一種機電作動器的導向結(jié)構(gòu)及包含它的機電作動器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種適應于長距離直線往復運動的導向結(jié)構(gòu)，具體涉及一種機電作動器上的簡單可靠的導向結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]機電伺服系統(tǒng)同柔性噴管一起構(gòu)成發(fā)動機推力矢量控制系統(tǒng)，兩個機電作動器成90度安裝，通過機電作動器的伸縮，使得噴管能夠全軸擺動，用以實現(xiàn)飛行的俯仰、偏航控制。
[0003]機電作動器的主要工作方式是直線往復運動，通常采用絲杠螺母組件、滾珠絲杠或滾柱絲杠作為直線位移轉(zhuǎn)換裝置，將電機的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為直線往復運動。當機電作動器的功率較大且應用于航天領(lǐng)域時，短時工作制和狹小的安裝空間，對機電作動器的導向結(jié)構(gòu)提出高承載，體積小的要求。
[0004]在現(xiàn)有技術(shù)中，一般采用深溝球軸承10和作動缸殼體槽口 12組成的導向結(jié)構(gòu)，請參考圖6，圖7，圖6是現(xiàn)有技術(shù)中導向結(jié)構(gòu)的示意圖，圖7是現(xiàn)有技術(shù)中的導向結(jié)構(gòu)承載能力最差時的示意圖。作動缸殼體內(nèi)腔開有槽口 12，深溝球軸承10安裝在一體化設(shè)計的螺母和作動桿11 (整體螺母)的凸出軸上，當絲杠旋轉(zhuǎn)時，整體螺母軸向直線移動，深溝球軸承10在作動缸殼體槽口 12內(nèi)轉(zhuǎn)動。顯而易見地，這種導向結(jié)構(gòu)屬于滾動摩擦，滾動摩擦的摩擦系數(shù)小于滑動摩擦的摩擦系數(shù)，滾動摩擦需要克服的摩擦力小于滑動摩擦。但是，由于導向結(jié)構(gòu)還要承擔絲桿側(cè)傳遞過來的轉(zhuǎn)矩，現(xiàn)有技術(shù)中導向結(jié)構(gòu)的剛度小，承載能力差，尤其在如圖7所示位置時，由于轉(zhuǎn)矩的作用，在兩個鋼球的中間位置受力，使得剛度和承載能力更差。這種結(jié)構(gòu)需要一體化設(shè)計螺母和作動桿11，(如果不一體設(shè)計加工，體積會更大)，磨制加工，成本高，加工周期長。這種導向結(jié)構(gòu)還需要在作動缸殼體內(nèi)腔加工內(nèi)槽口 12，內(nèi)槽口 12貫穿在整個行程范圍內(nèi)，長度尺寸較大，加工難度大，而且導向軸承安裝軸一旦加工完成，與內(nèi)槽口 12相對位置就固定，不能再調(diào)整，這就可能帶來間隙，對于頻繁正反轉(zhuǎn)運動的伺服系統(tǒng)，會帶來碰撞，影響系統(tǒng)的動態(tài)響應性能。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)中的導向結(jié)構(gòu)，體積大，承載差，加工困難，系統(tǒng)的動態(tài)響應性能差。應用于機電作動器時，在相同的承載條件下，導向結(jié)構(gòu)需要更大的安裝空間，勢必會導致整個機電作動器的體積增大。這對于應用于航天領(lǐng)域的機電作動器來說，缺點是嚴重的。
[0006]為了克服現(xiàn)有導向結(jié)構(gòu)的缺點，現(xiàn)有技術(shù)中另外一種導向結(jié)構(gòu)，在作動缸殼體的內(nèi)腔安裝導向條。請參考圖4，圖4是現(xiàn)有技術(shù)中導向條結(jié)構(gòu)示意圖。導向條與作動缸相鄰面為平面8，與作動缸之間的接觸為兩條線。這種結(jié)構(gòu)，雖然在一定程度上減少了導向結(jié)構(gòu)的體積，但由于是線接觸，導向條的承載能力差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本實用新型的目的是，提供一種機電作動器導向結(jié)構(gòu)，具有承載大、體積小、結(jié)構(gòu)簡單、成本低、系統(tǒng)的響應性能好的特點，適用于大承載高功率，短時工作制、狹小空間的場合使用的機電作動器。
[0008]本實用新型提供的機電作動器的導向結(jié)構(gòu)，包括作動桿、作動缸殼體，設(shè)于所述作動缸殼體上的導向條以及設(shè)于所述作動桿上的凹槽，導向條為長條形，其與作動缸殼體的內(nèi)壁相鄰面為同直徑的圓弧形面，尖棱導鈍，安裝于作動缸殼體的內(nèi)腔并與作動缸殼體固定連接在一起，作動桿上具有與導向條等寬的槽口，作動桿上的槽口與導向條構(gòu)成移動副；作動桿在作動缸殼體內(nèi)作直線往復運動。還包括支撐環(huán)，支撐環(huán)安裝在作動桿外徑圓周方向的凹槽內(nèi)，支撐環(huán)和作動缸殼體也構(gòu)成移動副。移動副屬于滑動摩擦副，面接觸與線接觸相比，在同樣的承載下，體積小。作動缸殼體的內(nèi)腔與作動桿沒有接觸，移動的過程中，只有支撐環(huán)與作動缸殼體內(nèi)腔接觸，減少了摩擦面積，提高效率，改善了滑動摩擦力較大的問題。在直線運動的同時，作動桿還承受沿軸線方向的轉(zhuǎn)矩，由于是面接觸，能承受的扭矩較大。螺母與作動桿分體加工，結(jié)構(gòu)簡單，成本低，加工時間短，具有大承載，體積小的特點。槽口是作動桿上的外槽口，長度短，易于加工。導向條與作動缸的相鄰面為同直徑的圓弧形面，與作動缸殼體之間是弧面接觸，導向條在安裝時，具有自動調(diào)心功能。
[0009]在進一步的技術(shù)方案中，導向條的上表面和側(cè)表面噴涂有耐磨材料，并涂有潤滑油。用于減少接觸面上的摩擦力，提高效率。
[0010]在進一步的技術(shù)方案中，支撐環(huán)的個數(shù)為兩個，且兩個支撐環(huán)之間具有一定的間隔?？缇嘀尉哂辛己玫膶蜃饔?，還能承受來自上下支耳的徑向力。
[0011]在進一步的技術(shù)方案中，作動桿的豎向棱邊加工有倒圓角R0.5，槽口兩內(nèi)側(cè)面噴涂有耐磨材料，并涂有潤滑油。導圓角避免在整個行程范圍內(nèi)，導向條和作動桿槽口豎向棱邊之間的刮蹭，采用耐磨材料涂層，使作動桿更耐磨，涂覆的潤滑油，減少接觸面上的摩擦力。
[0012]在進一步的技術(shù)方案中，作動桿與直線位移轉(zhuǎn)換裝置中的軸向移動的零件固定連接。作動桿是直線位移的輸出件，可以同絲杠螺母部件、滾珠絲杠或滾柱絲杠等運動副的軸向移動的零件固定連接。
[0013]可選地，支撐環(huán)可以安裝在直線位移轉(zhuǎn)換裝置中的軸向移動的零件的外徑圓周方向的凹槽內(nèi)上。例如，絲杠螺母部件中的絲杠轉(zhuǎn)動，螺母做軸向移動，支撐環(huán)安裝在螺母的外徑圓周方向凹槽內(nèi)。
[0014]在進一步的技術(shù)方案中，作動桿與絲杠螺母組件中的螺母通過螺釘固定連接。
[0015]在進一步的技術(shù)方案中，長條導向條的長度小于作動缸殼體的長度，且導向條與作動缸殼體通過一定數(shù)量的螺釘固定連接。絲杠側(cè)的轉(zhuǎn)矩會傳遞到導向條的側(cè)面，轉(zhuǎn)化為正壓力，進而通過導向條與作動缸殼體的連接螺釘、彈簧墊圈和平墊圈，傳遞到作動缸殼體的環(huán)形面上，成為環(huán)面和平墊圈之間的摩擦力，承載的面積大，承載的應力小。還可以通過連接螺釘調(diào)整導向條與作動桿槽口在整個行程范圍內(nèi)動行平順，減少作動桿槽口不對稱誤差帶來的影響，提高系統(tǒng)的動態(tài)響應性能。
[0016]—種機電作動器，使用了本實用新型提供的機電作動器的導向結(jié)構(gòu)。
【附圖說明】
[0017]圖1是本實用新型提供的導向結(jié)構(gòu)的主視圖；
[0018]圖2是圖1中以A為剖切面的剖視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖3是本實用新型提供的導向結(jié)構(gòu)的左視圖；
[0020]圖4是現(xiàn)有技術(shù)導向條的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖5是本實用新型導向條的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖6是現(xiàn)有技術(shù)的導向結(jié)構(gòu)的局部剖視圖；
[0023]圖7是現(xiàn)有技術(shù)中的導向結(jié)構(gòu)承載能力最差時的示意圖；
[0024]圖8是本實用新型中的作動桿槽口豎向棱邊倒圓角的結(jié)構(gòu)示意圖，
[0025]圖9是本實用新型中的作動缸殼體的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖中，1-作動桿，2-作動缸殼