一種扁平型電動機的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電動伺服系統(tǒng)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種扁平型小間隔高剛度電動機。
【背景技術(shù)】
[0002]電動伺服系統(tǒng)根據(jù)應(yīng)用場合，對要求的技術(shù)參數(shù)不同。重要參數(shù)包括:工作角度范圍、負載力矩、最大輸出角速度、帶寬、體積及重量。除此之外，在特殊場合，工作環(huán)境比較惡劣，如振動、沖擊、加速度、溫度、濕度及氣壓等。在設(shè)計中需考慮電機與減速器的慣量比、長寬比以及減速器的結(jié)構(gòu)形式、機械部件的剛度和強度、效率等參數(shù)。尤其在面對旋轉(zhuǎn)輸出扭矩大、同軸輸出端轉(zhuǎn)動慣量大等要求的情況下，減速機構(gòu)參與系統(tǒng)性能測試時，對其剛度要求較大。減速機構(gòu)剛度包括傳動各環(huán)節(jié)存在的間隙和負載情況下的變形，現(xiàn)有技術(shù)中，減速機構(gòu)較大的間隙和變形對伺服系統(tǒng)的性能會產(chǎn)生較大的影響，主要影響有以下幾點:
[0003](I)影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性:間隙達到一定值時，系統(tǒng)可能出現(xiàn)自持振蕩現(xiàn)象，此時，系統(tǒng)的動態(tài)性能顯著下降，有附加的能量消耗。
[0004](2)使系統(tǒng)產(chǎn)生相位滯后，影響系統(tǒng)快速性。
[0005](3)間隙及變形過大導(dǎo)致機構(gòu)的剛度降低，從而影響機構(gòu)的固有頻率。
[0006](4)較大間隙及變形的存在，使機構(gòu)承載時有沖擊現(xiàn)象，尤其當負載轉(zhuǎn)動慣量較大時會引起系統(tǒng)不穩(wěn)定，產(chǎn)生抖動現(xiàn)象。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進需求，本發(fā)明提供了一種扁平型小間隔高剛度電動機，其通過對電動舵機的整體結(jié)構(gòu)采取“一字排開”法進行布局和設(shè)計，實現(xiàn)了電動舵機具有間隔小、剛度高的特性，因而尤其適用于對剛度要求較大的電動舵機。
[0008]為實現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個方面，提供了一種扁平型電動舵機，所述電動機包括一個本體、大、小齒輪、滾珠絲杠、一套滾珠絲杠副、一個搖臂輸出軸、一套周向限位機構(gòu)、一套無間隙轉(zhuǎn)換機構(gòu)、兩對軸承；
[0009]所述小齒輪與安裝在所述本體的電機輸出軸鉚接固聯(lián)，所述大齒輪通過鍵固聯(lián)在所述滾珠絲杠的一端，所述一套滾珠絲杠副通過所述軸承將滾珠絲杠固定，通過所述的周向限位機構(gòu)限制螺母的轉(zhuǎn)動，所述無間隙轉(zhuǎn)換機構(gòu)連接所述滾珠絲杠副螺母與所述搖臂輸出軸；
[0010]其特征在于，所述大齒輪、所述小齒輪、所述滾珠絲杠副、所述無間隙轉(zhuǎn)換機構(gòu)、所述搖臂輸出軸采用串聯(lián)設(shè)計，在扁平的狹小空間內(nèi)實現(xiàn)“一字排開”的布局方式。
[0011]優(yōu)選地，所述電動舵機還包括直線位移傳感器，所述傳感器與所述滾珠絲杠副平行安裝，所述傳感器反饋銷軸隨螺母直線往復(fù)運動，合理且有效的利用了空間。
[0012]優(yōu)選地，所述無間隙轉(zhuǎn)換機構(gòu)包括連桿，所述連桿一端通過銷軸與螺母的叉耳連接，另一端通過銷軸與所述搖臂輸出軸的叉耳連接，通過控制銷軸與叉耳孔的配合，做到無間隙轉(zhuǎn)換，將螺母的直線運動轉(zhuǎn)化為繞所述搖臂輸出軸中心的旋轉(zhuǎn)運動。
[0013]優(yōu)選地，所述周向限位機構(gòu)包括所述滾珠絲杠副的螺母兩側(cè)的防轉(zhuǎn)塊，相應(yīng)的所述本體處設(shè)計有與之配合的導(dǎo)軌，通過兩者之間的配合限制螺母繞滾珠絲杠中心的旋轉(zhuǎn)，使之能且只能沿滾珠絲杠軸線做往復(fù)的直線運動
[0014]總體而言，通過本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，能夠取得下列有益效果:
[0015](I)本發(fā)明的電動舵機通過提高齒輪加工精度和側(cè)隙精度來控制齒輪副的配合間隙，通過調(diào)整滾珠絲杠副裝配的軸向預(yù)緊力消除軸向間隙，通過提高受力零部件的剛度減少變形等方法，實現(xiàn)了各零部件間的連接間隙小，強度大，提高了整個電動舵機的剛度；
[0016](2)本發(fā)明的電動舵機采用大小齒輪、滾珠絲杠副、無間隙轉(zhuǎn)換機構(gòu)、搖臂輸出軸等一套減速機構(gòu)在扁平的狹小空間內(nèi)實現(xiàn)“一字排開”的布局方式，同時，選用直線位移傳感器，與滾珠絲杠副平行安裝，傳感器銷軸隨螺母做往復(fù)的直線運動，合理且有效的利用了空間。
【附圖說明】
[0017]圖1是本專利某扁平型小間隙高剛度電動舵機示意圖。
[0018]在所有附圖中，相同的附圖標記用來表示相同的元件或結(jié)構(gòu)，其中:1.電機，2.螺釘組，3.連接銷，4.小齒輪，5.大齒輪，6.螺釘組，7.端蓋，8.軸承，9.螺母防轉(zhuǎn)機構(gòu)，10.銷軸，11.連桿，12.銷軸，13.上蓋，14.軸承，15.搖臂輸出軸，16.螺釘組，17.直線位移傳感器，18.滾珠絲杠副，19.螺釘組，20.平鍵，21.螺釘組，22.端蓋，23.本體。
【具體實施方式】
[0019]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個實施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。
[0020]本電動舵機總體結(jié)構(gòu)，包括一個電機、一個本體、一對大小齒輪、一套滾珠絲杠副、一個搖臂輸出軸、一套周向限位機構(gòu)、一套無間隙轉(zhuǎn)換機構(gòu)、一個直線位移傳感器、兩對軸承及螺釘組等，所述本體作為安裝、支撐、承力的載體，為較復(fù)雜的鋁合金結(jié)構(gòu)件，所述一對齒輪的小齒輪鉚接固聯(lián)在電機輸出軸上，大齒輪通過鍵實現(xiàn)與滾珠絲杠的固聯(lián)，所述一套滾珠絲杠副實現(xiàn)將旋轉(zhuǎn)運動改變?yōu)橹本€運動，所述一套周向限位機構(gòu)通過配合在本體導(dǎo)軌內(nèi)滑動，所述一套無間隙減速轉(zhuǎn)換機構(gòu)通過銷軸連接滾珠絲杠副螺母與搖臂輸出軸，所述直線位移傳感器隨滾珠絲杠副的螺母移動，從而進行監(jiān)測及反饋系統(tǒng)實時動作。
[0021]其特征在于，所述大小齒輪、滾珠絲杠副、無間隙轉(zhuǎn)換機構(gòu)、搖臂輸出軸等一套減速機構(gòu)在扁平的狹小空間內(nèi)實現(xiàn)“一字排開”的布局方式，同時，選用直線位移傳感器，與滾珠絲杠副平行安裝，傳感器銷軸隨螺母做往復(fù)的直線運動，合理且有效的利用了空間。
[0022]所述無間隙轉(zhuǎn)換機構(gòu)，其特征在于連桿一端通過銷軸與螺母的叉耳連接，另一端通過銷軸與搖臂輸出軸的叉耳連接，通過控制銷軸與叉耳孔的配合，做到無間隙轉(zhuǎn)換，將螺母的直線運動轉(zhuǎn)化為繞輸出軸中心的旋轉(zhuǎn)運動。
[0023]所述周向限位機構(gòu)，其特征在于滾珠絲杠副的螺母兩側(cè)設(shè)計有防轉(zhuǎn)塊，相應(yīng)的本體處設(shè)計有與之配合的導(dǎo)軌。通過兩者之間的配合限制螺母繞滾珠絲杠中心的旋轉(zhuǎn)，使之能且只能沿滾珠絲杠軸線做直線運動。
[0024]所述電動舵機總體結(jié)構(gòu)，其特征在于所述各零部件間的連接間隙小，強度大，提高了整個電動舵機的剛度。包括通過提高齒輪加工精度和側(cè)隙精度來控制齒輪副的配合間隙，通過調(diào)整滾珠絲杠副裝配的軸向預(yù)緊力消除軸向間隙，通過提高受力零部件的剛度減少變形等方法。
[0025]【具體實施方式】如下:
[0026]如圖1所示，軸承8安裝在滾珠絲杠副18的絲杠軸左端軸上，滾珠絲杠副18的螺母上設(shè)計有螺母防轉(zhuǎn)機構(gòu)9，滾珠絲杠副18通過軸承8安裝在本體23的相應(yīng)位置，同時螺母防轉(zhuǎn)機構(gòu)9與本體23配合到位，再將端蓋7通過螺釘組6軸向限位固定；大齒輪5通過平鍵20、螺釘組21、端蓋22固定在滾珠絲杠副18的絲杠左端軸上；小齒輪4通過連接銷3固定在電機I的輸出軸上，電機I通過螺釘組2固定在本體23上，同時本體23上設(shè)計有與電機I的安裝定位止口，確保電機固定可靠；連桿11 一端通過銷軸10與螺母的叉耳連接，另一端通過銷軸12與搖臂輸出軸15的叉耳連接；搖臂輸出軸15通過軸承14安裝在本體23的相應(yīng)位置，上蓋13通過螺釘組16與本體聯(lián)接來固定搖臂輸出軸15 ;直線位移傳感器17通過螺釘組19固定在本體23上，其反饋銷軸與螺母配合即時工作。
[0027]工作時，由電機I帶動小齒輪4轉(zhuǎn)動，小齒輪4帶動與滾珠絲杠副18固聯(lián)的大齒輪5，從而驅(qū)動滾珠絲杠旋轉(zhuǎn)，螺母上的防轉(zhuǎn)機構(gòu)9與本體23配合，限制螺母的周向運動，螺母沿滾珠絲杠軸線做直線運動，通過連桿11推動搖臂輸出軸15的旋轉(zhuǎn)，直線位移傳感器17的反饋銷軸隨螺母往復(fù)運動，即時反饋并監(jiān)測系統(tǒng)運動狀態(tài)，完成既定的偏轉(zhuǎn)擺動任務(wù)。
[0028]本發(fā)明由于采用了上述結(jié)構(gòu)，解決了以下技術(shù)問題:合理、巧妙布局，實現(xiàn)便捷的總裝工藝；有效控制配合間隙及零部件變形，提高系統(tǒng)剛度，保證系統(tǒng)性能。
[0029]該電動舵機經(jīng)過多次試驗考核，工作正?？煽?，均滿足性能要求，可為后續(xù)同類產(chǎn)品結(jié)構(gòu)總體方案的選擇提供參考。
[0030]本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種扁平型電動舵機，所述電動機包括一個本體、大、小齒輪、滾珠絲杠、一套滾珠絲杠副、一個搖臂輸出軸、一套周向限位機構(gòu)、一套無間隙轉(zhuǎn)換機構(gòu)、兩對軸承； 所述小齒輪與安裝在所述本體的電機輸出軸鉚接固聯(lián)，所述大齒輪通過鍵固聯(lián)在所述滾珠絲杠的一端，所述一套滾珠絲杠副通過所述軸承將滾珠絲杠固定，通過所述的周向限位機構(gòu)限制螺母的轉(zhuǎn)動，所述無間隙轉(zhuǎn)換機構(gòu)連接所述滾珠絲杠副螺母與所述搖臂輸出軸； 其特征在于，所述大齒輪、所述小齒輪、所述滾珠絲杠副、所述無間隙轉(zhuǎn)換機構(gòu)、所述搖臂輸出軸采用串聯(lián)設(shè)計，在扁平的狹小空間內(nèi)實現(xiàn)“一字排開”的布局方式。2.如權(quán)利要求1所述的電動舵機，其特征在于，所述電動舵機還包括直線位移傳感器，所述傳感器與所述滾珠絲杠副平行安裝，所述傳感器反饋銷軸隨螺母直線往復(fù)運動。3.如權(quán)利要求1或2所述的電動舵機，其特征在于，所述無間隙轉(zhuǎn)換機構(gòu)包括連桿，所述連桿一端通過銷軸與螺母的叉耳連接，另一端通過銷軸與所述搖臂輸出軸的叉耳連接，通過控制銷軸與叉耳孔的配合，做到無間隙轉(zhuǎn)換，將螺母的直線運動轉(zhuǎn)化為繞所述搖臂輸出軸中心的旋轉(zhuǎn)運動。4.如權(quán)利要求1-3中之一所述的電動舵機，其特征在于，所述周向限位機構(gòu)包括所述滾珠絲杠副的螺母兩側(cè)的防轉(zhuǎn)塊，相應(yīng)的所述本體處設(shè)計有與之配合的導(dǎo)軌，通過兩者之間的配合限制螺母繞滾珠絲杠中心的旋轉(zhuǎn)，使之能且只能沿滾珠絲杠軸線做往復(fù)的直線運動。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種扁平型電動舵機的結(jié)構(gòu)，屬于電動伺服系統(tǒng)領(lǐng)域；現(xiàn)有技術(shù)中，現(xiàn)有電動舵機的減速機構(gòu)較大的間隔、形變影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性、快速性；本發(fā)明提供的電動舵機采用大小齒輪、滾珠絲杠副、無間隙轉(zhuǎn)換機構(gòu)、搖臂輸出軸等一套減速機構(gòu)在扁平的狹小空間內(nèi)實現(xiàn)“一字排開”的布局方式，合理且有效的利用了空間，使電動舵機實現(xiàn)了間隔小、高剛度。
【IPC分類】H02K7/06, H02K7/116
【公開號】CN105337447
【申請?zhí)枴緾N201510853239
【發(fā)明人】白會彥, 李鵬佳, 穆善和
【申請人】湖北三江航天紅峰控制有限公司
【公開日】2016年2月17日
【申請日】2015年11月27日