种解决方案使得机电作动器的复杂程度大大增加，系统重量、体积显著增大，尤其是作动器前后连接处的零位长度，往往需要额定行程的4倍以上，相比液压类型伺服作动器不具备很好的综合性能。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出一种故障安全阻尼式防卡塞机电作动器设计方案，具备正常工作模式、故障工作模式之间切换能力，在不显著增加作动器包络尺寸和重量的基础上，既能完成额定推力输出、速度输出和位置输出，又能够利用外部独立控制方法和解锁机构，实现对丝杠卡死、卡滞、卡塞问题的故障解除，使得机电作动器成为阻尼浮动伸缩状态，不对飞行器姿态控制造成阻碍，从而提高飞控系统的安全性和可靠性。
[0006]本专利技术所采用的技术方案是：
[0007]一种故障安全阻尼式防卡塞机电作动器，该机电做动器包括可旋转单支耳组件1、阻尼作动筒组件2、解锁电机组件3、齿轮齿圈组件4、行星滚柱丝杠副5、钢球离合器组件6、伺服电机组件7和双支耳组件8；
[0008]所述的可旋转单支耳组件1包括单支耳1a、钢球1b和紧定螺钉1c；
[0009]单支耳1a外形为两个圆柱曲面相贯结构，一端圆柱内侧为内螺纹孔，外侧表面为两个半圆环形凹槽结构；另一端圆柱内侧为通孔结构，通孔四周设有压边槽。钢球1b为球形钢珠；紧定螺钉1c为平端圆柱螺钉；
[0010]单支耳1a两个半圆环形凹槽与一周均匀布置若干数量钢球1b接触，通过紧定螺钉1c将钢球1b压在作动筒2a对应内壁环形凹槽中，因此，钢球1b被上下两个环形凹槽卡住，可以承受整个作动器的轴向拉压力载荷，并允许可旋转单支耳组件1与阻尼作动筒组件2发生
相对旋转。
[0011]所述的阻尼作动筒组件2包括作动筒2a、作动器壳体2b、前端盖2c和六角头螺钉2d；
[0012]作动筒2a外形为薄壁筒状结构，外壁设有若干数量圆周布置的矩形凹槽；内壁外形为光滑圆柱筒，左侧段内壁一定距离处，设有若干数量、一定角度的圆周布置的斜孔，斜孔为内螺纹结构；右侧段内壁设有两段环形半圆凹槽。作动器壳体2b为方形筒状法兰薄壁结构，法兰盘为方形，两侧端面分别设有四个螺钉安装孔，作动器壳体2b内壁为各段圆柱组成，靠近法兰盘的一端设有轴承安装孔，另一端为大行程往复行程光滑筒。前端盖2c为方形端盖，通孔尺寸与作动筒2a外圆相等，四个安装孔与作动器壳体2b的安装孔对应。六角头螺钉2d为T形螺钉。
[0013]作动筒2a放置于作动器壳体2b长孔内部，两者可以往复相对运动；前端盖2c与作动器壳体2b通过六角头螺钉2d将其固定连接，前端盖2c内孔与作动筒2a相互摩擦运动，可以限制作动筒2a向右到达的极限位置，起到限位作用。
[0014]所述的解锁电机组件3包括控制电机3a、电机上压壳3b和固定螺钉3c；
[0015]控制电机3a为圆柱状小型电机，左端为电机轴制动部分，中间段为电机，右端为小型减速器。电机上压壳3b为方形结构，下面为半圆状，半径尺寸与控制电机3a外圆相等，上面设有四个螺钉安装孔。固定螺钉3c为常规螺钉标准件。
[0016]控制电机3a的伸出旋转轴与外齿轮4a通过键连接固定，控制电机3a被电机上压壳3b压住在作动筒2a的上表面的半圆槽内，利用固定螺钉3c将其安装固定。
[0017]所述的齿轮齿圈组件4包括外齿轮4a、外齿圈4b和支承轴承4c；
[0018]外齿轮4a为小型齿轮形状，内孔与电机伸出轴相等，并设有花键槽，其模数与外齿圈4b相同。外齿圈4b整体为薄壁齿轮圈结构，外侧为渐开线齿，内壁设有圆周布置若干数量花键。支承轴承4c为薄壁深沟球轴承。
[0019]外齿轮4a将控制电机3a的旋转运动输出，同时与外齿圈4b构成外啮合传动，外齿圈4b的内壁花键与作动筒2a的外壁花键槽相互配合，在支承轴承4c的约束下，驱动作动筒2a转动，并允许作动筒2a往复直线运动。
[0020]行星滚柱丝杠副5由螺母5a、丝杆5b、滚柱5c、保持架5d组成；
[0021]螺母5a薄壁筒状结构，内壁设有螺纹、外壁为光滑圆筒，在一定位置处设有一定数量圆周布置的盲孔，盲孔尺寸与钢球6a相等。丝杆5b一端为轴承安装部分和阶梯轴，另一端为长距离外螺纹结构。滚柱5c为柱状外螺纹结构。保持架5d为薄壁环形安装孔结构。
[0022]螺母5a外侧被放置与作动筒2a的长孔内，圆周布置盲孔内安装压缩弹簧6b，钢球6a布置在压缩弹簧6b的上方，被安装在作动筒2a的斜孔内紧定螺钉6c压住，使得钢球6a刚好卡在两者配合处，轴向固定连接，承受剪切载荷。螺母5a、丝杆5b、滚柱5c、保持架5d构成行星滚柱丝杠副，可将丝杆5b的旋转运动利用滚柱5c循环滚动转化为螺母5a的往复直线运动。
[0023]所述的钢球离合器组件6包括钢球6a、压缩弹簧6b和紧定螺钉6c；
[0024]钢球6a尺寸与螺母5a盲孔尺寸相等，与作动筒2a斜孔尺寸相等，压缩弹簧6b高度尺寸受限于螺母5a盲孔深度。紧定螺钉6c为平端螺钉。
[0025]钢球6a布置在压缩弹簧6b的上方，被安装在作动筒2a的斜孔内紧定螺钉6c压住，
钢球6a、压缩弹簧6b、紧定螺钉6c均放置于螺母5a外侧圆周布置盲孔内，其中钢球6a刚好卡在作动筒2a与螺母5a两者配合处。
[0026]所述的伺服电机组件7包括电机壳体7a、电机转轴承力轴承7b、电机连接螺栓7c和电机连接器7d；
[0027]电机壳体7a外形为方形，内侧为圆筒结构，端面设有法兰安装孔。电机转轴承力轴承7b为深沟球轴承。电机连接螺栓7c为T形螺栓。电机连接器7d方形薄壁结构，设有螺纹安装通孔。
[0028]电机壳体7a端面法兰孔与作动器壳体2b的法兰端面配合，通过电机连接螺栓7c将其固定安装；电机转轴承力轴承7b与丝杆5b左侧部分构成旋转组件；电机连接器7d固定于电机壳体7a上方。
[0029]所述的双支耳组件8包括双支耳8a和铜套8b；
[0030]双支耳8a左侧为两本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种故障安全阻尼式防卡塞机电作动器，其特征在于：该机电做动器包括可旋转单支耳组件(1)、阻尼作动筒组件(2)、解锁电机组件(3)、齿轮齿圈组件(4)、行星滚柱丝杠副(5)、钢球离合器组件(6)、伺服电机组件(7)和双支耳组件(8)；所述的可旋转单支耳组件(1)包括单支耳(1a)、钢球(1b)和紧定螺钉(1c)；所述的阻尼作动筒组件(2)包括作动筒(2a)、作动器壳体(2b)、前端盖(2c)和六角头螺钉(2d)；所述的解锁电机组件(3)包括控制电机(3a)、电机上压壳(3b)和固定螺钉(3c)；所述的齿轮齿圈组件(4)包括外齿轮(4a)、外齿圈(4b)和支承轴承(4c)；行星滚柱丝杠副(5)由螺母(5a)、丝杆(5b)、滚柱(5c)、保持架(5d)组成；所述的钢球离合器组件(6)包括钢球(6a)、压缩弹簧(6b)和紧定螺钉(6c)；所述的伺服电机组件(7)包括电机壳体(7a)、电机转轴承力轴承(7b)、电机连接螺栓(7c)和电机连接器(7d)；所述的双支耳组件(8)包括双支耳(8a)和铜套(8b)；单支耳(1a)与钢球(1b)接触，通过紧定螺钉(1c)将钢球(1b)压在作动筒(2a)的环形凹槽中，可旋转单支耳组件(1)与阻尼作动筒组件(2)能够发生相对旋转；作动筒(2a)放置于作动器壳体(2b)长孔内部，两者能够往复相对运动；前端盖(2c)与作动器壳体(2b)通过六角头螺钉(2d)固定连接，前端盖(2c)内孔与作动筒(2a)能够相互摩擦；控制电机(3a)的伸出旋转轴与外齿轮(4a)通过键连接固定，控制电机(3a)被电机上压壳(3b)压住在作动筒(2a)的上表面的半圆槽内，利用固定螺钉(3c)固定连接；外齿轮(4a)将控制电机(3a)的旋转运动输出，同时与外齿圈(4b)构成外啮合传动，外齿圈(4b)的内壁花键与作动筒(2a)的外壁花键槽相互配合，在支承轴承(4c)的约束下，驱动作动筒(2a)转动，并允许作动筒(2a)往复直线运动；螺母(5a)外侧被放置与作动筒(2a)的长孔内，圆周布置盲孔内安装压缩弹簧(6b)，钢球(6a)布置在压缩弹簧(6b)的上方，被安装在作动筒(2a)的斜孔内紧定螺钉(6c)压住；钢球(6a)布置在压缩弹簧(6b)的上方，被安装在作动筒(2a)的斜孔内紧定螺钉(6c)压住，钢球(6a)、压缩弹簧(6b)、紧定螺钉(6c)均放置于螺母(5a)外侧圆周布置盲孔内，其中钢球(6a)刚好卡在作动筒(2a)与螺母(5a)两者配合处；电机壳体(7a)端面法兰孔与作动器壳体(2b)的法兰端面配合，通过电机连接螺栓(7c)固定安装；电机连接器(7d)固定于电机壳体(7a)上方；双支耳(8a)的方形法兰端面与电机壳体(7a)的方形法兰端面配合，利用电机连接螺栓(7c)固定连接。2.根据权利要求1所述的一种故障安全阻尼式防卡塞机电作动器，其特征在于：单支耳(1a)外形为两个圆柱曲面相贯结构，一端圆柱内侧为内螺纹孔，外侧表面为两个半圆环形凹槽结构；另一端圆柱内侧为通孔结构，通孔四周设有压边槽，钢球(1b)为球形钢珠；紧定螺钉(1c)为平端圆柱螺钉。3.根据权利要求1或2所述的一种故障安全阻尼式防卡塞机电作动器，其特征在于：作动筒(2a)外形为薄壁筒状结构，外壁设有若干数量圆周布置的矩形凹槽；内壁外形为光滑圆柱筒，左侧段内壁设定距离处，设有若干数量、设定角度的圆周布置的斜孔，斜孔为内螺
纹结构；右侧...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋洪舟，董辉立，韩继文，宋显成，蒋孟龙，
申请(专利权)人：北京精密机电控制设备研究所，
类型：发明
国别省市：