[實(shí)用新型]一種電動舵機(jī)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200820108942.1
• 申請日: 2008-06-30
• 公開（公告）號: CN201224496Y
• 公開（公告）日: 2009-04-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姚曉先;宋曉東;于志遠(yuǎn);林凡;梁作寶
• 申請（專利權(quán)）人: 北京理工大學(xué)
• 主分類號: B64C13/50
• 分類號: B64C13/50;A63H27/20
• 代理公司: 北京理工大學(xué)專利中心
• 代理人: 張利萍;李愛英

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種電動舵機(jī)，屬于機(jī)電一體化領(lǐng)域。

技術(shù)背景

飛行器用舵機(jī)一般要求體積小、質(zhì)量輕，例如實(shí)用新型說明書(02261809.0)介紹了一種使電動舵機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊的諧波減速器，該減速器的特點(diǎn)是減速比大，輸出扭矩大，但效率較低，不適合應(yīng)用于要求舵機(jī)響應(yīng)速度快的場合。使用滾珠絲杠作為舵機(jī)的傳動減速器是彌補(bǔ)效率低的途徑之一，實(shí)用新型說明書(200720069025.2)公開了一種輕型電動舵機(jī)，舵機(jī)包括支架、電機(jī)、絲桿和滑塊，能夠?qū)崿F(xiàn)直線往復(fù)運(yùn)動，但不能實(shí)現(xiàn)角度輸出，對使用條件有一定限制。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的是提供一種電動舵機(jī)，該裝置工作效率高、輸出扭矩大的同時，又能夠?qū)崿F(xiàn)角度輸出。

本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)。該電動舵機(jī)包括：滾珠絲杠、絲杠螺母、擺動體、輸出軸、增力環(huán)和外圍附件，外圍附件包括殼體、電機(jī)、輔助傳動機(jī)構(gòu)和反饋元件。

所述的絲杠螺母為方形結(jié)構(gòu)，在兩個平行于絲杠螺母軸線的側(cè)面上各具有一個圓柱形耳軸，這兩個耳軸軸線相互平行。

所述的擺動體下端具有兩個正交的U形槽，這兩個U形槽均開口向下。

所述的增力環(huán)具有圓柱形內(nèi)孔和兩個相互平行的外側(cè)面，這兩個外側(cè)面均與內(nèi)孔軸線平行，可根據(jù)需要在這兩個側(cè)面增加潤滑槽。

本實(shí)用新型各個組件的連接關(guān)系如下：滾珠絲杠通過軸承與殼體相連，在滾珠絲杠上套接有絲杠螺母，絲杠螺母的兩側(cè)面與擺動體下端的其中一個U形槽配合；增力環(huán)鑲嵌在絲杠螺母的耳軸與擺動體的另一個U形槽之間，增力環(huán)的內(nèi)孔與耳軸的外圓柱面配合，兩個側(cè)面與U形槽配合，實(shí)現(xiàn)了螺母的直線運(yùn)動到擺動體擺動的轉(zhuǎn)變。擺動體與輸出軸固聯(lián)，通過自身擺動帶動輸出軸回轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)了電動舵機(jī)的角度輸出。

本實(shí)用新型工作過程如下：電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)后，電機(jī)軸直接或通過輔助傳動機(jī)構(gòu)(例如齒輪副)帶動滾珠絲杠回轉(zhuǎn)，由于絲杠螺母的軸向回轉(zhuǎn)自由度被擺動體所限制，使其在絲杠上進(jìn)行直線運(yùn)動；螺母的耳軸通過增力環(huán)與擺動體的U形槽連接，因此，絲杠螺母直線運(yùn)動時會推動擺動體擺動，從而帶動與其固聯(lián)的輸出軸轉(zhuǎn)動，實(shí)現(xiàn)了電機(jī)的小扭矩、高速回轉(zhuǎn)到輸出軸的大扭矩，角位移輸出。輸出軸的轉(zhuǎn)角大小及方向可以從反饋元件反映。當(dāng)外加控制器后，利用反饋元件的電信號作為反饋信號，就可實(shí)現(xiàn)輸出軸角度輸出的閉環(huán)控制。

有益效果

本實(shí)用新型通過螺母和擺動體的特殊結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了絲杠螺母的直線運(yùn)動到舵機(jī)角度輸出的轉(zhuǎn)換。

本實(shí)用新型通過特殊的增力環(huán)設(shè)計(jì)將耳軸圓柱面與擺動體內(nèi)壁的線接觸轉(zhuǎn)換為面接觸，大大降低了耳軸與擺動體之間的接觸應(yīng)力，有效增加了電動舵機(jī)的承載能力。

附圖說明

圖1—本實(shí)用新型的主視圖；

圖2—圖1的側(cè)視圖；

圖3—圖1的俯視剖視圖；

圖4—絲杠螺母示意圖；

圖5—增力環(huán)示意圖；

圖6—擺動體的示意圖；

其中：1—滾珠絲杠，2—絲杠螺母，3—增力環(huán)，4—擺動體，5—輸出軸，6—連接螺釘，7—上殼體，8—下殼體，9—鍵，10—軸承，11—軸承，12—螺釘，13—軸承，14—鍵，15反饋元件，16—電機(jī)，17—螺釘，18—鍵，19—主動齒輪，20—從動齒輪，21—軸承擋圈，22—鍵。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

圖1至圖6示出了本實(shí)用新型電動執(zhí)行器的一個實(shí)施例。它以上殼體7和下殼體8為支撐件，上、下殼體用螺釘6相連，電機(jī)16通過螺釘17固定在下殼體8上，主動齒輪19通過鍵18與電機(jī)16輸出軸相連，從動齒輪20通過鍵22與絲杠1相連，主、從動齒輪相互嚙合，構(gòu)成輔助傳動機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)電機(jī)16和滾珠絲杠1的連接。滾珠絲杠1由軸承10(兩個)固定在下殼體上，并能圍繞自身軸線回轉(zhuǎn)。擺動體4平行于滾珠絲杠1軸線(即絲杠螺母2軸線)的U形槽與絲杠螺母2配合，限定了絲杠螺母2圍繞滾珠絲杠1軸線的回轉(zhuǎn)自由度，實(shí)現(xiàn)了滾珠絲杠1的回轉(zhuǎn)到絲杠螺母2直線往復(fù)運(yùn)動的轉(zhuǎn)換。絲杠螺母2兩側(cè)的耳軸通過增力環(huán)3與擺動體4相連，增力環(huán)3分別與耳軸的外圓柱面和擺動體4平行于耳軸軸線的U形槽內(nèi)壁相配合，并能相對自由回轉(zhuǎn)和滑動，實(shí)現(xiàn)了絲杠螺母2的直線往復(fù)運(yùn)動到擺動體4擺動的轉(zhuǎn)換。擺動體4通過鍵9與輸出軸5固聯(lián)。輸出軸5通過軸承11、13固定在上、下殼體7、8上，并能在擺動體4的帶動下圍繞自身軸線回轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)電動舵機(jī)的角度輸出。反饋元件15由螺釘12固定在上下殼體7、8上，并通過鍵14與輸出軸相連。

本實(shí)施例的工作過程如下：電機(jī)16運(yùn)轉(zhuǎn)后，其輸出軸根據(jù)施加電壓的正負(fù)向相應(yīng)方向轉(zhuǎn)動，并通過主、從動齒輪19、20驅(qū)動滾珠絲杠1隨電機(jī)16輸出軸轉(zhuǎn)動。絲杠5轉(zhuǎn)動時，帶動絲杠螺母2直線往復(fù)運(yùn)動，絲杠螺母2的耳軸通過增力環(huán)3將力和運(yùn)動傳遞給擺動體4，并帶動擺動體4往復(fù)擺動，從而帶動輸出軸5轉(zhuǎn)動。由于反饋元件15的轉(zhuǎn)軸同輸出軸連接在一起，所以反饋元件能產(chǎn)生一個和輸出軸5轉(zhuǎn)角對應(yīng)的電信號，當(dāng)使用控制器時，反饋元件15的輸出電信號可以作為反饋信號加到控制器上，形成閉環(huán)控制，完成輸出軸8轉(zhuǎn)角輸出與控制信號的對應(yīng)關(guān)系。