CN206246605U - 一种无间隙电动舵机的齿轮传动机构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种无间隙电动舵机的齿轮传动机构，具有在纵向连接于一体的上箱体与下箱体，所述上箱体上端面设有电机组件，所述上箱体内从上至下顺次设有第一齿轮组、第二齿轮组、第三齿轮组及第四齿轮组，所述电机轴与第一齿轮啮合，所述第一齿轮轴与第二齿轮啮合，所述第二齿轮轴与第三齿轮啮合，所述第三齿轮轴与第四齿轮啮合，所述第四齿轮与输出轴间设有弹性元件，所述第三齿轮轴与第四齿轮构成的末级齿轮副为变厚齿轮结构，所述末级齿轮副通过弹性元件调整其间的轴向窜动。该装置将电动舵机齿轮传动机构末级齿轮副设计成变厚齿轮，并通过弹性元件调整齿轮副间的轴向窜动，控制两齿轮间的侧隙，达到减小控制器空回误差的目的。
Description
技术领域
本实用新型属于电动舵机传动机构技术领域，具体涉及一种无间隙电动舵机的齿轮传动机构。
背景技术
舵机作为舵***的核心部件，一般按能源体制的不同而划分为液压舵机、气动舵机(又细分为冷气舵机和燃气舵机)和电动舵机。
近些年来，随着高性能直流伺服电动机和高效率减速机构的不断发展，电动舵机具有使用方便，没有泄漏，合乎弹载能源单元化要求，广泛应用于航空、航海、兵器等领域的导弹***。
电动舵机按传动类型划分主要有齿轮传动、行星齿轮传动、谐波齿轮传动、蜗轮蜗杆传动和滚珠丝杠传动等。要求传动机构具有传动效率高、减速比大、精度高、空回小、承载能力大、体积小、传动平稳、无噪声等特点。现有电动舵机产品中，谐波减速器由于在空回小上有优势，应用最广，但其传动精度、承载力及可靠性等方面仍无法满足有些特殊场合。
实用新型内容
本实用新型解决了现有技术的不足，提供一种传功精度高、大承载的无间隙电动舵机的齿轮传动机构。
本实用新型所采用的技术方案是：一种无间隙电动舵机的齿轮传动机构,具有在纵向连接于一体的上箱体与下箱体，所述上箱体上端 面设有电机组件，所述上箱体内从上至下顺次设有第一齿轮组、第二齿轮组、第三齿轮组及第四齿轮组，电机齿轮与电机轴固联构成电机组件，第一齿轮与第一齿轮轴固联构成第一齿轮组，第二齿轮与第二齿轮轴固联构成第二齿轮组，第三齿轮与第三齿轮轴固联构成第三齿轮组，第四齿轮与输出轴固联构成第四齿轮组，所述电机轴与第一齿轮啮合，所述第一齿轮轴与第二齿轮啮合，所述第二齿轮轴与第三齿轮啮合，所述第三齿轮轴与第四齿轮啮合，所述第四齿轮与输出轴间设有弹性元件，所述第三齿轮轴与第四齿轮构成的末级齿轮副为变厚齿轮结构，所述末级齿轮副通过弹性元件调整其间的轴向窜动。
在本实用新型一种较佳实施例中，所述传动机构还具有舵轴，所述舵轴与输出轴内六角圆柱头螺钉进行连接。
在本实用新型一种较佳实施例中，所述第四齿轮具有一定的锥度。
在本实用新型一种较佳实施例中，所述弹性元件为波形弹簧垫圈。
相较于现有技术，本实用新型具有的有益效果：将电动舵机齿轮传动机构末级齿轮副设计成变厚齿轮，并通过弹性元件调整齿轮副间的轴向窜动，控制两齿轮间的侧隙，达到减小控制器空回误差的目的。实现精密传动。满足舵***带宽要求高、精度要求高、大承载等要求，传动平稳、精度高、成本低、空间利用率高、空回可控制在2′以内，传动效率高、工作可靠、寿命长和工作安全可靠，可得到推广应用。
附图说明
图1是本实用新型结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。
一种无间隙电动舵机的齿轮传动机构，结构如图1所示，具有在纵向连接于一体的上箱体1与下箱体2，所述上箱体1上端面设有电机组件9，所述上箱体1内从上至下顺次设有第一齿轮组4、第二齿轮组5、第三齿轮组6及第四齿轮组7，电机齿轮91与电机轴92固联构成电机组件9，第一齿轮41与第一齿轮轴42固联构成第一齿轮组4，第二齿轮51与第二齿轮轴52固联构成第二齿轮组5，第三齿轮61与第三齿轮轴62固联构成第三齿轮组6，第四齿轮71与输出轴72固联构成第四齿轮组41，所述电机轴92与第一齿轮41啮合，所述第一齿轮轴42与第二齿轮51啮合，所述第二齿轮轴52与第三齿轮61啮合，所述第三齿轮轴62与第四齿轮71啮合，所述第四齿轮71与输出轴72间设有弹性元件8，所述第三齿轮轴62与第四齿轮71构成的末级齿轮副为变厚齿轮结构，所述末级齿轮副通过弹性元件8调整其间的轴向窜动。
在本实施例中，所述传动机构还具有舵轴3，所述舵轴3与输出轴72内六角圆柱头螺钉进行连接。
其中，第四齿轮71具有一定的锥度。
弹性元件8为波形弹簧垫圈。输出轴72上的波形弹簧垫圈产生压向第四齿轮71的轴向力，可调节变厚齿轮结构的轴向位置从而改 变第三齿轮轴62与第四齿轮71啮合侧隙，减小第四齿轮71传递过程中的传递误差，实现零侧隙传动。
本实用新型的工作原理：
电机齿轮91与电机轴92固联，并与第一齿轮41啮合将电机的运动和动力进行传递，由于第一齿轮41与第一齿轮轴42之间固定联结一起形成第一齿轮组4，所以电机的运动和动力经一级齿轮传动传递到第一齿轮轴42，而第二齿轮51与第一齿轮轴42为一对相互啮合的齿轮副，第二齿轮51与第二齿轮轴52又是固联组件关系，所以动力经第二齿轮51传递到第二齿轮轴52上，第二齿轮轴52与第三齿轮61是相互啮合的齿轮副第三齿轮61与第三齿轮轴62固联形成第三齿轮组6，动力经第三齿轮61传递到第三齿轮轴62上，第四齿轮71与第三齿轮轴62为相互啮合的齿轮副，第四齿轮71与输出轴72具有固联关系，所以运动和动力最终通过第三齿轮轴62与第四齿轮71的啮合传动传递到输出轴72上。从而完成从电机输入到输出轴输出的整个过程。由于一对相互啮合的齿轮副—第三齿轮轴62与第四齿轮71为变厚齿轮结构，而且第四齿轮71带有一定的锥度，输出轴72上的波形弹簧垫圈产生压向第四齿轮71的轴向力，可调节变厚齿轮结构的轴向位置从而改变第三齿轮轴62与第四齿轮71啮合侧隙，减小第四齿轮71传递过程中的传递误差，实现零侧隙传动。满足舵***带宽要求高、精度要求高、大承载等要求。
正常条件下，齿轮传动的回程差为：
(1)计算由于热胀冷缩所需的齿轮侧隙
齿轮箱体由铝合金制成，其线膨胀系数K1＝0.238×10-4/℃，齿轮由38CrMoAlA制成(模数m＝0.6，齿数Z1＝10，Z2＝53)，线膨胀系数K2＝0.117×10-4/℃。由于齿轮箱体线膨胀系数大于齿轮的线膨胀系数，当温度高于装配温度(20℃)时，两齿轮间间隙只会变大，不会发生卡滞现象。在T＝-40℃时还需要预留润滑用间隙8μm左右。
在T＝20℃时应需要的圆周间隙Ja1：
Ja1＝tan20°×mZ1×(K1-K2)×(T1-T)+tan20°×mZ1×(K1-K2)×(T1-T)+0.008＝18μm
(2)中心距增大引起的侧隙
Ja2＝2Δa tan20°＝2×10×tan20°＝7.3μm
式中Δa——中心距的增大量，取中心距极限上偏差
(3)齿轮制造和安装误差引起的侧隙(齿轮的加工精度为7级)
式中frb——齿轮基节偏差；
Fβ——齿向误差。
(4)齿轮与轴的配合间隙
由于齿轮与轴配合间隙的存在，引起齿轮偏心而产生侧隙。根据图纸设计要求可得出两齿轮的偏心量分别为e1＝42μm，e2＝13μm，则由此产生的侧隙为：
Ja4＝2×(e1+e2)×tanα＝2×(42+13)×tan20°＝40μm
由以上计算可求得，齿轮系总的侧隙为：
Ja＝Ja1+Ja2+Ja3+Ja4＝18+7.3+19+40＝85μm
由侧隙引起的输出轴滞后角为：
转换为角度θ＝arctgδ＝arctg0.0054＝0.3°
由于本传动链要求的传动精度为0.14°，此空回误差角大大超出了传动精度要求。
将末级齿轮副所述第三齿轮轴62与第四齿轮71设计成变厚齿轮结构，传动时第四齿轮71的大端面与第三齿轮轴62的小端面啮合传动，如图1所示。
采用变厚齿轮后，齿轮中心距增大引起的侧隙、齿轮与轴的配合间隙都可以得到消除。产生侧隙的环节只有预留润滑用间隙8μm和齿轮制造和安装误差引起的侧隙两个方面，此时齿轮系总的侧隙为：
Ja＝Ja1+Ja3＝8+19＝27μm
由侧隙引起的输出轴滞后角为：
转换为角度θ＝arctgδ＝arctg0.00233＝0.1°<0.14°
可以满足传动精度的要求。
要想得到更高的传动精度，还可以通过提高齿轮的制造精度，减小齿轮制造和安装误差引起的侧隙来保证。
上述实施例，只是本实用新型的较佳实施例，并非用来限制本实用新型的实施范围，故凡以本实用新型权利要求所述内容所做的等同变化，均应包括在本实用新型权利要求范围之内。
Claims (4)
1.一种无间隙电动舵机的齿轮传动机构，所述传动机构具有在纵向连接于一体的上箱体(1)与下箱体(2)，所述上箱体(1)上端面设有电机组件(9)，所述上箱体(1)内从上至下顺次设有第一齿轮组(4)、第二齿轮组(5)、第三齿轮组(6)及第四齿轮组(7)，其特征在于，电机齿轮(91)与电机轴(92)固联构成电机组件(9)，第一齿轮(41)与第一齿轮轴(42)固联构成第一齿轮组(4)，第二齿轮(51)与第二齿轮轴(52)固联构成第二齿轮组(5)，第三齿轮(61)与第三齿轮轴(62)固联构成第三齿轮组(6)，第四齿轮(71)与输出轴(72)固联构成第四齿轮组(41)，所述电机轴(92)与第一齿轮(41)啮合，所述第一齿轮轴(42)与第二齿轮(51)啮合，所述第二齿轮轴(52)与第三齿轮(61)啮合，所述第三齿轮轴(62)与第四齿轮(71)啮合，所述第四齿轮(71)与输出轴(72)间设有弹性元件(8)，所述第三齿轮轴(62)与第四齿轮(71)构成的末级齿轮副为变厚齿轮结构，所述末级齿轮副通过弹性元件(8)调整其间的轴向窜动。
2.根据权利要求1所述的一种无间隙电动舵机的齿轮传动机构，其特征在于，所述传动机构还具有舵轴(3)，所述舵轴(3)与输出轴(72)内六角圆柱头螺钉进行连接。
3.根据权利要求2所述的一种无间隙电动舵机的齿轮传动机构，其特征在于，所述第四齿轮(71)具有一定的锥度。
4.根据权利要求3所述的一种无间隙电动舵机的齿轮传动机构，其特征在于，所述弹性元件(8)为波形弹簧垫圈。
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|---|---|---|---|
| CN201621238636.0U CN206246605U (zh) | 2016-11-11 | 2016-11-11 | 一种无间隙电动舵机的齿轮传动机构 |
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| CN (1) | CN206246605U (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110297430A (zh) * | 2019-06-12 | 2019-10-01 | 北京航天控制仪器研究所 | 一种微小型高精度数字化电动舵机***及其设计方法 |
| CN112081906A (zh) * | 2020-08-21 | 2020-12-15 | 山西航天清华装备有限责任公司 | 一种齿轮侧隙调整结构及其调整方法 |
| CN113639595A (zh) * | 2021-09-09 | 2021-11-12 | 陕西航天时代导航设备有限公司 | 一种舵机*** |
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2016
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| CN110297430B (zh) * | 2019-06-12 | 2022-12-09 | 北京航天控制仪器研究所 | 一种微小型高精度数字化电动舵机***及其设计方法 |
| CN112081906A (zh) * | 2020-08-21 | 2020-12-15 | 山西航天清华装备有限责任公司 | 一种齿轮侧隙调整结构及其调整方法 |
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