[發(fā)明專利]一種三軸慣性穩(wěn)定平臺驅(qū)動裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210135190.9
• 申請日: 2012-05-03
• 公開（公告）號: CN102664488A
• 公開（公告）日: 2012-09-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 房建成;鐘麥英;周向陽;張鈺;張建斌;趙巖
• 申請（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號: H02K7/116
• 分類號: H02K7/116;H02K5/04
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責(zé)任公司 11251
• 代理人: 成金玉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于航空遙感技術(shù)領(lǐng)域，涉及三軸慣性穩(wěn)定平臺的橫滾和俯仰動作的驅(qū)動，適用于承載較大而又要求自重較小的航空遙感三軸慣性穩(wěn)定平臺系統(tǒng)，也可用于車載、艦載、雷達及目標(biāo)監(jiān)視等伺服跟蹤穩(wěn)定平臺系統(tǒng)。

背景技術(shù)

航空遙感三軸慣性穩(wěn)定平臺是機載對地觀測的關(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方向姿態(tài)角運動及外部擾動，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剑岣叱上穹直媛省Ｈ欢捎诤娇諔?yīng)用環(huán)境的限制，慣性穩(wěn)定平臺結(jié)構(gòu)上需要同時具有體積小、重量輕和承載比大等特點，因此設(shè)計上需要在滿足動靜態(tài)性能的前提下進行緊湊性優(yōu)化設(shè)計。驅(qū)動裝置是慣性穩(wěn)定平臺的一個關(guān)鍵部件，決定著穩(wěn)定平臺的整體性能，包括精度、承載能力、體積、重量、功耗等。

在航空慣性穩(wěn)定平臺設(shè)計中，現(xiàn)有驅(qū)動方式均是在傳動鏈末端采用齒輪或齒形帶傳動來實現(xiàn)橫滾框和俯仰框的擺動，如果要實現(xiàn)較大的傳動比，需要采取兩級減速裝置。目前，第一級減速的理想方案是采用行星齒輪減速器，可以實現(xiàn)較大的減速比和較高傳動精度。這種兩級減速傳動方式存在以下不足：(1)兩級傳動既增大了傳動間隙又降低了傳動剛性，不利于提高平臺控制精度；(2)整個傳動環(huán)節(jié)的零部件總體尺寸和重量較大，不利于平臺輕量化設(shè)計；(3)末端傳動鏈的齒輪或齒形帶及帶輪的加工精度要求很高，由于結(jié)構(gòu)和尺寸特殊通常無法采購到現(xiàn)成產(chǎn)品而需要定制，零件的加工條件要求高、加工難度大、制造成本高。本發(fā)明所提出的驅(qū)動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：針對航空遙感三軸慣性穩(wěn)定平臺中橫滾框和俯仰框現(xiàn)有驅(qū)動方式的不足，提出一種精度高、剛性好、體積小、質(zhì)量輕、結(jié)構(gòu)簡便的新型驅(qū)動裝置。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：一種三軸慣性穩(wěn)定平臺驅(qū)動裝置，該驅(qū)動裝置主要由固定端鉸鏈副、電機-絲杠移動副和擺動端鉸鏈副三部分組成。當(dāng)電機雙向旋轉(zhuǎn)帶動絲杠作軸向前后移動時，安裝在擺動框上的擺動鉸鏈軸帶動擺動框繞其轉(zhuǎn)動中心往復(fù)擺動。本發(fā)明中的電機-絲杠移動副主要由擺動端鉸鏈座、前軸承座、螺母、絲杠、殼體、電機轉(zhuǎn)子、電機定子、固定端鉸鏈座、絲杠鎖緊螺母、轉(zhuǎn)子空心軸套和絲杠支撐軸承組成，采用滾珠絲杠結(jié)構(gòu)，具有摩擦扭矩小、軸向推力大、精度高、反向間隙小等特點；絲杠的支承軸承在螺母兩端，電機轉(zhuǎn)子通過轉(zhuǎn)子空心軸套安裝在絲杠后端，方便轉(zhuǎn)子裝拆。固定端鉸鏈副和擺動端鉸鏈副均采用轉(zhuǎn)動鉸鏈副結(jié)構(gòu)，由鉸鏈軸、鉸鏈座、墊圈，鉸鏈副支撐軸承、鉸鏈軸鎖緊螺母組成。其中，鉸鏈軸通過鉸鏈副支撐軸承置于鉸鏈座中。鉸鏈軸通過鉸鏈軸鎖緊螺母加墊圈來緊固于鉸鏈座之中。

其中電機-絲杠副的裝配順序為：將定子裝入殼體并用螺釘壓緊固定；將擺動鉸鏈座插入前軸承座后與螺母裝配在一起，然后將絲杠、軸承、前軸承座等裝入殼體并連接好；采用徑向過盈連接轉(zhuǎn)子空心軸套壓入電機轉(zhuǎn)子孔中，然后將轉(zhuǎn)子從絲杠后端裝入絲杠，由于絲杠的導(dǎo)向作用，轉(zhuǎn)子裝入過程中不會發(fā)生轉(zhuǎn)子和定子之間因強磁力造成的直接接觸問題。

一般情況下三軸慣性穩(wěn)定平臺橫滾框和俯仰框的擺動角度在±8°以內(nèi)，本發(fā)明的驅(qū)動方案在工作行程范圍內(nèi)，擺動端鉸鏈副有小角度旋轉(zhuǎn)，因此需要采用滾動軸承，而且軸承要成對使用以消除徑向間隙。

由于固定端鉸鏈副的旋轉(zhuǎn)角度很小，因此既可以采用上述的轉(zhuǎn)動鉸鏈副，還可以采取結(jié)構(gòu)更簡單的方式，將固定端設(shè)計成無鉸鏈形式，利用固定端的一段薄壁的彈性變形實現(xiàn)絲杠副的微小擺動。

本發(fā)明的原理是：一種三軸慣性穩(wěn)定平臺驅(qū)動方案，提出一種全新的方法來實現(xiàn)三軸慣性穩(wěn)定平臺的橫滾框和俯仰框擺動的驅(qū)動；該驅(qū)動裝置由固定端鉸鏈副、電機-絲杠移動副和擺動端鉸鏈副三部分組成。由于采用了連桿機構(gòu)，當(dāng)電機雙向旋轉(zhuǎn)帶動絲杠作軸向前后移動時，安裝在擺動框上的擺動鉸鏈軸帶動擺動框就繞其轉(zhuǎn)動中心往復(fù)擺動。本發(fā)明中的電機-絲杠移動副采用滾珠絲杠結(jié)構(gòu)，具有摩擦扭矩小、軸向推力大、精度高、反向間隙小等特點；固定端鉸鏈副和擺動端鉸鏈副均采用轉(zhuǎn)動鉸鏈副結(jié)構(gòu)。由于固定端鉸鏈副的旋轉(zhuǎn)角度很小，因此既可以采用上述的轉(zhuǎn)動鉸鏈副，還可以采取結(jié)構(gòu)更簡單的方式，將固定端鉸鏈副設(shè)計成無鉸鏈形式，利用固定端的一段薄壁的彈性變形來實現(xiàn)絲杠副的微小擺動。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點在于：

(1)采用了連桿機構(gòu)與采用齒輪或齒形帶的傳動方式相比實現(xiàn)大減速比傳動，簡化了三軸慣性穩(wěn)定平臺中橫滾框和俯仰框的驅(qū)動結(jié)構(gòu)，而且具有結(jié)構(gòu)尺寸小、質(zhì)量輕、傳動剛性好等優(yōu)點。

(2)采用了連桿機構(gòu)使傳動鏈的總側(cè)隙與采用齒輪或齒形帶的傳動方式相比顯著減小，有利于提高平臺的控制精度。