專利名稱：一種連桿式液壓舵機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及操舵裝置，具體地說是一種連桿式液壓舵機，可適用于水下機器人以及其他一些需要大扭矩但是空間狹小的海洋運載器。
背景技術(shù)：
水下機器人作為一種水下觀測、作業(yè)平臺，已經(jīng)在海洋科學(xué)研究、海洋工程、海洋資源勘探、水庫堤壩檢修等眾多水下領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。水下機器人具有非常好的靈活性，可以實現(xiàn)水下空間六自由度運動。傳統(tǒng)的水下無人潛航器包括AUV (自主水下機器人)和ROV (遙控水下機器人)兩類。ROV主要依靠多部螺旋槳矢量布置來實現(xiàn)水下空間六自由度運動，而AUV主要依靠操舵來實現(xiàn)水下空間六自由度運動。傳統(tǒng)的水下機器人體積比較小，航行速度比較慢，空間機動性不強，因此其實現(xiàn)空間六自由度運動所需要的操縱力矩較小，所以傳統(tǒng)的AUV可以主要依靠小型電動舵機這種扭矩較小的舵機產(chǎn)生扭矩來實現(xiàn)操舵。隨著水下機器人技術(shù)的發(fā)展，各種大型、中型水下機器人的研制相繼提上議事議程。這種大中型水下機器人相比傳統(tǒng)的AUV需要更大的操縱力矩，此時繼續(xù)使用傳統(tǒng)的小型電動舵機已經(jīng)無法滿足大中型水下機器人的需要。傳統(tǒng)的小型電動舵機應(yīng)用到大中型水下機器人中的弊端主要是兩個方面第一、扭矩比較小，無法滿足大中型水下機器人對操舵扭矩的需求。第二、繼續(xù)使用純電動方式則能源消耗高，蓄電池攜帶能源無法滿足頻繁的大扭矩操舵需求。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決水下機器人傳統(tǒng)的電動舵機扭矩小、能源消耗高等弊端，本發(fā)明的目的在于提供一種連桿式液壓舵機。該舵機采用液壓驅(qū)動，液壓源可由內(nèi)燃機驅(qū)動液壓站提供，擺脫了傳統(tǒng)的水下機器人依靠蓄電池驅(qū)動電動舵機的能源消耗緊張現(xiàn)狀，同時由于是液壓驅(qū)動因此可以達到大扭矩輸出。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的本發(fā)明包括伺服油缸、耳環(huán)、舵柄、舵桿、銅套及舵葉，其中伺服油缸位于水下機器人載體內(nèi)部，伺服油缸內(nèi)可伸縮的活塞桿的輸出端設(shè)有耳環(huán)；所述銅套安裝在水下機器人載體上，舵桿由銅套穿過，舵桿的一端位于水下機器人載體內(nèi)、與舵柄的一端相連，舵柄的另一端與所述耳環(huán)鉸接，舵桿的另一端位于水下機器人載體外部、安裝有舵葉，所述舵桿通過活塞桿的伸縮相對銅套旋轉(zhuǎn)，舵葉與舵桿連動。其中所述銅套上螺紋連接有對其軸向限位的防松螺母；所述防松螺母與耳環(huán)之間設(shè)有套在舵桿上的擋圈；所述銅套內(nèi)部開有供舵桿穿過的階梯孔，銅套的一端為與水下機器人載體固接的法蘭，另一端設(shè)有螺紋，銅套上的法蘭處設(shè)有保證水密的O形密封圈；所述舵桿的一端為方形柱、與舵柄固接，另一端開有凹槽，所述舵葉夾持在該凹槽內(nèi)，通過螺栓固接；所述舵桿位于銅套內(nèi)的部分沿周向開有密封槽，在密封槽內(nèi)容置有實現(xiàn)舵機與外界水環(huán)境水密的O形密封圈；所述舵柄的一端開有與舵桿固接的方形孔，另一端通過圓柱銷與耳環(huán)鉸接，所述耳環(huán)為“U”形；在水下機器人載體內(nèi)部設(shè)有安裝底座，該安裝底座上安裝有支撐耳環(huán)，所述伺服油缸固定在支撐耳環(huán)上；所述支撐耳環(huán)為“凸”形，凸出的部分設(shè)有通孔，所述伺服油缸上設(shè)有固定銷，該固定銷置于通孔內(nèi)實現(xiàn)伺服油缸的固定；所述安裝底座上固接有兩個相對布置的支撐耳環(huán)，每個支撐耳環(huán)上均設(shè)有通孔，所述伺服油缸位于兩個支撐耳環(huán)之間，通過固定銷通孔內(nèi)實現(xiàn)鉸接限位。本發(fā)明的優(yōu)點與積極效果為I.本發(fā)明采用液壓伺服油缸作為舵機的動力來源，可以提供大中型水下機器人操舵需要的大扭矩輸出。2.本發(fā)明在銅套上螺紋連接了防松螺母，并配以擋圈，對舵桿軸向限位，還防止了銅套滑出水下機器人載體。3.本發(fā)明體積小，適宜水下機器人這種對設(shè)備體積要求嚴格的裝備使用。4.本發(fā)明的舵桿末端采用凹槽的夾緊舵葉的形式，供連接舵葉，做到了既不影響結(jié)構(gòu)強度又不影響流線形外形。5.本發(fā)明安裝底座的高度可以根據(jù)需要進行調(diào)整，使舵機具有了更廣泛的適用性。


圖I為本發(fā)明立體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)主視圖；圖3為本發(fā)明的俯視裝配圖；圖4為圖I中舵桿的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為圖4中的A-A剖視圖；圖6為圖4的左視圖；圖7為圖I中安裝底座的結(jié)構(gòu)示意圖；圖8為圖7的俯視圖；圖9為圖7的左視圖；圖10為圖I中銅套的結(jié)構(gòu)示意圖；圖11為圖10的俯視圖；其中1為防松螺母，2為舵柄，3為伺服油缸，4為螺栓，5為墊片，6為支撐耳環(huán)，7為安裝底座，8為舵葉，9為舵桿，10為銅套，11為耳環(huán)，12為圓柱銷，13為O形密封圈，14為擋圈，15為水下機器人載體，16為通孔，17為活塞桿，18為密封槽。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳述。如圖I 3所示，本發(fā)明包括防松螺母I、舵柄2、伺服油缸3、支撐耳環(huán)6、安裝底座
7、舵葉8、舵桿9、銅套10及耳環(huán)11，其中安裝底座7包括一個底板及兩個相互平行的豎板，如圖7 9所示，底板上開有四個螺紋孔，用四組螺栓4以及墊片5將安裝底座7固定在需要安裝舵機的平臺上；本發(fā)明的安裝底座7的高度可以根據(jù)實際需要進行靈活調(diào)整。在安裝底座7的兩個豎板上各設(shè)有一個支撐耳環(huán)6，每個支撐耳環(huán)6通過兩組螺栓4以及墊片5固定在安裝底座7上，兩個支撐耳環(huán)6相對布置，相互平行。支撐耳環(huán)6為“凸”形，凸出的部分設(shè)有通孔16，所述伺服油缸3位于兩個支撐耳環(huán)6之間，伺服油缸3上設(shè)有固定銷，該固定銷置于通孔16內(nèi)實現(xiàn)伺服油缸3的鉸接限位。伺服油缸3內(nèi)設(shè)可伸縮的活塞桿17，活塞桿17的輸出端接耳環(huán)11，該耳環(huán)11為“U”形。銅套10安裝在水下機器人載體15上，如圖10、圖11所示，銅套10內(nèi)部開有供舵桿9穿過的階梯孔，銅套10的一端為與水下機器人載體15固接的法蘭，另一端設(shè)有螺紋；為防止漏水，銅套10的法蘭處設(shè)有O形密封圈13、保證水密。舵桿9由銅套10穿過，舵桿9置于銅套10中保護水下機器人載體15免受磨損以及保護舵桿9減少磨損并兼具支撐作用，銅套10屬于易磨損件，可定期更換；舵桿9的一端位于水下機器人載體15內(nèi)、與舵柄2的一端固接，舵柄2的另一端與耳環(huán)11通過圓柱銷12鉸接，舵桿9的另一端位于水下機器人載體15外部、安裝有舵葉8，所述舵桿9通過活塞桿17的伸縮相對銅套10旋轉(zhuǎn)，舵葉8與舵桿9連動。所述銅套10的另一端螺紋連接有對其軸向限位的防松螺母1，以防止銅套10滑出水下機器人載體15，并在防松螺母I與耳環(huán)11之間設(shè)有套在舵桿11上的擋圈14，對舵桿9軸向限位。如圖4 6所示，舵桿9的一端為方形柱，另一端為中間開有凹槽的放大夾持端，并在凹槽的兩側(cè)夾持葉上各設(shè)有四個螺紋孔，所述舵葉8局部凹陷夾持在該凹槽內(nèi)，通過四個螺栓與舵桿9連接固定。在舵桿9位于銅套10內(nèi)的部分沿周向開有密封槽18，該密封槽18內(nèi)容置有實現(xiàn)舵機與外界水環(huán)境水密的O形密封圈13。舵柄2的一端開有與舵桿9固接的方形孔，另一端通過圓柱銷12與耳環(huán)11鉸接。本發(fā)明的工作原理為首先，伺服油缸3自身設(shè)有固定銷，將伺服油缸的一對固定銷置于一對設(shè)置在左右兩側(cè)的支撐耳環(huán)6中，可以將伺服油缸3鉸接限位在安裝底座7上，實現(xiàn)了將伺服油缸3缸體限位的目的；伺服油缸3內(nèi)設(shè)置可由液壓油控制伸縮的活塞桿17，活塞桿17的輸出端安裝U形的耳環(huán)11，隨著活塞桿17的往復(fù)運動，帶動U形的耳環(huán)11往復(fù)運動；耳環(huán)11通過圓柱銷12與舵柄2連接，舵柄2的一端(上端)與舵桿9連接固定，由此，當(dāng)伺服油缸3的活塞桿17往復(fù)運動的時候，可以帶動舵柄2擺動；舵桿9的一端與舵柄2連接固定，而舵桿9置于銅套10中被限位只能旋轉(zhuǎn)，因此隨著舵柄2的擺動，舵桿9實現(xiàn)了轉(zhuǎn)動，舵桿9置于銅套10中的另一個目的是為了增大水下機器人載體15與舵桿9接觸處的強度并減少摩擦損耗，保護水下機器人載體15免受磨損以及保護舵桿9減少磨損并兼具支撐作用，銅套10屬于易磨損件，可定期更換；舵桿9上開密封槽18并設(shè)置O形密封圈13，實現(xiàn)了舵機與外界水環(huán)境的水密；舵桿9的另一端加工成夾式末端，通過四個螺栓與舵葉8實現(xiàn)夾持、緊定的可靠連接固定，這樣隨著舵桿9的轉(zhuǎn)動，最終帶動了舵葉8的轉(zhuǎn)動，達到了操舵的目的；銅套10固定在水下機器人載體15上，為防止漏水，銅套10的法蘭處設(shè)置O形密封圈13、保證水密；為防止銅套10滑出水下機器人載體15，銅套10上螺紋連接防松螺母1，與水下機器人載體15牢固固定，并在舵桿9上設(shè)置擋圈14用于軸向限位舵桿9 ;安裝底座7設(shè)置在底部，并可根據(jù)實際布置的需要自由修改安裝底座7的高度。
本發(fā)明適用于大中型水下機器人操縱系統(tǒng)作為操舵裝置使用，對飛機、船舶等需要舵機的場合同樣適用。
權(quán)利要求
1.一種連桿式液壓舵機，其特征在于包括伺服油缸⑶、耳環(huán)(11)、舵柄(2)、舵桿(9)、銅套(10)及舵葉(8)，其中伺服油缸(3)位于水下機器人載體內(nèi)部，伺服油缸(3)內(nèi)可伸縮的活塞桿(17)的輸出端設(shè)有耳環(huán)(11);所述銅套(10)安裝在水下機器人載體(15)上，舵桿(9)由銅套(10)穿過，舵桿(9)的一端位于水下機器人載體(15)內(nèi)、與舵柄(2)的一端相連，舵柄(2)的另一端與所述耳環(huán)(11)鉸接，舵桿(9)的另一端位于水下機器人載體(15)外部、安裝有舵葉(8)，所述舵桿(9)通過活塞桿(17)的伸縮相對銅套(10)旋轉(zhuǎn)，舵葉⑶與舵桿(9)連動。
2.按權(quán)利要求I所述的連桿式液壓舵機，其特征在于所述銅套(10)上螺紋連接有對其軸向限位的防松螺母(I)。
3.按權(quán)利要求2所述的連桿式液壓舵機，其特征在于所述防松螺母(I)與耳環(huán)(11)之間設(shè)有套在舵桿(11)上的擋圈(14)。
4.按權(quán)利要求I或2所述的連桿式液壓舵機，其特征在于所述銅套(10)內(nèi)部開有供舵桿(9)穿過的階梯孔，銅套(10)的一端為與水下機器人載體(15)固接的法蘭，另一端設(shè)有螺紋，銅套(10)上的法蘭處設(shè)有保證水密的O形密封圈(13)。
5.按權(quán)利要求I或2所述的連桿式液壓舵機，其特征在于所述舵桿(9)的一端為方形柱、與舵柄(2)固接，另一端開有凹槽，所述舵葉(8)夾持在該凹槽內(nèi)，通過螺栓固接。
6.按權(quán)利要求I或2所述的連桿式液壓舵機，其特征在于所述舵桿(9)位于銅套(10)內(nèi)的部分沿周向開有密封槽(18)，在密封槽(18)內(nèi)容置有實現(xiàn)舵機與外界水環(huán)境水密的O形密封圈(13) ο
7.按權(quán)利要求I或2所述的連桿式液壓舵機，其特征在于所述舵柄(2)的一端開有與舵桿(9)固接的方形孔，另一端通過圓柱銷(12)與耳環(huán)(11)鉸接，所述耳環(huán)(11)為“U”形。
8.按權(quán)利要求I或2所述的連桿式液壓舵機，其特征在于在水下機器人載體內(nèi)部設(shè)有安裝底座(7)，該安裝底座(7)上安裝有支撐耳環(huán)(6)，所述伺服油缸(3)固定在支撐耳環(huán)⑶上。
9.按權(quán)利要求8所述的連桿式液壓舵機，其特征在于所述支撐耳環(huán)(6)為“凸”形，凸出的部分設(shè)有通孔(16)，所述伺服油缸(3)上設(shè)有固定銷，該固定銷置于通孔(16)內(nèi)實現(xiàn)伺服油缸(3)的固定。
10.按權(quán)利要求9所述的連桿式液壓舵機，其特征在于所述安裝底座(7)上固接有兩個相對布置的支撐耳環(huán)￠)，每個支撐耳環(huán)(6)上均設(shè)有通孔(16)，所述伺服油缸(3)位于兩個支撐耳環(huán)(6)之間，通過固定銷通孔(16)內(nèi)實現(xiàn)鉸接限位。
全文摘要
本發(fā)明涉及操舵裝置，具體地說是一種連桿式液壓舵機，可適用于水下機器人以及其他一些需要大扭矩但是空間狹小的海洋運載器，包括伺服油缸、耳環(huán)、舵柄、舵桿、銅套及舵葉，伺服油缸位于水下機器人載體內(nèi)部，伺服油缸內(nèi)可伸縮的活塞桿的輸出端設(shè)有耳環(huán)；銅套安裝在水下機器人載體上，舵桿由銅套穿過，舵桿的一端位于水下機器人載體內(nèi)、與舵柄的一端相連，舵柄的另一端與所述耳環(huán)鉸接，舵桿的另一端位于水下機器人載體外部、安裝有舵葉，所述舵桿通過活塞桿的伸縮相對銅套旋轉(zhuǎn)，舵葉與舵桿連動。本發(fā)明采用液壓伺服油缸作為舵機的動力來源，可以提供大中型水下機器人操舵需要的大扭矩輸出。
文檔編號B63H25/30GK102951283SQ20111025127
公開日2013年3月6日 申請日期2011年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月29日
發(fā)明者尹遠, 胡志強, 衣瑞文, 鄭榮 申請人:中國科學(xué)院沈陽自動化研究所