專利名稱：一種慣性穩(wěn)定跟蹤平臺的諧波減速機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于航空光電成像技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種慣性穩(wěn)定跟蹤平臺的諧波減速機(jī)構(gòu)，適用于以直升飛機(jī)或輕小型飛機(jī)為飛行平臺的航空光電成像系統(tǒng)中的動(dòng)力傳遞驅(qū)動(dòng)。
背景技術(shù)：
慣性穩(wěn)定跟蹤平臺的動(dòng)力傳遞機(jī)構(gòu)是機(jī)載對地觀測平臺的關(guān)鍵設(shè)備之一，其功能是支承成像載荷并隔離飛行載體三個(gè)方向姿態(tài)角運(yùn)動(dòng)及外部擾動(dòng)，使成像載荷視軸在慣性空間內(nèi)始終跟蹤并垂直于當(dāng)?shù)厮?，提高成像分辨率。然而由于航空?yīng)用環(huán)境的限制，慣性穩(wěn)定跟蹤平臺的動(dòng)力傳遞機(jī)構(gòu)需要同時(shí)具有體積小、重量輕和承載比大等特點(diǎn)，因此設(shè)計(jì)上需要在滿足動(dòng)靜態(tài)性能要求的前提下進(jìn)行緊湊性優(yōu)化設(shè)計(jì)。在現(xiàn)有的航空慣性穩(wěn)定平臺設(shè)計(jì)中，現(xiàn)有減速減振系統(tǒng)結(jié)構(gòu)存在許多不足，典型的國外產(chǎn)品主要有:以色列C0NTR0P精密技術(shù)公司研制的ESP-600C型無人機(jī)載光電偵查平臺采用兩軸平臺，其方位轉(zhuǎn)動(dòng)范圍360° XN、俯仰+10° -10°、最大角速度50° /s'最大角加速度-50° /s2，其穩(wěn)定精度達(dá)到15urad。MSSP-3型海事觀察平臺主要用于海事巡邏飛機(jī)和巡邏船，采用四框架陀螺穩(wěn)定系統(tǒng)，帶有高分辨力前視紅外相機(jī)、高性能CCD(ChargeCoupled Device，電荷耦合器件)相機(jī)和激光測距儀。這兩種穩(wěn)定平臺代表了二框架結(jié)構(gòu)和四框架二軸機(jī)構(gòu)形式穩(wěn)定平臺的國際先進(jìn)水平但是這些總體表現(xiàn)為在體積大、負(fù)載/自重比小、精度差等方面的系統(tǒng)性不足，即難以找到集以上各方面優(yōu)點(diǎn)為一體的產(chǎn)品。本發(fā)明所提出的驅(qū)動(dòng)裝置可以有效解決這些問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的技術(shù)解決問題是:克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種慣性穩(wěn)定跟蹤平臺的動(dòng)力傳遞機(jī)構(gòu)，該系統(tǒng)穩(wěn)定精度高、承載/自重比大并可以自主提供姿態(tài)基準(zhǔn)，適用于直升飛機(jī)或輕小型飛機(jī)航空成像、偵察作業(yè)。本發(fā)明技術(shù)方案具體如下:一種慣性穩(wěn)定跟蹤平臺的諧波減速機(jī)構(gòu)，其特征在于包括:電機(jī)座1、碼盤托盤2、碼盤3、轉(zhuǎn)子套筒4、驅(qū)動(dòng)下鍵5、電機(jī)軸下軸承6、轉(zhuǎn)子套杯7、電刷8、轉(zhuǎn)子鋼環(huán)9、諧波下軸承10、諧波內(nèi)套筒11、諧波外套筒12、諧波上軸承13、諧波轉(zhuǎn)子14、驅(qū)動(dòng)齒輪15、定子鋼環(huán)16、鋼輪17、柔輪18、諧波轉(zhuǎn)子端蓋19、諧波轉(zhuǎn)子端蓋墊圈20、電機(jī)軸21、驅(qū)動(dòng)上鍵22、諧波發(fā)生器23、諧波發(fā)生器上墊片24、諧波發(fā)生器軸承25、諧波發(fā)生器下墊片26、定子座27、傳動(dòng)齒輪28、傳動(dòng)鍵29、導(dǎo)線滑環(huán)30、滑環(huán)安裝座31、傳動(dòng)齒輪套筒32、圓螺母33、傳動(dòng)上軸承34、傳動(dòng)軸套杯35、傳動(dòng)軸套筒36、傳動(dòng)下軸承37和傳動(dòng)軸38。所述電機(jī)座1、碼盤托盤2、碼盤3、轉(zhuǎn)子套筒4、驅(qū)動(dòng)下鍵5、電機(jī)軸下軸承6、轉(zhuǎn)子套杯7、電刷8、轉(zhuǎn)子鋼環(huán)9、定子鋼環(huán)16、電機(jī)軸21、定子座27構(gòu)成驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)部分:電機(jī)座I固聯(lián)于慣性穩(wěn)定平臺的機(jī)體上，定子座27底端和電機(jī)座I連接，定子鋼環(huán)16過盈連接于定子座27內(nèi)部，電刷8嵌入定子座27在外端阻止定子鋼環(huán)16的滑出。電機(jī)軸下軸承6 —端卡在電機(jī)座I的下端直口上，另一端和轉(zhuǎn)子套筒4接合，轉(zhuǎn)子套杯7過盈連接于轉(zhuǎn)子鋼環(huán)9，轉(zhuǎn)子鋼環(huán)9和定子鋼環(huán)16有一定的間隙，可以相對旋轉(zhuǎn)。電機(jī)軸21和轉(zhuǎn)子套杯7通過驅(qū)動(dòng)下鍵5連接，并且通過電機(jī)軸21上的驅(qū)動(dòng)上鍵22向外輸出扭矩。碼盤為轉(zhuǎn)角測試傳感器，碼盤托盤2緊固在電機(jī)座I上。碼盤10卡在碼盤托盤2和電機(jī)座I之間，通過電機(jī)座I上的凹槽定位安裝。所述諧波下軸承10、諧波內(nèi)套筒11、諧波外套筒12、諧波上軸承13、諧波轉(zhuǎn)子14、驅(qū)動(dòng)齒輪15、定子鋼環(huán)16、鋼輪17、柔輪18、諧波轉(zhuǎn)子端蓋19、諧波轉(zhuǎn)子端蓋墊圈20、電機(jī)軸21、驅(qū)動(dòng)上鍵22、諧波發(fā)生器23、諧波發(fā)生器上墊片24、諧波發(fā)生器軸承25、諧波發(fā)生器下墊片26構(gòu)成諧波傳動(dòng)結(jié)構(gòu)部分:諧波下軸承10的內(nèi)環(huán)一端由電機(jī)座I卡住，另一端由諧波內(nèi)套筒11緊定，諧波下軸承10的外環(huán)由諧波外套筒12緊定，諧波內(nèi)套筒11和諧波外套筒12的另一端和諧波上軸承13的內(nèi)外圈連接，諧波下軸承10和諧波上軸承13套在諧波轉(zhuǎn)子14內(nèi)部，諧波轉(zhuǎn)子端蓋19蓋在諧波轉(zhuǎn)子14上面，諧波轉(zhuǎn)子端蓋墊圈20貫穿柔輪18連接在諧波轉(zhuǎn)子端蓋19，可以調(diào)節(jié)連接緊固件的高度。鋼輪17和定子座27固定連接，柔輪18、諧波發(fā)生器軸承25、諧波發(fā)生器23由諧波發(fā)生器上墊片24和諧波發(fā)生器下墊片26連接，諧波發(fā)生器23為一個(gè)偏心凸輪結(jié)構(gòu)，通過擠壓將柔輪18的輪齒強(qiáng)制嵌入鋼輪17的輪齒。電機(jī)軸21上的驅(qū)動(dòng)上鍵22向外輸出扭矩使諧波發(fā)生器23轉(zhuǎn)動(dòng)。鋼輪17固定，柔輪18轉(zhuǎn)動(dòng)，由于柔輪18具有比鋼輪17少2個(gè)齒數(shù)，當(dāng)諧波發(fā)生器23轉(zhuǎn)動(dòng)一周時(shí)，柔輪18向相反方向轉(zhuǎn)過兩個(gè)齒的角度，因而該諧波減速比為柔輪18齒數(shù)的一半，且方向相反。驅(qū)動(dòng)齒輪15固定在諧波轉(zhuǎn)子14上，向傳動(dòng)輸出結(jié)構(gòu)提供動(dòng)力。所述傳動(dòng)齒輪28、傳動(dòng)鍵29、導(dǎo)線滑環(huán)30、滑環(huán)安裝座31、傳動(dòng)齒輪套筒32、圓螺母33、傳動(dòng)上軸承34、傳動(dòng)軸套杯35、傳動(dòng)軸套筒36、傳動(dòng)下軸承37和傳動(dòng)軸38構(gòu)成傳動(dòng)輸出結(jié)構(gòu)部分:傳動(dòng)齒輪28和驅(qū)動(dòng)齒輪15嚙合傳動(dòng)，通過傳動(dòng)鍵29將運(yùn)動(dòng)傳給傳動(dòng)軸38，傳動(dòng)齒輪套筒32用于驅(qū)動(dòng)齒輪15的定位安裝。傳動(dòng)軸套杯35固聯(lián)于慣性穩(wěn)定平臺的機(jī)體上,傳動(dòng)軸38通過傳動(dòng)上軸承34、傳動(dòng)下軸承37自由旋轉(zhuǎn)。傳動(dòng)上軸承34和傳動(dòng)下軸承37在傳動(dòng)軸套杯35的軸肩上定位。此外，在傳動(dòng)軸套筒36傳遞下由傳動(dòng)上軸承34在圓螺母33緊定下受力。傳動(dòng)軸套筒36用于傳動(dòng)上軸承34、傳動(dòng)下軸承37的隔離，起到一定的傳遞軸向力作用，圓螺母33將傳動(dòng)上軸承34預(yù)緊。導(dǎo)線滑環(huán)30用于接受傳動(dòng)軸38軸孔下端進(jìn)來的導(dǎo)線，可以實(shí)現(xiàn)導(dǎo)線的360°任意旋轉(zhuǎn)，滑環(huán)安裝座31將導(dǎo)線滑環(huán)30安裝在慣性穩(wěn)定平臺的機(jī)體上。所述諧波發(fā)生器23為一凸輪結(jié)構(gòu)，中空并且含有輪轂鍵槽。所述柔輪18為一薄壁結(jié)構(gòu)，具有一定的變形能力。柔輪18比鋼輪17少兩個(gè)輪齒，該諧波減速比為柔輪18齒數(shù)的一半。所述傳動(dòng)軸38采用中空結(jié)構(gòu)，底端設(shè)計(jì)有均布連接螺紋孔。所述傳動(dòng)軸套杯35設(shè)計(jì)了軸肩定位結(jié)構(gòu)，傳動(dòng)上軸承34和傳動(dòng)下軸承37通過該結(jié)構(gòu)定位，在傳動(dòng)軸套筒36傳遞下由傳動(dòng)上軸承34在圓螺母33緊定下受力。所述的驅(qū)動(dòng)齒輪15、電機(jī)軸21、傳動(dòng)齒輪28、傳動(dòng)軸套杯35、傳動(dòng)軸38采用鋼質(zhì)材料，電機(jī)座1、碼盤托盤2、轉(zhuǎn)子套筒4、驅(qū)動(dòng)下鍵
5、諧波內(nèi)套筒U、諧波外套筒12、諧波轉(zhuǎn)子14、諧波轉(zhuǎn)子端蓋19、諧波轉(zhuǎn)子端蓋墊圈20、諧波發(fā)生器上墊片24、諧波發(fā)生器下墊片26、定子座27、滑環(huán)安裝座31、傳動(dòng)齒輪套筒32、傳動(dòng)軸套筒36均采用超硬鋁7050，這樣可以減輕總體系統(tǒng)的重量。所述碼盤為轉(zhuǎn)角測試傳感器，將碼盤2直接連接在電機(jī)軸21軸端減少了誤差傳遞環(huán)節(jié)增加了測量的精度。所述的驅(qū)動(dòng)齒輪15、傳動(dòng)齒輪28齒輪均為5級精度。所述的轉(zhuǎn)子套杯7下端為凹環(huán)結(jié)構(gòu)，側(cè)壁開有兩個(gè)對稱的小孔。本發(fā)明的原理是:一種慣性穩(wěn)定跟蹤平臺的諧波減速機(jī)構(gòu)，包括驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)部分:電機(jī)轉(zhuǎn)子組件、電機(jī)定子組件、電機(jī)軸組件、電機(jī)安裝組件；諧波傳動(dòng)部分:諧波發(fā)生器、諧波鋼輪、諧波柔輪；傳動(dòng)輸出結(jié)構(gòu)部分:傳動(dòng)軸組件、傳動(dòng)軸套筒組件、導(dǎo)線滑環(huán)組件。驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)自由度的控制，為平臺的運(yùn)動(dòng)提供動(dòng)力支持。諧波傳動(dòng)結(jié)構(gòu)為驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)和傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的紐帶，通過不同齒數(shù)比可以實(shí)現(xiàn)不同級別負(fù)載的驅(qū)動(dòng)。傳動(dòng)輸出結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了輸出軸的減速增扭，根據(jù)編程指令實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)軸角運(yùn)動(dòng)的伺服控制。該方案適用于慣性穩(wěn)定平臺控制，具有傳動(dòng)比大、傳動(dòng)剛性好、驅(qū)動(dòng)單元體積小重量輕、結(jié)構(gòu)簡便等優(yōu)點(diǎn)。該結(jié)構(gòu)還可以提高平臺承載能力及穩(wěn)定精度，適用于航空遙感、目標(biāo)跟蹤的框架驅(qū)動(dòng)。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于:(I)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了大負(fù)載慣性穩(wěn)定平臺的高精度、小體積、輕質(zhì)量設(shè)計(jì)且集驅(qū)動(dòng)、傳動(dòng)為一體的緊湊設(shè)計(jì)。(2)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)部分采用整體、開放式設(shè)計(jì)，整體式的一體化設(shè)計(jì)便于應(yīng)用及推廣，預(yù)留螺紋孔的傳動(dòng)軸套杯、電機(jī)座開闊了其應(yīng)用的范圍。方便了在不同型號的平臺上的應(yīng)用選型。(3)本發(fā)明中的直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)的減速減振系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，以較高的五級齒輪加工精度確保傳動(dòng)的精密性，降低了控制的難度。(4)本發(fā)明中的直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)的減速減振系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，傳動(dòng)軸采用中空結(jié)構(gòu)，這樣對于下側(cè)的信號線纜及電源電纜可以通過該空穿過，節(jié)約了空間又減輕了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。(5)本發(fā)明中精密尺寸及距離采用組合加工的方法，確保了尺寸、距離的精度使設(shè)計(jì)與實(shí)際更加切合；傳動(dòng)軸套杯的軸肩定位兩個(gè)傳動(dòng)軸承，使得在傳動(dòng)軸套筒傳遞下由傳動(dòng)上軸承在圓螺母緊定下受力，這樣支撐在預(yù)緊力作用下可以消除軸承游隙，提高控制精度。(6)絕大部分零件材質(zhì)均采用超硬鋁7050，這樣大大減輕了總體系統(tǒng)的重量，在保證一定剛度要求前提下也減小了體積。(7)采用諧波減速，使得本發(fā)明相對于現(xiàn)有跟蹤穩(wěn)定平臺，克服了載荷體積大帶來的不利，具有承載大，承載載荷多、力矩大的特點(diǎn)?？傊?，本發(fā)明適用于以直升飛機(jī)或輕小型飛機(jī)為飛行平臺的航空光電成像系統(tǒng)中的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)部分，成像系統(tǒng)一般是承載較大而又要求自重較小的航空遙感大負(fù)載三軸慣性穩(wěn)定平臺系統(tǒng)。本發(fā)明具有旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的自由、精確調(diào)整優(yōu)點(diǎn)，是一套完整的慣性穩(wěn)定跟蹤平臺的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，可用于航空遙感、基礎(chǔ)測繪、軍事偵察等領(lǐng)域。


圖1為本發(fā)明中慣性穩(wěn)定跟蹤平臺的諧波減速機(jī)構(gòu)圖示；圖2為本發(fā)明中轉(zhuǎn)子套杯結(jié)構(gòu)圖示；圖3為本發(fā)明中傳動(dòng)軸套杯結(jié)構(gòu)圖示；圖4為本發(fā)明中驅(qū)動(dòng)齒輪結(jié)構(gòu)圖示；圖5為本發(fā)明中傳動(dòng)齒輪結(jié)構(gòu)圖示。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的一種直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)的減速減振系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，該方案適用于慣性穩(wěn)定平臺旋轉(zhuǎn)自由度的驅(qū)動(dòng)，具有傳動(dòng)比大、傳動(dòng)剛性好、驅(qū)動(dòng)單元體積小重量輕、結(jié)構(gòu)簡便等優(yōu)點(diǎn)。該結(jié)構(gòu)還可以有效隔離飛機(jī)的角運(yùn)動(dòng)及振動(dòng)，提高平臺承載能力及穩(wěn)定精度，適用于航空遙感、目標(biāo)跟蹤的框架驅(qū)動(dòng)。如附圖1所示，其特征在于包括電機(jī)座1、碼盤托盤2、碼盤3、轉(zhuǎn)子套筒4、驅(qū)動(dòng)下鍵5、電機(jī)軸下軸承6、轉(zhuǎn)子套杯7、電刷8、轉(zhuǎn)子鋼環(huán)9、諧波下軸承10、諧波內(nèi)套筒11、諧波外套筒12、諧波上軸承13、諧波轉(zhuǎn)子14、驅(qū)動(dòng)齒輪15、定子鋼環(huán)16、鋼輪17、柔輪18、諧波轉(zhuǎn)子端蓋19、諧波轉(zhuǎn)子端蓋墊圈20、電機(jī)軸21、驅(qū)動(dòng)上鍵22、諧波發(fā)生器23、諧波發(fā)生器上墊片24、諧波發(fā)生器軸承25、諧波發(fā)生器下墊片26、定子座27、傳動(dòng)齒輪28、傳動(dòng)鍵29、導(dǎo)線滑環(huán)30、滑環(huán)安裝座31、傳動(dòng)齒輪套筒32、圓螺母33、傳動(dòng)上軸承34、傳動(dòng)軸套杯35、傳動(dòng)軸套筒36、傳動(dòng)下軸承37和傳動(dòng)軸38。所述電機(jī)座1、碼盤托盤2、碼盤3、轉(zhuǎn)子套筒4、驅(qū)動(dòng)下鍵5、電機(jī)軸下軸承6、轉(zhuǎn)子套杯7、電刷8、轉(zhuǎn)子鋼環(huán)9、定子鋼環(huán)16、電機(jī)軸21、定子座27構(gòu)成驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)部分:電機(jī)座I固聯(lián)于慣性穩(wěn)定平臺的機(jī)體上，定子座27底端和電機(jī)座I連接，定子鋼環(huán)16過盈連接于定子座27內(nèi)部，電刷8嵌入定子座27在外端阻止定子鋼環(huán)16的滑出。電機(jī)軸下軸承6 —端卡在電機(jī)座I的下端直口上，另一端和轉(zhuǎn)子套筒4接合，轉(zhuǎn)子套杯7過盈連接于轉(zhuǎn)子鋼環(huán)9，轉(zhuǎn)子鋼環(huán)9和定子鋼環(huán)16有一定的間隙，可以相對旋轉(zhuǎn)。如附圖2所示，轉(zhuǎn)子套杯7下端為凹環(huán)結(jié)構(gòu)，側(cè)壁開有兩個(gè)對稱的小孔，小孔便于電磁安裝時(shí)的工裝方便。轉(zhuǎn)子套杯7輪轂開有鍵槽結(jié)構(gòu)，電機(jī)軸21和轉(zhuǎn)子套杯7通過驅(qū)動(dòng)下鍵5連接，并且通過電機(jī)軸21上的驅(qū)動(dòng)上鍵22向外輸出扭矩。碼盤為轉(zhuǎn)角測試傳感器，碼盤托盤2緊固在電機(jī)座I上。碼盤10卡在碼盤托盤2和電機(jī)座I之間，通過電機(jī)座I上的凹槽定位安裝；碼盤為轉(zhuǎn)角測試傳感器，將碼盤2直接連接在電機(jī)軸21軸端減少了誤差傳遞環(huán)節(jié)增加了測量的精度。所述諧波下軸承10、諧波內(nèi)套筒U、諧波外套筒12、諧波上軸承13、諧波轉(zhuǎn)子14、驅(qū)動(dòng)齒輪15、定子鋼環(huán)16、鋼輪17、柔輪18、諧波轉(zhuǎn)子端蓋19、諧波轉(zhuǎn)子端蓋墊圈20、電機(jī)軸21、驅(qū)動(dòng)上鍵22、諧波發(fā)生器23、諧波發(fā)生器上墊片24、諧波發(fā)生器軸承25、諧波發(fā)生器下墊片26構(gòu)成諧波傳動(dòng)結(jié)構(gòu)部分:諧波下軸承10的內(nèi)環(huán)一端由電機(jī)座I卡住，另一端由諧波內(nèi)套筒11緊定，諧波下軸承10的外環(huán)由諧波外套筒12緊定，諧波內(nèi)套筒11和諧波外套筒12的另一端和諧波上軸承13的內(nèi)外圈連接，諧波下軸承10和諧波上軸承13套在諧波轉(zhuǎn)子14內(nèi)部，諧波轉(zhuǎn)子端蓋19蓋在諧波轉(zhuǎn)子14上面，諧波轉(zhuǎn)子端蓋墊圈20貫穿柔輪18連接在諧波轉(zhuǎn)子端蓋19，可以調(diào)節(jié)連接緊固件的高度。鋼輪17和定子座27固定連接，柔輪18、諧波發(fā)生器軸承25、諧波發(fā)生器23由諧波發(fā)生器上墊片24和諧波發(fā)生器下墊片26連接，諧波發(fā)生器23為一個(gè)偏心凸輪結(jié)構(gòu)，中空并且含有輪轂鍵槽，柔輪18為一薄壁結(jié)構(gòu)，具有一定的變形能力。諧波發(fā)生器23通過擠壓將柔輪18的輪齒強(qiáng)制嵌入鋼輪17的輪齒。電機(jī)軸21上的驅(qū)動(dòng)上鍵22向外輸出扭矩使諧波發(fā)生器23轉(zhuǎn)動(dòng)。鋼輪17固定，柔輪18轉(zhuǎn)動(dòng)，由于柔輪18具有比鋼輪17少2個(gè)齒數(shù)，當(dāng)諧波發(fā)生器23轉(zhuǎn)動(dòng)一周時(shí)，柔輪18向相反方向轉(zhuǎn)過兩個(gè)齒的角度，因而該諧波減速比為柔輪18齒數(shù)的一半，且方向相反。驅(qū)動(dòng)齒輪15固定在諧波轉(zhuǎn)子14上，向傳動(dòng)輸出結(jié)構(gòu)提供動(dòng)力。
所述傳動(dòng)齒輪28、傳動(dòng)鍵29、導(dǎo)線滑環(huán)30、滑環(huán)安裝座31、傳動(dòng)齒輪套筒32、圓螺母33、傳動(dòng)上軸承34、傳動(dòng)軸套杯35、傳動(dòng)軸套筒36、傳動(dòng)下軸承37和傳動(dòng)軸38構(gòu)成傳動(dòng)輸出結(jié)構(gòu)部分:傳動(dòng)齒輪28和驅(qū)動(dòng)齒輪15嚙合傳動(dòng)，通過傳動(dòng)鍵29將運(yùn)動(dòng)傳給傳動(dòng)軸38，傳動(dòng)齒輪套筒32用于驅(qū)動(dòng)齒輪15的定位安裝。傳動(dòng)軸套杯35固聯(lián)于慣性穩(wěn)定平臺的機(jī)體上,傳動(dòng)軸38通過傳動(dòng)上軸承34、傳動(dòng)下軸承37自由旋轉(zhuǎn)。如附圖3所示,傳動(dòng)軸套杯35內(nèi)壁上下均設(shè)計(jì)有臺肩結(jié)構(gòu)，傳動(dòng)上軸承34和傳動(dòng)下軸承37在傳動(dòng)軸套杯35的上下臺肩上定位。此外，在傳動(dòng)軸套筒36傳遞下由傳動(dòng)上軸承34在圓螺母33緊定下受力。傳動(dòng)軸套筒36用于傳動(dòng)上軸承34、傳動(dòng)下軸承37的隔離，起到一定的傳遞軸向力作用，圓螺母33將傳動(dòng)上軸承34預(yù)緊。所述傳動(dòng)軸38采用中空結(jié)構(gòu)，底端設(shè)計(jì)有均布連接螺紋孔。導(dǎo)線滑環(huán)30用于接受傳動(dòng)軸38軸孔下端進(jìn)來的導(dǎo)線，可以實(shí)現(xiàn)導(dǎo)線的360°任意旋轉(zhuǎn)，滑環(huán)安裝座31將導(dǎo)線滑環(huán)30安裝在慣性穩(wěn)定平臺的機(jī)體上。對于機(jī)械加工和材質(zhì)選用方面:如附圖4、5所示，驅(qū)動(dòng)齒輪15、傳動(dòng)齒輪28齒輪模數(shù)為2，精度均為5級，這樣確保了傳動(dòng)的精密性，降低了控制的難度。所述的驅(qū)動(dòng)齒輪15、電機(jī)軸21、傳動(dòng)齒輪28、傳動(dòng)軸套杯35、傳動(dòng)軸38采用鋼質(zhì)材料，電機(jī)座1、碼盤托盤
2、轉(zhuǎn)子套筒4、驅(qū)動(dòng)下鍵5、諧波內(nèi)套筒11、諧波外套筒12、諧波轉(zhuǎn)子14、諧波轉(zhuǎn)子端蓋19、諧波轉(zhuǎn)子端蓋墊圈20、諧波發(fā)生器上墊片24、諧波發(fā)生器下墊片26、定子座27、滑環(huán)安裝座31、傳動(dòng)齒輪套筒32、傳動(dòng)軸套筒36均采用超硬鋁7050，這樣可以減輕總體系統(tǒng)的重量。本發(fā)明說明書中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)。
權(quán)利要求
1.一種慣性穩(wěn)定跟蹤平臺的諧波減速機(jī)構(gòu)，其特征在于包括:電機(jī)座(I)、碼盤托盤(2)、碼盤(3)、轉(zhuǎn)子套筒(4)、驅(qū)動(dòng)下鍵(5)、電機(jī)軸下軸承(6)、轉(zhuǎn)子套杯(7)、電刷(8)、轉(zhuǎn)子鋼環(huán)(9)、諧波下軸承(10)、諧波內(nèi)套筒(11)、諧波外套筒(12)、諧波上軸承(13)、諧波轉(zhuǎn)子(14)、驅(qū)動(dòng)齒輪(15)、定子鋼環(huán)(16)、鋼輪(17)、柔輪(18)、諧波轉(zhuǎn)子端蓋(19)、諧波轉(zhuǎn)子端蓋墊圈(20)、電機(jī)軸(21)、驅(qū)動(dòng)上鍵(22)、諧波發(fā)生器(23)、諧波發(fā)生器上墊片(24)、諧波發(fā)生器軸承(25)、諧波發(fā)生器下墊片(26)、定子座(27)、傳動(dòng)齒輪(28)、傳動(dòng)鍵(29)、導(dǎo)線滑環(huán)(30)、滑環(huán)安裝座(31)、傳動(dòng)齒輪套筒(32)、圓螺母(33)、傳動(dòng)上軸承(34)、傳動(dòng)軸套杯(35)、傳動(dòng)軸套筒(36)、傳動(dòng)下軸承(37)和傳動(dòng)軸(38);所述電機(jī)座(I)、碼盤托盤(2)、碼盤(3)、轉(zhuǎn)子套筒(4)、驅(qū)動(dòng)下鍵(5)、電機(jī)軸下軸承(6)、轉(zhuǎn)子套杯(7)、電刷(8)、轉(zhuǎn)子鋼環(huán)(9)、定子鋼環(huán)(16)、電機(jī)軸(21)、定子座(27)構(gòu)成驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)部分，電機(jī)座(I)固聯(lián)于慣性穩(wěn)定平臺的機(jī)體上，定子座(27)底端和電機(jī)座(I)連接，定子鋼環(huán)(16)過盈連接于定子座(27)內(nèi)部，電刷(8)嵌入定子座(27)在外端阻止定子鋼環(huán)(16)的滑出；電機(jī)軸下軸承(6) —端卡在電機(jī)座(1)的下端直口上，另一端和轉(zhuǎn)子套筒(4)接合，轉(zhuǎn)子套杯(7)過盈連接于轉(zhuǎn)子鋼環(huán)(9)，轉(zhuǎn)子鋼環(huán)(9)和定子鋼環(huán)(16)有一定的間隙，能夠相對旋轉(zhuǎn)；電機(jī)軸 (21)和轉(zhuǎn)子套杯(7)通過驅(qū)動(dòng)下鍵(5)連接，并且通過電機(jī)軸(21)上的驅(qū)動(dòng)上鍵(22)向外輸出扭矩；碼盤為轉(zhuǎn)角測試傳感器，碼盤托盤(2)緊固在電機(jī)座(I)上；碼盤(10)卡在碼盤托盤(2)和電機(jī)座(1)之間，通過電機(jī)座(I)上的凹槽定位安裝；所述諧波下軸承(10)、諧波內(nèi)套筒(11)、諧波外套筒(12)、諧波上軸承(13)、諧波轉(zhuǎn)子(14)、驅(qū)動(dòng)齒輪(15)、定子鋼環(huán)(16)、鋼輪(17)、柔輪(18)、諧波轉(zhuǎn)子端蓋(19)、諧波轉(zhuǎn)子端蓋墊圈(20)、電機(jī)軸(21)、驅(qū)動(dòng)上鍵(22)、諧波發(fā)生器(23)、諧波發(fā)生器上墊片(24)、諧波發(fā)生器軸承(25)、諧波發(fā)生器下墊片(26)構(gòu)成諧波傳動(dòng)結(jié)構(gòu)部分，諧波下軸承(10)的內(nèi)環(huán)一端由電機(jī)座(I)卡住，另一端由諧波內(nèi)套筒(11)緊定，諧波下軸承(10)的外環(huán)由諧波外套筒(12)緊定，諧波內(nèi)套筒(11)和諧波外套筒(12)的另一端和諧波上軸承(13)的內(nèi)外圈連接，諧波下軸承(10)和諧波上軸承(13)套在諧波轉(zhuǎn)子(14)內(nèi)部，諧波轉(zhuǎn)子端蓋(19)蓋在諧波轉(zhuǎn)子(14)上面，諧波轉(zhuǎn)子端蓋墊圈(20)貫穿柔輪(18)連接在諧波轉(zhuǎn)子端蓋(19)，能夠調(diào)節(jié)連接緊固件的高度；鋼輪(17)和定子座(27)固定連接，柔輪(18)、諧波發(fā)生器軸承(25)、諧波發(fā)生器(23)由諧波發(fā)生器上墊片(24)和諧波發(fā)生器下墊片(26)連接，諧波發(fā)生器(23)為一個(gè)偏心凸輪結(jié)構(gòu)，通過擠壓將柔輪(18)的輪齒強(qiáng)制嵌入鋼輪(17)的輪齒；電機(jī)軸(21)上的驅(qū)動(dòng)上鍵(22)向外輸出扭矩使諧波發(fā)生器(23)轉(zhuǎn)動(dòng)；鋼輪(17)固定，柔輪(18)轉(zhuǎn)動(dòng)，由于柔輪(18)具有比鋼輪(17)少2個(gè)齒數(shù)，當(dāng)諧波發(fā)生器(23)轉(zhuǎn)動(dòng)一周時(shí)，柔輪(18)向相反方向轉(zhuǎn)過兩個(gè)齒的角度，因而該諧波減速比為柔輪(18)齒數(shù)的一半,且方向相反；驅(qū)動(dòng)齒輪(15)固定在諧波轉(zhuǎn)子(14)上，向傳動(dòng)輸出結(jié)構(gòu)提供動(dòng)力；所述傳動(dòng)齒輪(28)、傳動(dòng)鍵(29)、導(dǎo)線滑環(huán)(30)、滑環(huán)安裝座(31)、傳動(dòng)齒輪套筒(32)、圓螺母(33)、傳動(dòng)上軸承(34)、傳動(dòng)軸套杯(35)、傳動(dòng)軸套筒(36)、傳動(dòng)下軸承(37)和傳動(dòng)軸(38)構(gòu)成傳動(dòng)輸出結(jié)構(gòu)部分，傳動(dòng)齒輪(28)和驅(qū)動(dòng)齒輪(15 )嚙合傳動(dòng)，通過傳動(dòng)鍵(29 )將運(yùn)動(dòng)傳給傳動(dòng)軸(38 )，傳動(dòng)齒輪套筒(32 )用于驅(qū)動(dòng)齒輪(15)的定位安裝；傳動(dòng)軸套杯(35)固聯(lián)于慣性穩(wěn)定平臺的機(jī)體上，傳動(dòng)軸(38)通過傳動(dòng)上軸承(34)、傳動(dòng)下軸承(37)自由旋轉(zhuǎn)；傳動(dòng)上軸承(34)和傳動(dòng)下軸承(37)在傳動(dòng)軸套杯(35)的軸肩上定位，此外在傳動(dòng)軸套筒(36)傳遞下由傳動(dòng)上軸承(34)在圓螺母(33)緊定下受力；傳動(dòng)軸套筒(36)用于傳動(dòng)上軸承(34)、傳動(dòng)下軸承(37)的隔離，起到一定的傳遞軸向力作用，圓螺母(33)將傳動(dòng)上軸承(34)預(yù)緊；導(dǎo)線滑環(huán)(30)用于接受傳動(dòng)軸(38)軸孔下端進(jìn)來的導(dǎo)線，可以實(shí)現(xiàn)導(dǎo)線的360°任意旋轉(zhuǎn)，滑環(huán)安裝座(31)將導(dǎo)線滑環(huán)(30)安裝在慣性穩(wěn)定平臺的機(jī)體上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種慣性穩(wěn)定跟蹤平臺的諧波減速機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述諧波發(fā)生器(23)為一凸輪結(jié)構(gòu)，中空并且含有輪轂鍵槽。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種慣性穩(wěn)定跟蹤平臺的諧波減速機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述柔輪(18)為一薄壁結(jié)構(gòu)，具有一定的變形能力。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種慣性穩(wěn)定跟蹤平臺的諧波減速機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述柔輪(18)比鋼輪(17)少兩個(gè)輪齒，該諧波減速比為柔輪(18)齒數(shù)的一半。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種慣性穩(wěn)定跟蹤平臺的諧波減速機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述傳動(dòng)軸(38)采用中空結(jié)構(gòu)，底端設(shè)計(jì)有均布連接螺紋孔。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種慣性穩(wěn)定跟蹤平臺的諧波減速機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述傳動(dòng)軸套杯(35)設(shè)計(jì)了軸肩定位結(jié)構(gòu)，傳動(dòng)上軸承(34)和傳動(dòng)下軸承(37)通過該結(jié)構(gòu)定位，在傳動(dòng)軸套筒(36)傳遞下由傳動(dòng)上軸承(34)在圓螺母(33)緊定下受力。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種慣性穩(wěn)定跟蹤平臺的諧波減速機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述驅(qū)動(dòng)齒輪(15)、電機(jī)軸(21)、傳動(dòng)齒輪(28)、傳動(dòng)軸套杯(35)和傳動(dòng)軸(38)采用鋼質(zhì)材料；所述電機(jī)座(I)、碼盤托盤(2)、轉(zhuǎn)子套筒(4)、驅(qū)動(dòng)下鍵(5)、諧波內(nèi)套筒(11)、諧波外套筒(12)、諧波轉(zhuǎn)子(14)、諧波轉(zhuǎn)子端蓋(19)、諧波轉(zhuǎn)子端蓋墊圈(20)、諧波發(fā)生器上墊片(24)、諧波發(fā)生器下墊片(26)、定子座(27)、滑環(huán)安裝座(31)、傳動(dòng)齒輪套筒(32)和傳動(dòng)軸套筒(36)均采用超硬鋁7050，這樣可以減輕總體系統(tǒng)的重量。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種慣性穩(wěn)定跟蹤平臺的諧波減速機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述碼盤(2)為轉(zhuǎn)角測試傳感 器，將碼盤(2)直接連接在電機(jī)軸(21)軸端，減少了誤差傳遞環(huán)節(jié)增加了測量的精度。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種慣性穩(wěn)定跟蹤平臺的諧波減速機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述驅(qū)動(dòng)齒輪(15)、傳動(dòng)齒輪(28)齒輪均為5級精度。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種慣性穩(wěn)定跟蹤平臺的諧波減速機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述轉(zhuǎn)子套杯(7)下端為凹環(huán)結(jié)構(gòu)，側(cè)壁開有兩個(gè)對稱的小孔。
全文摘要
一種慣性穩(wěn)定跟蹤平臺的諧波減速機(jī)構(gòu)，包括驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)部分電機(jī)轉(zhuǎn)子組件、電機(jī)定子組件、電機(jī)軸組件、電機(jī)安裝組件；諧波傳動(dòng)部分諧波發(fā)生器、諧波鋼輪、諧波柔輪；傳動(dòng)輸出結(jié)構(gòu)部分傳動(dòng)軸組件、傳動(dòng)軸套筒組件、導(dǎo)線滑環(huán)組件。驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)自由度的控制，為平臺的運(yùn)動(dòng)提供動(dòng)力支持。諧波傳動(dòng)結(jié)構(gòu)為驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)和傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的紐帶，通過不同齒數(shù)比可以實(shí)現(xiàn)不同級別負(fù)載的驅(qū)動(dòng)。傳動(dòng)輸出結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了輸出軸的減速增扭，根據(jù)編程指令實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)軸角運(yùn)動(dòng)的伺服控制。本發(fā)明適用于慣性穩(wěn)定平臺控制，具有傳動(dòng)比大、傳動(dòng)剛性好、驅(qū)動(dòng)單元體積小重量輕、結(jié)構(gòu)簡便等優(yōu)點(diǎn)，還可以提高平臺承載能力及穩(wěn)定精度，適用于航空遙感、目標(biāo)跟蹤的框架驅(qū)動(dòng)。
文檔編號B64D47/00GK103158884SQ20131009290
公開日2013年6月19日 申請日期2013年3月21日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月21日
發(fā)明者周向陽, 李貝, 房建成, 張建斌 申請人:北京航空航天大學(xué)