[發(fā)明專利]一種二自由度壓電驅動深海推進系統及其工作方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011626661.7
• 申請日: 2020-12-31
• 公開（公告）號: CN112606981B
• 公開（公告）日: 2021-10-15
• 發(fā)明（設計）人: 陳迪;金家楣;王亮;劉瑞;趙恒
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: B63G8/08
• 分類號: B63G8/08;B63G8/00;B63C11/52;H02N2/10;H02N2/12;H02N2/14
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 韓天宇

1.一種二自由度壓電驅動深海推進系統，其特征在于，包括槳葉、二自由度轉子、超聲電機和預緊模塊；

所述槳葉包含槳葉本體、第一連接桿和第二連接桿，其中，所述第一連接桿的一端和所述槳葉根部同軸固連，所述第二連接桿的一端和所述槳葉根部固連且第二連接桿和所述第一連接桿相互垂直；

所述二自由度轉子包含第一半圓環(huán)軌道、第二半圓環(huán)軌道、第一曲面連接軌道和第二曲面連接軌道，其中，所述第一半圓環(huán)軌道、第二半圓環(huán)軌道均呈半圓環(huán)狀，其軸線垂直相交；第一半圓環(huán)軌道的兩端分別通過第一曲面連接軌道、第二曲面連接軌道和所述第二半圓環(huán)軌道的兩端對應平滑固連，形成接觸軌道；所述接觸軌道內壁的中部設有朝內的環(huán)形凸起；

所述槳葉的第一連接桿和所述第一半圓環(huán)軌道同軸、第二連接桿和所述第二半圓環(huán)軌道同軸，且槳葉第一連接桿、第二連接桿的另一端均和所述接觸軌道的環(huán)形凸起固連；所述超聲電機包括金屬基體、第一至第四壓電陶瓷片、以及第一至第四作動足，其中，所述金屬基體為正方形薄板；所述第一至第四壓電陶瓷片設置在所述金屬基體的下端面；所述第一至第四作動足設置在所述金屬基體的上端面；

所述金屬基體的下端面還設有結構相同的第一至第三錐形槽，所述第一至第三錐形槽均位于節(jié)點處，其中，第一、第二錐形槽分別位于金屬基體的兩個底角，第三錐形槽位于金屬基體中和第一、第二錐形槽連線平行的邊的中點處；所述預緊模塊包含第一限位件、第二限位件、支板、底板、以及第一至第三調節(jié)單元；

所述第一限位件、第二限位件結構相同，均包含固定座、曲軸、漸變部、軸頸、軸承和接觸部，其中，所述漸變部呈圓臺狀；所述曲軸呈L形，一端和所述固定座垂直固連，另一端和所述漸變部面積較大的一端同軸固連；所述軸頸的一端和所述漸變部的另一端同軸固連；所述軸承設置在軸頸上，其內圈和軸頸同軸固連；所述接觸部呈半球狀，其端面和所述軸頸的另一端同軸固連；

所述第一至第三調節(jié)單元結構相同，均包含頂錐和彈簧，其中，所述頂錐包含錐頭、錐體和錐尾；所述錐體呈圓柱狀，其上設有外螺紋；所述錐頭呈圓柱狀，一端設有和所述第一錐形槽相匹配的圓錐，另一端和所述錐體的一端同軸固連；所述錐尾為光桿，其一端和所述錐體的另一端同軸固連；

所述支板上設有第一至第三螺紋通孔，所述第一至第三螺紋通孔和所述第一至第三錐形槽一一對應；

所述底板上設有第一至第三配合通孔，所述第一至第三配合通孔和所述第一至第三錐形槽一一對應；

所述第一至第三調節(jié)單元中頂錐的錐體分別和所述第一至第三螺紋通孔一一對應螺紋相連，且第一至第三調節(jié)單元中頂錐的錐頭分別一一對應頂在金屬基體的第一至第三錐形槽中，第一至第三調節(jié)單元中頂錐的錐尾一一對應穿過底板的第一至第三配合通孔、和其間隙配合；

所述第一至第三調節(jié)單元中的彈簧分別套在其頂錐錐體外，一端和所述支板相抵、另一端和所述底板相抵；

所述第一限位件、第二限位件分別設在所述支板兩側，其固定座均和所述底板固連；

所述第一至第四作動足均和接觸軌道的外壁相抵；

所述第一限位件、第二限位件的軸頸同軸，第一限位件、第二限位件的接觸部分別和接觸軌道環(huán)形凸起的兩側相抵，第一限位件、第二限位件的軸承的外圈均和接觸軌道的內壁相抵；第一限位件、第二限位件和所述第一至第四作動足相配合將接觸軌道夾在中間；

所述金屬基體垂直于第二限位件軸頸軸線方向的二階彎振的波峰、波谷所在直線分別為直線A、直線B，金屬基體平行于第二限位件軸頸軸線方向的二階彎振的波峰、波谷所在直線分別為直線C、直線D；

所述第一至第四作動足均為長方體，第一作動足、第四作動足下端面的中心位于直線A上，第二作動足、第三作動足下端面的中心位于直線B上；第一作動足、第四作動足均位于直線C、直線D之間，且第一作動足下端面的一條邊位于直線C上、第四作動足下端面的一條邊位于直線D上；第二作動足、第三作動足分別位于直線C、直線D兩側，且第二作動足下端面的一條邊位于直線C上、第三作動足下端面的一條邊位于直線D上；

所述第一至第四壓電陶瓷片均為矩形片狀，第一至第四壓電陶瓷片沿長度方向的中軸線分別和直線C、直線B、直線D、直線A一一對應重合，且第一至第四壓電陶瓷片的一條短邊分別和金屬基體的四條邊一一對應重合；

所述第一至第四壓電陶瓷片均沿厚度方向極化，其中，第一、第四壓電陶瓷片極化方向相同，第二、第三壓電陶瓷片極化方向均和第一壓電陶瓷片的極化方向相反。