适用于超高速电动舵机的安全防卡滞结构

技术领域

本发明涉及飞行器飞行领域的舵机限位机构，具体地，涉及一种适用于超高速电动舵机的安全防卡滞结构。

背景技术

飞行器在飞行状态下，在控制指令的作用下，舵轴通过蜗轮蜗杆组合由电机带动高速转动。

现有技术中，为防止蜗轮与蜗杆的转角超出量程导致两者脱离，在蜗轮上下两侧都有舵机本体进行限位，舵轴蜗轮组合只能在一定角度内偏转。但是在舵轴蜗轮组合高速转动的情况下，舵轴由于惯性因素，实际的角位移会有一定超调，此时蜗轮轮齿会与上下两侧限位的金属本体高速碰撞，碰撞后产生巨大反作用力使得蜗轮蜗杆啮合处产生受力变形，影响正常传动直至发生结构卡死的情况，由于舵机系统是闭环控制，机构卡死会导致电机堵转发热甚至烧毁。

专利文献CN111717371A公开了一种高负载低摩擦消隙式飞行器舵机，包括直流伺服电机、基体、套筒、舵轴、摇臂、滚珠丝杆副、角位移传感器等；直流伺服电机输出轴与滚珠丝杆副同轴安装，套筒安装在直流伺服电机输出轴和滚珠丝杆连接处；滚珠丝杆螺母侧边的伸出轴通过轴承与摇臂一端转动连接；摇臂另一端与舵轴一端连接，舵轴通过轴承与基体转动连接，舵轴另一端从基体表面伸出并与舵片连接；套筒的伸出杆通过轴承和销轴安装在基体上，形成转动副；角位移传感器与舵轴同轴安装、同步旋转，用于舵偏角度信号反馈，该设计通过在关节处安装轴承解决出现的卡滞现象，对安装空间的要求大，需要对原有结构进行大的改动，普适性差。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种适用于超高速电动舵机的安全防卡滞结构。

根据本发明提供的一种适用于超高速电动舵机的安全防卡滞结构，包括动力组件、传动组件、本体以及挡块组件；

所述传动组件安装在所述本体上，所述挡块组件设置在传动组件和本体之间；

所述动力组件与所述传动组件驱动连接。

优选地，所述挡块组件包括底座、阻尼件以及上支撑座；

所述阻尼件通过上支撑座安装在所述底座上。

优选地，所述底座、阻尼件、上支撑座三者之间均通过硫化胶合制作。

优选地，所述阻尼件采用弹性锥形结构。

优选地，所述阻尼件的制作材料包括硅橡胶。

优选地，所述底座采用金属安装法兰，所述金属安装法兰可拆卸的安装在所述本体上。

优选地，所述动力组件包括电机以及蜗杆；

所述电机与所述蜗杆驱动连接。

优选地，所述传动组件包括舵轴、蜗轮以及舵轴联轴；

所述舵轴通过舵轴联轴连接所述蜗轮；

所述蜗杆与所述蜗轮啮合驱动连接。

优选地，所述舵轴联轴通过舵轴圆锥销连接所述蜗轮。

优选地，所述挡块组件通过连接件可拆卸的安装在所述传动组件上、下两侧的本体上。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明通过采用弹性阻尼件，使得蜗轮轮齿与机械限位的碰撞较为缓和，弹性阻尼件发生形变从而吸收大部分动能，进而能够使蜗轮蜗杆受到较小的冲击力，从而降低了结构卡死的几率，提高了设备运行的稳定性。

2、本发明采用机械限位弹性挡块组合，厚度仅2mm，对原有结构的改动小，能够运用于空间小的机构中，普适性好且安装方便，操作简单。

3、本发明采用弹性阻尼件，能够减少蜗轮轮齿与金属机械限位部件的撞击力，防止卡死，实现机械限位防卡死功能，成本较低。

4、本发明中的阻尼件主要采用硅橡胶材料制作，硅橡胶材料可以在较宽的温度区域内保持较为稳定的力学性能，弹性模量变化小，阻尼性能稳定，还可通过与其他橡胶共混来提高其阻尼性能；同时能够通过改变橡胶截面的尺寸和胶料硬度，而获得不同的刚度特性，从而以满足不同应用场景的需求。

5、本发明中的挡块组件通过可拆卸的连接件安装在本体上，便于更换维修。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明的侧面的结构示意图；

图2为本发明的弹性挡块组合示意图；

图3为本发明的蜗轮和弹性挡块组合的相对位置示意图；

图4为本发明的电机蜗杆组合示意图；

图5为本发明的舵轴蜗轮组合示意图；

图6为本发明的弹性挡块组合受冲击力作用的位移变形云图；

图7为冲击力曲线。

图中示出：

动力组件1 舵轴圆锥销204

电机101 本体3

联轴节102 挡块组件4

蜗杆103 底座401

传动组件2 阻尼件402

舵轴201 上支撑座403

蜗轮202

舵轴联轴203

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

实施例1：

本发明提供了一种适用于超高速电动舵机的安全防卡滞结构，如图1、图3所示，包括动力组件1、传动组件2、本体3以及挡块组件4，所述传动组件2安装在所述本体3上，所述挡块组件4设置在传动组件2和本体3之间，所述动力组件1与所述传动组件2驱动连接，所述挡块组件4的数量优选为2个，2个所述挡块组件4分别通过连接件可拆卸的安装在所述传动组件2上、下两侧的本体3上，所述连接件优选采用螺钉。

具体地，如图2所示，所述挡块组件4包括底座401、阻尼件402以及上支撑座403，所述阻尼件402通过上支撑座403安装在所述底座401上，所述阻尼件402优选采用弹性锥形结构。

实施例2：

本实施例为实施例1的优选例。

本实施例中，所述动力组件1包括电机101以及蜗杆103，如图4所示，所述电机101与所述蜗杆103驱动连接，所述电机101优选通过联轴节102连接蜗杆103。所述传动组件2包括舵轴201、蜗轮202以及舵轴联轴203，如图5所示，所述舵轴201通过舵轴联轴203连接所述蜗轮202，所述蜗杆103与所述蜗轮202啮合驱动连接。

本实施例中，所述舵轴联轴203延伸到所述蜗轮202的内部并通过舵轴圆锥销204固定。

本实施例中，所述底座401采用金属安装法兰，金属安装法兰通过螺钉安装在本体3上，所述阻尼件402的制作材料包括硅橡胶，本发明挡块组件4的上支撑座403用来与蜗轮202轮齿接触，承受蜗轮202的巨大冲击力，金属安装法兰起安装与支持的作用，两者之间的锥形弹性阻尼件是主要的减振吸能元件，所述底座401、阻尼件402、上支撑座403三者之间均通过硫化胶合连接，增加了缓冲效果。

硅橡胶材料由于其可以在较宽的温度区域内保持较为稳定的力学性能，弹性模量变化小，阻尼性能较为稳定，还可通过与其他橡胶共混来提高其阻尼性能；而且可以通过改变橡胶截面的尺寸和胶料硬度，而获得不同的刚度特性，从而以满足不同的要求，可以优选将硅橡胶材料作为弹性阻尼件402的主体材料。

当弹性挡块组合受到冲击力作用时，经瞬态冲击仿真分析，可见弹性阻尼件受冲击力后的最大位移量约为0.6mm，形变量为30％，在可接受范围内；冲击力曲线和阻尼件的位移变形云图如图6、图7所示。

本发明的工作原理如下：

飞行器飞行状态下，电机101根据输入信号高速转动，带动舵轴蜗轮组合传动组件2实现既定舵偏，当高速转动的舵面舵偏角达到最大机械舵偏角时，由于机械惯性的原因，舵轴蜗轮传动组件2难以立即停止，会短暂超出角度限位，蜗轮202轮齿与安装在上下两侧本体3上的弹性挡块组件4相接触，并将高速的动能由弹性阻尼件402吸收，防止了蜗轮202与本体3的直接碰撞，避免了卡死的情况。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。