[发明专利]一种基于齿轮齿条机构的轻质低噪高效电动舵机

说明书

本发明公开了一种基于齿轮齿条机构的轻质低噪高效电动舵机，包括直线电机、倒置曲柄滑块机构和动力输出轴；所述直线电机的输出轴连接于倒置曲柄滑块机构的滑块以带动该滑块做往复直线运动；所述倒置曲柄滑块机构的摇臂连接于动力输出轴以驱动该动力输出轴转动；本发明的舵机解决现有的舵机方案存在的效率低、体积大、噪音大、发热等问题，具有低质量、高效率、噪音小、寿命长等优点。

技术领域

本发明属于水下航行器技术领域，具体涉及一种基于齿轮齿条机构的轻质低噪高效电动舵机。

背景技术

近年来不断推出的“安静型潜艇”、“无噪声航速”、“隐身潜艇”等新概念反映了这一领域的发展动态。舵机是水下航行器控制系统的重要组成部分，也是潜艇噪声的一个重要来源。降低舵机噪声是提高水下航行器隐身性能的一个重要途径。目前水下航行器大多采用齿轮传动系统或液压传动系统，以上两种系统结构复杂、体积占用较大，同时还存在着噪声大、油液泄露的问题，这对水下航行器的隐秘性极为不利；同时复杂的结构及加工误差可能会造成响应速度和传动精度无法达到预期效果。

因此，为满足现代水下航行器对舵机的质量更轻、体积更小、效率更高、噪音更低的要求，本发明提出一种利用齿轮齿条副和倒置曲柄滑块机构结构简单、传递效率高的特点，将其联动作为传动方式的新型舵机。

发明内容

本发明的目的是为解决现有的舵机方案因存在效率低、体积大、噪音大、发热、难以满足我国水下航行器的精确控制要求等问题，提出一种全新的方案来实现低质量、高效率、噪音小、寿命长的高性能水下航行器舵机。

本发明的基于齿轮齿条机构的轻质低噪高效电动舵机，包括壳体、电机、齿轮齿条机构、倒置曲柄滑块机构和动力输出轴；所述齿轮齿条机构的齿条固定设置于壳体内，齿轮作为所述倒置曲柄滑块机构的滑块做往复直线运动；所述倒置曲柄滑块机构的摇臂连接于动力输出轴以驱动该动力输出轴转动；

进一步，所述齿轮齿条机构包括齿轮、齿条、黄铜套、连接轴和自润滑导轨；所述齿条和自润滑导轨分别固定于壳体两相对侧壁；所述齿轮一侧与齿条啮合，另一侧与自润滑导轨配合；

进一步，所述倒置曲柄滑块机构包括连杆和摇臂；所述连杆一端通过黄铜套与连接轴连接，另一端连接于摇臂；所述摇臂通过花键连接于动力输出轴；

进一步，所述连杆为两根且分设在齿轮和摇臂的两侧，所述摇臂的顶端为叉形结构并通过两分叉分别与两连杆铰接；

进一步，所述动力输出轴上方安装有分体式编码器以获取其旋转角度；

进一步，所述摇臂的运转范围两侧各设置一机械限位；

进一步，所述壳体为T型壳体；所述T型壳体包括下基座和上端盖；所述T 型壳体的材料为高强度铝合金，T型壳体内一体成型有电机座、轴承座和机械限位。

本发明的有益效果：

(1)本发明的电动舵机巧妙结合了齿轮齿条副和倒置曲柄机构，提高了传动效率，简化了传动部件，减轻了舵机整体的重量；

(2)本发明的电动舵机将壳体设计成T型，节省了舵机的空间占用，为压缩水下航行器的体积提供一定帮助，同时对称布置可以有效加强舵机的安装稳定性；

(3)本发明的电动舵机在倒置曲柄滑块机构中采用双连杆及叉形摇臂，提高了空间利用率，减少了空间浪费，使结构更加紧凑；

(4)本发明的电动舵机，结构简单，方便拆卸安装，易于检修；

(5)本发明的电动舵机中电机座、机械限位等均和壳体一体化加工，有效减少了舵机内部的振动和噪声。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。

图1为本发明的整体结构示意图；