[发明专利]一种高负载低摩擦消隙式飞行器舵机

说明书

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。本发明结构简单、装配间隙小、传动摩擦小、传动精确度高、成本低、体积紧凑，通过在活动关节处安装轴承的方式，改善了传统传动机构承载小、摩擦大、易卡滞的缺点。

技术领域

本发明涉及一种高负载低摩擦消隙式飞行器舵机，属于飞行器舵机系统的技术领域。

背景技术

在飞行器舵机系统技术领域，舵机作为飞行器控制系统的重要组件，其性能的优劣在很大程度上影响着飞行器的姿态控制、飞行机动性能等。舵机系统的带宽、超调量、调整时间、线性度等作为评判舵机性能的重要指标，其受舵机传动机构的效能影响。舵机的传动结构、传动形式的不同会一定程度地造成传动间隙、传动摩擦、传动卡滞等非线性因素，尤其在飞行器所受气动载荷较大时，以上非线性因素带来的不利影响更为明显，这直接影响着舵机系统的性能指标，甚至严重影响飞行，导致飞行器坠毁。因此，尽可能地降低非线性环节带来的不利影响具有重要意义，优化传动结构形式可作为实现上述目的的一种技术途径。目前，相关科研机构、厂家研制飞行器舵机所采用的传动机构主要有以下几种：

(1)齿轮传动形式。该形式要实现较大的减速比，多采用4级齿轮减速传动，该形式传动环节较多，若需减少传动间隙，那么对齿轮加工精度就提出了较高的要求。另一方面，多级减速会造成传动效率的降低。该形式装配零件较多，体积相对较大。

(2)超声电机驱动形式。超声电机因其本身技术特点，可直接驱动舵片偏转，很大程度上减少了传动环节，但是目前国内采用超声电机的产品较少，其驱动力矩较小(≤1N.m)，这一弊端极大地限制了超声电机的使用。

(3)滚珠丝杆副+拨叉摇臂形式。该形式被广泛使用于飞行器舵机传动结构中，尤其是在对飞行器结构空间有较为苛刻要求时。但是拨叉传动形式会带来较大的摩擦力和间隙，尤其是在舵片换向时，容易出现受力畸变、卡滞等现象，不利于在大负载条件下使用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：针对目前舵机产品在测试使用过程中存在的传动间隙、系统带宽较低、控制线性度较低等不足的问题，提供了一种高负载低摩擦消隙式飞行器舵机，采用传动效率较高的滚珠丝杆副作为驱动组件，在活动关节处成对安装深沟球轴承，消除了传动间隙，降低了传动摩擦力，提高传动结构刚度，尤其在舵面受气动负载较大时，该传动结构仍能保持良好的传动性能，另一方面，反馈传感器与舵轴共轴连接，很大程度上解决了传统舵机传动过程中存在的不足之处。

本发明通过以下技术方案予以实现：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、销轴、舵轴、舵片；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；直流伺服电机驱动滚珠丝杆旋转，滚珠丝杆上的丝杆螺母直线运动带动摇臂绕舵轴旋转；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；摇臂和套筒位于基体同一侧，舵片位于基体另一侧。

滚珠丝杆螺母侧面的伸出轴通过成对安装的第一深沟球轴承与摇臂连接。

摇臂一端加工有通孔，通孔内壁中部设置环形的凸台，形成一对轴承安装孔，凸台对第一深沟球轴承的外圈进行限位。

滚珠丝杆螺母侧面的伸出轴上加工有轴肩，对第一深沟球轴承内圈进行限位，伸出轴的外端通过开口挡圈进行另一端的限位。