本發(fā)明涉及用于慣性導(dǎo)航和制導(dǎo)系統(tǒng)仿真試驗(yàn)的一種三軸轉(zhuǎn)臺(tái)，具體涉及一種具有自穩(wěn)定和調(diào)節(jié)目標(biāo)負(fù)載空間姿態(tài)的差動(dòng)機(jī)構(gòu)式三軸轉(zhuǎn)臺(tái)。

背景技術(shù)：

目前，大多的三軸轉(zhuǎn)臺(tái)本體機(jī)械系統(tǒng)由三個(gè)框架和機(jī)座兩大部分組成，主要為負(fù)載提供安裝基準(zhǔn)和實(shí)現(xiàn)滾動(dòng)、俯仰、方位三軸系回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，所以它能夠在地面上真實(shí)的模擬飛行器、導(dǎo)彈等的各種飛行姿態(tài)，對(duì)其元件和系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試，避免了進(jìn)行昂貴的實(shí)物試驗(yàn)，通過(guò)模擬可以對(duì)其過(guò)程進(jìn)行預(yù)測(cè)和重復(fù)，為實(shí)物的研制奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。就其機(jī)械結(jié)構(gòu)來(lái)看大多數(shù)采用實(shí)軸串聯(lián)構(gòu)型，每個(gè)軸系配上獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)單元，從而實(shí)現(xiàn)目標(biāo)負(fù)載的空間姿態(tài)調(diào)節(jié)。例如授權(quán)公告號(hào)為CN 103606737 B的中國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)了一種三軸轉(zhuǎn)臺(tái)，通過(guò)下方位轉(zhuǎn)盤(pán)、上方位轉(zhuǎn)盤(pán)、俯仰軸及各自的連接傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)三軸方向的姿態(tài)變換。再比如專(zhuān)利號(hào)為201220751996.6的中國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)了一種電動(dòng)三軸轉(zhuǎn)臺(tái)，其底座通過(guò)導(dǎo)電滑環(huán)與旋轉(zhuǎn)架相連，旋轉(zhuǎn)架上設(shè)有轉(zhuǎn)臺(tái)模塊，可實(shí)現(xiàn)自由調(diào)整角度，定位精度高。但是，這類(lèi)轉(zhuǎn)臺(tái)存在普遍的問(wèn)題是結(jié)構(gòu)不夠緊湊，每個(gè)軸系都必須附加一套驅(qū)動(dòng)單元，這勢(shì)必會(huì)增大該軸系的空間尺寸和質(zhì)量，阻礙轉(zhuǎn)臺(tái)性能的提升，尤其是所用的減速器尺寸較大時(shí)如蝸輪蝸桿減速器，這一問(wèn)題就會(huì)更加突出。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有轉(zhuǎn)臺(tái)的單個(gè)轉(zhuǎn)軸單元質(zhì)量尺寸大，結(jié)構(gòu)不緊湊的不足，本發(fā)明旨在提供一種其轉(zhuǎn)臺(tái)滾動(dòng)軸系和方位軸系的質(zhì)量和尺寸相對(duì)較小，結(jié)構(gòu)相對(duì)緊湊的差動(dòng)機(jī)構(gòu)式三軸轉(zhuǎn)臺(tái)。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種差動(dòng)機(jī)構(gòu)式三軸轉(zhuǎn)臺(tái)，包括機(jī)座、俯仰部件組，所述機(jī)座為負(fù)載提供安裝基準(zhǔn)，其特征在于，還包括差動(dòng)機(jī)構(gòu)部件組，所述差動(dòng)機(jī)構(gòu)部件組與俯仰部件組配合形成用于實(shí)現(xiàn)目標(biāo)負(fù)載的俯仰、滾動(dòng)、方位轉(zhuǎn)動(dòng)的俯仰軸、滾動(dòng)軸、方位軸三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸系；初始狀態(tài)時(shí)，所述的三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸系的軸線相互垂直，俯仰軸軸線與滾動(dòng)軸軸線位于水平面，方位軸軸線位于豎直面；工作過(guò)程中，俯仰軸軸線和滾動(dòng)軸軸線始終垂直，方位軸軸線和滾動(dòng)軸軸線始終垂直；所述俯仰軸采用獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)單元實(shí)現(xiàn)上臺(tái)面的俯仰轉(zhuǎn)動(dòng)；所述滾動(dòng)軸和方位軸通過(guò)差動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)上臺(tái)面的滾動(dòng)和方位轉(zhuǎn)動(dòng)，所述差動(dòng)機(jī)構(gòu)包括差動(dòng)錐齒輪一、二、三，所述差動(dòng)齒輪一、三水平對(duì)置安裝，所述差動(dòng)錐齒輪二與差動(dòng)錐齒輪一、三分別嚙合，差動(dòng)錐齒輪一、三的軸線在水平方向重合，差動(dòng)錐齒輪二的軸線垂直于差動(dòng)錐齒輪一、三的公共軸線，共軸線的差動(dòng)錐齒輪一、三分別與對(duì)稱(chēng)布置的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)傳動(dòng)連接實(shí)現(xiàn)差動(dòng)錐齒輪一、三的復(fù)合運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)差動(dòng)錐齒輪二完成兩個(gè)自由度運(yùn)動(dòng)，所述差動(dòng)錐齒輪二與上臺(tái)面連接。

作為優(yōu)選，本發(fā)明所述差動(dòng)機(jī)構(gòu)的差動(dòng)錐齒輪一、三用花鍵分別連接在差動(dòng)驅(qū)動(dòng)軸一、二上，其轉(zhuǎn)動(dòng)支撐和驅(qū)動(dòng)由所述俯仰部件組提供，所述差動(dòng)機(jī)構(gòu)的差動(dòng)錐齒輪二用花鍵與差動(dòng)輸出軸一端連接，所述差動(dòng)輸出軸通過(guò)差動(dòng)套杯、差動(dòng)角接觸軸承、差動(dòng)套杯端蓋連接在差動(dòng)主力板上，構(gòu)成轉(zhuǎn)動(dòng)支撐的可動(dòng)連接，差動(dòng)輸出軸另一端用花鍵與差動(dòng)聯(lián)軸件連接，所述上臺(tái)面用螺栓固定在差動(dòng)聯(lián)軸件上，所述差動(dòng)部件組左端通過(guò)差動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)軸承一、差動(dòng)隔套一與俯仰機(jī)架連接，構(gòu)成繞滾動(dòng)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)支撐的動(dòng)連接，所述差動(dòng)部件組右端通過(guò)差動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)軸承二、差動(dòng)隔套二與俯仰機(jī)架連接，構(gòu)成繞滾動(dòng)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)支撐的動(dòng)連接，當(dāng)差動(dòng)錐齒輪一與差動(dòng)錐齒輪三同速反向旋轉(zhuǎn)時(shí)，上臺(tái)面繞方位軸作方位轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)差動(dòng)錐齒輪一與差動(dòng)錐齒輪三同速同向旋轉(zhuǎn)時(shí)，上臺(tái)面繞滾動(dòng)軸作滾轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，正常工作時(shí)，需要差動(dòng)錐齒輪一、三作復(fù)合運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)滾動(dòng)軸和方位軸的復(fù)合運(yùn)動(dòng)。

本發(fā)明的有益效果是：利用差動(dòng)機(jī)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳動(dòng)，驅(qū)動(dòng)馬達(dá)采用對(duì)稱(chēng)布置，這樣驅(qū)動(dòng)馬達(dá)安裝在滾動(dòng)軸和方位軸的末端，使?jié)L動(dòng)軸和方位軸的質(zhì)量和尺寸都會(huì)大幅度減小，從而使轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)緊湊，動(dòng)態(tài)性能提升。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明整體效果圖。

圖2為本發(fā)明的主視圖。

圖3為圖2的A-A剖視圖。

圖4為本發(fā)明的右視圖。

圖5為圖4的B-B剖視圖。

圖6為本發(fā)明的差動(dòng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1-俯仰防護(hù)罩一，2-吊環(huán)，3-上臺(tái)面，4-俯仰機(jī)架，5-俯仰防護(hù)罩二，6-機(jī)座架，7-機(jī)座伺服電機(jī)，8-機(jī)座防護(hù)罩，9-機(jī)座蝸輪蝸桿減速器，10-機(jī)座深溝球軸承，11-機(jī)座減速器輸出軸，12-機(jī)座小齒輪，13-機(jī)座偏心套，14-機(jī)座扇形齒輪，15-機(jī)座驅(qū)動(dòng)軸端蓋，16-機(jī)座驅(qū)動(dòng)軸，17-機(jī)座驅(qū)動(dòng)軸軸承，18-機(jī)座限位塊，19-俯仰漲緊套一，20-俯仰限位塊，21-俯仰漲緊套二，22-機(jī)座從動(dòng)軸，23-機(jī)座從動(dòng)軸軸承，24-機(jī)座從動(dòng)軸端蓋，25-配重塊，26-機(jī)座裝配孔端蓋，27-俯仰小齒輪一，28-俯仰深溝球軸承，29-俯仰減速器輸出軸一，30-俯仰大齒輪一，31-俯仰蝸輪蝸桿減速器一，32-俯仰偏心套一，33-俯仰伺服電機(jī)一，34-俯仰角接觸軸承一，35-俯仰套杯一，36-俯仰套杯二，37-俯仰角接觸軸承二，38-俯仰套杯二端蓋，39-俯仰伺服電機(jī)二，40-俯仰偏心套二，41-俯仰蝸輪蝸桿減速器二，42-俯仰大齒輪二，43-俯仰減速器輸出軸二，44-俯仰深溝球軸承二，45-俯仰小齒輪二，46-差動(dòng)錐齒輪一，47-差動(dòng)主力板，48-差動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)軸承一，49-差動(dòng)隔套一，50-差動(dòng)錐齒輪二，51-差動(dòng)輸出軸，52-差動(dòng)套杯，53-差動(dòng)角接觸軸承，54-差動(dòng)套杯端蓋，55-差動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)軸承三，56-差動(dòng)聯(lián)軸件，57-差動(dòng)輔助力板，58-差動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)軸承二，59-差動(dòng)隔套二，60-差動(dòng)驅(qū)動(dòng)軸二，61-差動(dòng)錐齒輪鎖緊螺母，62-差動(dòng)錐齒輪三，63-差動(dòng)驅(qū)動(dòng)軸一，64-差動(dòng)封蓋，I-俯仰軸，Ⅱ-滾動(dòng)軸，Ⅲ-方位軸。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

本發(fā)明實(shí)施例的差動(dòng)機(jī)構(gòu)式三軸轉(zhuǎn)臺(tái)由三大部分組成，包括機(jī)座、俯仰部件組和差動(dòng)部件組；由機(jī)座、俯仰部件組和差動(dòng)部件組形成俯仰軸Ⅰ、滾動(dòng)軸Ⅱ、方位軸Ⅲ三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸系，參見(jiàn)圖1；三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸系用來(lái)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)負(fù)載的俯仰、滾動(dòng)、方位轉(zhuǎn)動(dòng)，機(jī)座為負(fù)載提供一個(gè)安裝基準(zhǔn)。如圖2、圖3所示，俯仰機(jī)架4與機(jī)座之間一端通過(guò)俯仰漲緊套一19與機(jī)座驅(qū)動(dòng)軸16固連，另一端通過(guò)俯仰漲緊套二21與機(jī)座從動(dòng)軸22固連，構(gòu)成繞俯仰軸Ⅰ轉(zhuǎn)動(dòng)支撐的動(dòng)連接。另一方面，機(jī)座上的機(jī)座小齒輪12驅(qū)動(dòng)固連在機(jī)座驅(qū)動(dòng)軸16上的機(jī)座扇形齒輪14帶動(dòng)機(jī)座驅(qū)動(dòng)軸16轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)俯仰機(jī)架4的±20度范圍的俯仰運(yùn)動(dòng)。滾動(dòng)和方位轉(zhuǎn)動(dòng)的實(shí)現(xiàn)方式，如圖5、圖6所示，這兩個(gè)運(yùn)動(dòng)的實(shí)現(xiàn)用到了一個(gè)差動(dòng)機(jī)構(gòu)，該差動(dòng)機(jī)構(gòu)由差動(dòng)錐齒輪一46、差動(dòng)錐齒輪二50、差動(dòng)錐齒輪三62構(gòu)成，其中差動(dòng)錐齒輪二50與上臺(tái)面3固接并與差動(dòng)錐齒輪一46和差動(dòng)錐齒輪三62嚙合，而差動(dòng)錐齒輪一46、差動(dòng)錐齒輪三62通過(guò)傳動(dòng)系統(tǒng)與兩個(gè)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)相連，形成差動(dòng)機(jī)構(gòu)。如圖6所示，差動(dòng)部件組左端通過(guò)差動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)軸承一48、差動(dòng)隔套一49與俯仰機(jī)架4連接，構(gòu)成繞滾動(dòng)軸Ⅱ的轉(zhuǎn)動(dòng)支撐的動(dòng)連接，同理差動(dòng)部件組右端通過(guò)差動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)軸承二58、差動(dòng)隔套二59與俯仰機(jī)架4連接，構(gòu)成繞滾動(dòng)軸Ⅱ的轉(zhuǎn)動(dòng)支撐的動(dòng)連接。當(dāng)差動(dòng)錐齒輪一46與差動(dòng)錐齒輪三62同速反向旋轉(zhuǎn)時(shí)，上臺(tái)面3繞方位軸Ⅲ作方位轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)差動(dòng)錐齒輪一46與差動(dòng)錐齒輪三62同速同向旋轉(zhuǎn)時(shí)上臺(tái)面3繞滾動(dòng)軸Ⅱ作滾轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。正常工作時(shí)，滾動(dòng)軸Ⅱ和方位軸Ⅲ的運(yùn)動(dòng)都是上述兩種運(yùn)動(dòng)的組合。通過(guò)此差動(dòng)機(jī)構(gòu)，上臺(tái)面3能實(shí)現(xiàn)±20度范圍的滾動(dòng)和±135度范圍的方位轉(zhuǎn)動(dòng)。

如圖2、圖3所示，機(jī)座伺服電機(jī)7與機(jī)座蝸輪蝸桿減速器9以串聯(lián)的方式固連，機(jī)座小齒輪12裝在機(jī)座蝸輪蝸桿減速器9輸出端，機(jī)座蝸輪蝸桿減速器9用機(jī)座偏心套13固連在機(jī)座架6上，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)座偏心套13的轉(zhuǎn)角來(lái)調(diào)節(jié)機(jī)座小齒輪12和機(jī)座扇形齒輪14的中心距，從而消除圓柱齒輪嚙合的齒側(cè)間隙。機(jī)座驅(qū)動(dòng)軸16用機(jī)座驅(qū)動(dòng)軸軸承17和機(jī)座驅(qū)動(dòng)軸端蓋15連接在機(jī)座架6上，并與機(jī)座扇形齒輪14通過(guò)花鍵固連，與俯仰機(jī)架4通過(guò)俯仰漲緊套一19固連。機(jī)座從動(dòng)軸22以機(jī)座從動(dòng)軸軸承23和機(jī)座從動(dòng)軸端蓋24連接在機(jī)座架6上，并與俯仰機(jī)架4通過(guò)俯仰漲緊套二21固連。動(dòng)力從機(jī)座伺服電機(jī)7輸出，經(jīng)過(guò)機(jī)座蝸輪蝸桿減速器9、機(jī)座減速器輸出軸11、機(jī)座小齒輪12傳遞到機(jī)座扇形齒輪14，從而機(jī)座驅(qū)動(dòng)軸16可以帶動(dòng)俯仰機(jī)架4實(shí)現(xiàn)俯仰運(yùn)動(dòng)。

如圖4、圖5所示，俯仰部件組由俯仰防護(hù)罩一1，俯仰機(jī)架4，俯仰防護(hù)罩二5，俯仰漲緊套一19，俯仰限位塊20，俯仰漲緊套二21，俯仰小齒輪一27，俯仰深溝球軸承28，俯仰減速器輸出軸一29，俯仰大齒輪一30，俯仰蝸輪蝸桿減速器一31，俯仰偏心套一32，俯仰伺服電機(jī)一33，俯仰角接觸軸承一34，俯仰套杯一35，俯仰套杯二36，俯仰角接觸軸承二37，俯仰套杯二端蓋38，俯仰伺服電機(jī)二39，俯仰偏心套二40，俯仰蝸輪蝸桿減速器二41，俯仰大齒輪二42，俯仰減速器輸出軸二43，俯仰深溝球軸承二44，俯仰小齒輪二45組成。如圖5右端所示，俯仰伺服電機(jī)二39與俯仰蝸輪蝸桿減速器二41以串聯(lián)的方式固連，俯仰小齒輪二45裝在俯仰蝸輪蝸桿減速器二41輸出端，俯仰蝸輪蝸桿減速器二41用俯仰偏心套二40固連在俯仰機(jī)架4上，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)俯仰偏心套二40的轉(zhuǎn)角來(lái)調(diào)節(jié)俯仰小齒輪二45與俯仰大齒輪二42的中心距，從而消除圓柱齒輪嚙合的齒側(cè)間隙。俯仰套杯二36，俯仰角接觸軸承二37，俯仰套杯二端蓋38與差動(dòng)驅(qū)動(dòng)軸二60構(gòu)成轉(zhuǎn)動(dòng)支撐的動(dòng)連接，俯仰大齒輪二42用花鍵固連在差動(dòng)驅(qū)動(dòng)軸二60上。動(dòng)力從俯仰伺服電機(jī)二39輸出，經(jīng)過(guò)俯仰蝸輪蝸桿減速器二41、俯仰減速器輸出軸二43通過(guò)俯仰小齒輪二45驅(qū)動(dòng)俯仰大齒輪二42，從而驅(qū)動(dòng)差動(dòng)錐齒輪三62轉(zhuǎn)動(dòng)。同理，如圖5左端所示，俯仰伺服電機(jī)一33與俯仰蝸輪蝸桿減速器一31以串聯(lián)的方式固連，俯仰小齒輪一27裝在俯仰蝸輪蝸桿減速器一31輸出端，俯仰蝸輪蝸桿減速器一31用俯仰偏心套一32固連在俯仰機(jī)架4上，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)俯仰偏心套一32的轉(zhuǎn)角來(lái)調(diào)節(jié)俯仰小齒輪一27與俯仰大齒輪一30的中心距，從而消除圓柱齒輪嚙合的齒側(cè)間隙。俯仰套杯一35，俯仰角接觸軸承一34，與差動(dòng)驅(qū)動(dòng)軸一63構(gòu)成轉(zhuǎn)動(dòng)支撐的動(dòng)連接，俯仰大齒輪一30用花鍵固連在差動(dòng)驅(qū)動(dòng)軸一63上。動(dòng)力從俯仰伺服電機(jī)一33輸出，經(jīng)過(guò)俯仰蝸輪蝸桿減速器一31、俯仰減速器輸出軸一29通過(guò)俯仰小齒輪一27驅(qū)動(dòng)仰大齒輪一30，從而驅(qū)動(dòng)差動(dòng)錐齒輪一46轉(zhuǎn)動(dòng)。

如圖5、圖6所示，所述的差動(dòng)部件組由上臺(tái)面3，差動(dòng)錐齒輪一46，差動(dòng)主力板47，差動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)軸承一48，差動(dòng)隔套一49，差動(dòng)錐齒輪二50，差動(dòng)輸出軸51，差動(dòng)套杯52，差動(dòng)角接觸軸承53，差動(dòng)套杯端蓋54，差動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)軸承三55，差動(dòng)聯(lián)軸件56，差動(dòng)輔助力板57，差動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)軸承二58，差動(dòng)隔套二59，差動(dòng)驅(qū)動(dòng)軸二60，差動(dòng)錐齒輪鎖緊螺母61，差動(dòng)錐齒輪三62，差動(dòng)驅(qū)動(dòng)軸一63，差動(dòng)封蓋64組成。差動(dòng)錐齒輪一46、差動(dòng)錐齒輪三62軸線重合水平布置，用花鍵分別連接在差動(dòng)驅(qū)動(dòng)軸一63、差動(dòng)驅(qū)動(dòng)軸二60上，并用差動(dòng)錐齒輪鎖緊螺母61鎖緊，其轉(zhuǎn)動(dòng)支撐和驅(qū)動(dòng)由俯仰軸Ⅰ部件組提供。差動(dòng)錐齒輪二50軸線與差動(dòng)錐齒輪一46和差動(dòng)錐齒輪三62軸線垂直，并用花鍵和差動(dòng)錐齒輪鎖緊螺母61與差動(dòng)輸出軸51一端連接。差動(dòng)輸出軸51以差動(dòng)套杯52、差動(dòng)角接觸軸承53、差動(dòng)套杯端蓋54連接在差動(dòng)主力板47，構(gòu)成轉(zhuǎn)動(dòng)支撐的可動(dòng)連接。差動(dòng)輸出軸51另一端以花鍵和差動(dòng)聯(lián)軸件56連接，上臺(tái)面3用螺栓固定在差動(dòng)聯(lián)軸件56上，從而差動(dòng)錐齒輪二50的轉(zhuǎn)動(dòng)可以帶動(dòng)上臺(tái)面3的運(yùn)動(dòng)。差動(dòng)部件組繞滾動(dòng)軸Ⅱ的轉(zhuǎn)動(dòng)支撐由左端的差動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)軸承一48和差動(dòng)隔套一49，右端的差動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)軸承二58和差動(dòng)隔套二59與俯仰機(jī)架4分別組成的可動(dòng)連接提供。上臺(tái)面繞方位軸Ⅲ的轉(zhuǎn)動(dòng)支撐由連接在差動(dòng)聯(lián)軸件56與差動(dòng)主力板47之間的差動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)軸承三55提供。