一种行星滚柱滚轮次摆线曲面零隙大传动比复合传动装置

摘要

本发明公开了一种行星滚柱滚轮次摆线曲面零隙大传动比复合传动装置，包括壳体、安装于壳体内部的零隙大传动比复合传动机构，所述零隙大传动比复合传动机构包括螺旋花键消隙齿轮机构、双螺母行星滚柱丝杠机构和次摆线齿条转轮机构，所述螺旋花键消隙齿轮机构与所述双螺母行星滚柱丝杠机构通过从动齿轮(33)实现传动连接，所述次摆线齿条转轮部分与双螺母行星滚柱丝杠部分通过螺母座(31)实现连接，且所述螺旋花键消隙齿轮部分设有第一消隙组件(10)，所述双螺母行星滚柱丝杠部分设有第二消隙组件(32)，所述次摆线齿条转轮部分设有第三消隙组件(24)和调整组件(26)。

说明书

技术领域

本发明属于飞行器舵面操纵技术领域，具体涉及一种行星滚柱滚轮次摆线曲面零隙大传动比复合传动装置。

背景技术

面对高超声速飞行器对高紧凑，大承载，高精度舵面操作系统传动装置的需求，现有的舵面操纵系统传动装置大多采用连杆机构或其它传统机械机构，结构不够紧凑，所占空间较大，承载能力受限，传动精度不足，无法满足目前的高速飞行器要求在飞行过程中对舵面的精准操纵要求。

因而，本发明提出了一种行星滚柱滚轮次摆线曲面零隙大传动比复合传动装置，其中，螺旋花键消隙齿轮传动机构能够有效消除齿侧间隙，实现平稳无冲击往复运动且结构紧凑；行星滚柱丝杠机构能够实现大承载，高紧密传动，由于行星滚柱丝杠机构本身存在间隙，故而在设计过程中使用了双螺母行星滚柱丝杠机构，能够有效消除其螺纹轴向间隙；次摆线齿条转轮机构由于次摆线齿形的特点，其能够实现零隙平稳传动，因此将螺旋花键消隙齿轮传动机构，行星滚柱丝杠机构及次摆线齿条转轮机构三者相结合便可得到一种行星滚柱滚轮次摆线曲面零隙大传动比复合传动装置，将装置用于飞行器舵面操作系统可实现高精度，高紧密，大承载，大传动比，等性能要求，现有技术中尚未有将螺旋花键消隙齿轮传动机构，行星滚柱丝杠机构及次摆线齿条转轮机构三者相结合应用于飞行器舵面操作系统中。

发明内容

针对上述高超声速飞行器舵面操作系统的高紧凑，大承载，高精度性能要求，本发明旨在提供一种行星滚柱滚轮次摆线曲面零隙大传动比复合传动装置，将螺旋花键消隙齿轮传动机构，行星滚柱丝杠机构及次摆线齿条转轮机构三者相结合，得到一种高精度，高紧密，大承载，大传动比的螺旋花键消隙行星滚柱滚轮次摆线曲面零隙大传动比复合传动装置，将此装置应用于飞行器舵面操纵系统将有利于提高操纵系统空间利用率，承载能力及操纵精度。

本发明采用的技术方案是：

一种行星滚柱滚轮次摆线曲面零隙大传动比复合传动装置，包括壳体、安装于壳体内部的零隙大传动比复合传动机构，所述零隙大传动比复合传动机构包括螺旋花键消隙齿轮机构、双螺母行星滚柱丝杠机构和次摆线齿条转轮机构，所述螺旋花键消隙齿轮机构与所述双螺母行星滚柱丝杠机构通过从动齿轮实现传动连接，所述次摆线齿条转轮部分与双螺母行星滚柱丝杠部分通过螺母座实现连接，且所述螺旋花键消隙齿轮部分设有第一消隙组件，所述双螺母行星滚柱丝杠部分设有第二消隙组件，所述次摆线齿条转轮部分设有第三消隙组件和调整组件。

优选的，所述壳体包括下箱体和上箱盖，所述下箱体与上箱盖底面可拆卸连接，所述上箱盖的顶面设置有可拆卸的观察盖、第一把手和第二把手，所述第一把手和第二把手相互对称地分布于观察盖的两侧，所述下箱体与上箱盖的前侧壁上均设置有可拆卸的轴承盖，所述下箱体的一侧壁上设置有可拆卸的轴承支撑座，所述轴承支撑座上设置有可拆卸的轴承支撑盖，所述下箱体的另一侧壁上设置有可拆卸的第一轴承端盖和第二轴承端盖。

优选的，所述第一消隙组件包括中心轴，所述中心轴上套设有固定齿轮、消隙齿轮、弹簧、挡环、止动挡圈以及轴端圆螺母，所述轴端圆螺母位于中心轴内端部，所述中心轴上还设置有外螺旋花键，所述弹簧位于外螺旋花键的外侧，且位于消隙齿轮与挡环之间；

所述弹簧预紧后，一端顶住消隙齿轮，另一端顶住所述挡环，且所述弹簧推动所述消隙齿轮沿着所述外螺旋花键产生轴向移动，同时产生一定量周向转动，使得所述消隙齿轮与所述固定齿轮形成错齿，从而消隙齿轮和固定齿轮的轮齿分别紧贴从动齿轮的异侧齿面。

优选的，所述螺旋花键消隙齿轮部分还包括圆螺母、支撑轴承和轴承套杯，所述中心轴通过支撑轴承支撑，且置于轴承套杯中，所述圆螺母设置于中心轴上且对支撑轴承实现轴向定位，所述中心轴的外端部贯穿出第二轴承端盖，所述第二轴承端盖与轴承套杯通过螺栓与下箱体固定。

优选的，所述双螺母行星滚柱丝杠部分还包括丝杠轴，所述从动齿轮设置于丝杠轴上，所述丝杠轴上还设置有齿轮定位套筒和轴承定位套筒，所述齿轮定位套筒位于从动齿轮与轴承定位套筒之间，所述轴承定位套筒的外侧还设置有圆锥滚子轴承，所述圆锥滚子轴承位于套杯的内部，所述第一轴承端盖与套杯通过螺栓与下箱体固定。

优选的，所述丝杠轴的一端设置有轴端定位圆螺母，所述轴端定位圆螺母位于第一轴承端盖内部，所述丝杠轴的另一端外壁与轴承支撑座之间设置有深沟球轴承。

优选的，所述第二消隙组件包括第一滚柱和第二滚柱，所述第一滚柱和第二滚柱均设置于丝杠轴上，所述第一滚柱的两端端面分别设置有第一保持架与第二保持架，所述第一滚柱的两端外壁分别啮合有第一内齿圈和第二内齿圈，所述第一内齿圈和第二内齿圈的外侧设置有第一预紧螺母，所述第一预紧螺母与第一滚柱啮合；

所述第二滚柱的两端端面分别设置有第三保持架与第四保持架，所述第二滚柱的两端外壁分别啮合有第三内齿圈和第四内齿圈，所述第三内齿圈和第四内齿圈的外侧设置有第二预紧螺母，所述第二预紧螺母与第二滚柱啮合；

所述第一预紧螺母与第二预紧螺母之间沿其圆周方向设置有预紧垫片，通过设置预紧螺钉将第一预紧螺母、预紧垫片、第二预紧螺母以及螺母座进行预紧连接。

优选的，所述次摆线齿条转轮部分还包括输出轴、转轮以及次摆线齿条，所述输出轴通过两个圆周对称布置的平键与转轮连接传动，所述转轮为两侧扇形对称结构，在转轮的两侧扇形边缘沿其弧度方向安装有多个等间距的滚针轴承，每个滚针轴承中心孔处安装有滚销，所述次摆线齿条作反复轴向移动，并通过与滚销接触将远动传递至转轮，带动所述输出轴作非整周转动运动。

优选的，所述第三消隙组件包括楔铁调整螺钉、楔铁和齿条座，所述楔铁为一顶面带有一定斜度的长方体形状，且水平方向打有螺纹孔，所述齿条座底部对称设置有四个与楔铁斜面配合的凸起斜块，所述齿条座通过螺钉与次摆线齿条固定，旋动楔铁调整螺钉，所述楔铁产轴向位移，且楔铁顶面与齿条座底面紧贴，从而顶起齿条座，进而消除次摆线齿条与滚销之间的间隙，以实现零隙传动。

优选的，所述调整组件包括移动平台、压紧螺钉、防松螺母、平台盖板、第一连接螺钉、第二连接螺钉、调整螺钉及螺母座楔块，所述移动平台顶面上的四角各设置有一个齿条座定位块，所述齿条座通过螺钉与齿条座定位块固定连接，所述移动平台底部设置有对称的定位块，所述移动平台顶面上还设置有对称的长方槽，所述长方槽内设置有对称的两个盲孔；

所述第一连接螺钉固定连接移动平台与滑块，所述滑块与导轨滑动连接，所述导轨通过螺钉固定在下箱体的内壁上，所述第二连接螺钉固定连接平台盖板与移动平台，所述调整螺钉穿过盲孔连接螺母座，所述防松螺母和压紧螺钉安装于移动平台上的穿孔内，且所述压紧螺钉与螺母座楔块连接，且所述螺母座楔块的斜面紧贴螺母座。

本发明的有益效果：

1、本发明的螺旋花键消隙行星滚柱滚轮次摆线曲面零隙大传动比复合传动装置所包括的螺旋花键消隙齿轮机构能够巧妙地消除齿侧间隙，降低正反转过程轮齿冲击，实现平稳传动；

2、本发明的螺旋花键消隙行星滚柱滚轮次摆线曲面零隙大传动比复合传动装置所包括的行星滚柱丝杠机构采用双螺母行星滚柱丝杠结构能够有效消除螺纹轴向间隙，实现大承载的同时保证传动精度；

3、本发明的螺旋花键消隙行星滚柱滚轮次摆线曲面零隙大传动比复合传动装置所包括的次摆线齿条转轮部分同时设有消隙组件及调整组件，能够保证输出环节的高传动精度及精确的安装位置；

4、本发明的螺旋花键消隙行星滚柱滚轮次摆线曲面零隙大传动比复合传动装置结构紧凑，承载能力大，传动精度高，通过螺旋花键消隙齿轮传动机构，行星滚柱丝杠机构及次摆线齿条转轮机构能够实现高精密，零隙大传动比非整周运动。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明螺旋花键消隙行星滚柱滚轮次摆线曲面零隙大传动比复合传动装置外形轴测图；

图2为他1的正剖视图。

图3为本发明下箱体轴测图；

图4为本发明上箱盖轴测图；

图5为本发明第一把手轴测图；

图6为本发明观察盖轴测图；

图7为本发明第二把手轴测图；

图8为本发明轴承盖轴测图；

图9为本发明轴承游动支撑座轴测图；

图10为本发明游动支撑盖轴测图；

图11为本发明螺旋花键消隙行星滚柱滚轮次摆线曲面零隙大传动比复合传动装置的螺旋花键消隙齿轮部分轴测图；

图12为本发明螺旋花键消隙行星滚柱滚轮次摆线曲面零隙大传动比复合传动装置的行星滚柱丝杠消隙部分截面图；

图13为本发明第一保持架轴测图；

图14为本发明第一滚柱轴测图；

图15为本发明螺旋花键消隙行星滚柱滚轮次摆线曲面零隙大传动比复合传动装置的次摆线齿条转轮部分消隙结构轴测图1；

图16为本发明螺旋花键消隙行星滚柱滚轮次摆线曲面零隙大传动比复合传动装置的次摆线齿条转轮部分消隙结构轴测图2；

图17为本发明移动平台轴测图；

图18为本发明螺旋花键消隙行星滚柱滚轮次摆线曲面零隙大传动比复合传动装置的次摆线齿条转轮部分调整结构截面图。

其中，1、下箱体；2、齿轮定位套筒；3、第一轴承端盖；4、轴端定位圆螺母；5、丝杠轴；6、轴承定位套筒；7、圆锥滚子轴承；8、套杯；9、第二轴承端盖；10、第一消隙组件；1000、中心轴；1001、固定齿轮；1002、消隙齿轮；1003、外螺旋花键；1004、弹簧；1005、挡环；1006、止动挡圈；1007、轴端圆螺母；11、圆螺母；12、支撑轴承；13、轴承套杯；14、上箱盖；15、第一把手；16、观察盖；17、第二把手；18、平键；19、输出轴；20、转轮；21、滚针轴承；22、滚销；23、次摆线齿条；24、第三消隙组件；2401、楔铁调整螺钉；2402、楔铁；2403、齿条座；25、移动平台；2501、齿条座定位块；2502、盲孔；2503、长方槽；2504、定位块；26、调整组件；2601、压紧螺钉；2602、防松螺母；2603、平台盖板；2604、第一连接螺钉；2605、第二连接螺钉；2606、调整螺钉；2607、螺母座楔块；27、导轨；2701、滑块；28、轴承支撑盖；29、深沟球轴承；30、轴承支撑座；31、螺母座；32、第二消隙组件；3201、第一保持架；3202、第一内齿圈；3203、第一滚柱；3204、第一预紧螺母；3205、预紧螺钉；3206、第二内齿圈；3207、第二保持架；3208、预紧垫片；3209、第二预紧螺母；3210、第三保持架；3211、第三内齿圈；3212、第二滚柱；3213、第四内齿圈；3214、第四保持架；33、从动齿轮。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本实施例提供了一种行星滚柱滚轮次摆线曲面零隙大传动比复合传动装置，如图1-18所示，包括壳体、安装于壳体内部的零隙大传动比复合传动机构，所述零隙大传动比复合传动机构包括螺旋花键消隙齿轮机构、双螺母行星滚柱丝杠机构和次摆线齿条转轮机构，其中，所述螺旋花键消隙齿轮部分设有第一消隙组件10，所述双螺母行星滚柱丝杠部分设有第二消隙组件32，所述次摆线齿条转轮部分设有第三消隙组件24和调整组件26。

具体的，如图1-10所示，所述壳体包括下箱体1和上箱盖14，所述下箱体1与上箱盖14底面可拆卸连接，所述上箱盖14的顶面设置有可拆卸的观察盖16、第一把手15和第二把手17，所述第一把手15和第二把手17相互对称地分布于观察盖16的两侧，所述下箱体1与上箱盖14的前侧壁上均设置有可拆卸的轴承盖(101)，所述下箱体1的一侧壁上设置有可拆卸的轴承支撑座30，所述轴承支撑座30上设置有可拆卸的轴承支撑盖28，所述下箱体1的另一侧壁上设置有可拆卸的第一轴承端盖3和第二轴承端盖9。

在本实施例中，如图11所示，第一消隙组件10包括中心轴1000，所述中心轴1000上套设有固定齿轮1001、消隙齿轮1002、弹簧1004、挡环1005、止动挡圈1006以及轴端圆螺母1007，所述轴端圆螺母1007位于中心轴1000内端部，所述中心轴1000上还设置有外螺旋花键1003，所述弹簧1004位于外螺旋花键1003的外侧，且位于消隙齿轮1002与挡环1005之间。当弹簧1004预紧后，一端顶住消隙齿轮1002，另一端顶住所述挡环1005，且所述弹簧1004推动所述消隙齿轮1002沿着所述外螺旋花键1003产生轴向移动，同时产生一定量周向转动，使得所述消隙齿轮1002与所述固定齿轮1001形成错齿，从而消隙齿轮1002和固定齿轮1001的轮齿分别紧贴从动齿轮33的异侧齿面，以达消除齿侧间隙目的。

在本实施例中，所述螺旋花键消隙齿轮部分还包括圆螺母11、支撑轴承12和轴承套杯13，所述中心轴1000通过支撑轴承12支撑，且置于轴承套杯13中，所述圆螺母11设置于中心轴1000上且对支撑轴承12实现轴向定位，所述中心轴1000的外端部贯穿出第二轴承端盖9，所述第二轴承端盖9与轴承套杯13通过螺栓与下箱体1固定。其中，所述丝杠轴5的一端设置有轴端定位圆螺母4，所述轴端定位圆螺母4位于第一轴承端盖3内部，所述丝杠轴5的另一端外壁与轴承支撑座30之间设置有深沟球轴承29。

如图12-14所示，所述第二消隙组件32包括第一滚柱3203和第二滚柱3212，所述第一滚柱3203和第二滚柱3212均设置于丝杠轴5上，所述第一滚柱3203的两端端面分别设置有第一保持架3201与第二保持架3207，所述第一滚柱3203的两端外壁分别啮合有第一内齿圈3202和第二内齿圈3206，所述第一内齿圈3202和第二内齿圈3206的外侧设置有第一预紧螺母3204，所述第一预紧螺母3204与第一滚柱3203啮合；所述第二滚柱3212的两端端面分别设置有第三保持架3210与第四保持架3214，所述第二滚柱3212的两端外壁分别啮合有第三内齿圈3211和第四内齿圈3213，所述第三内齿圈3211和第四内齿圈3213的外侧设置有第二预紧螺母3209，所述第二预紧螺母3209与第二滚柱3212啮合；所述第一预紧螺母3204与第二预紧螺母3209之间沿其圆周方向设置有预紧垫片3208，通过设置预紧螺钉3205将第一预紧螺母3204、预紧垫片3208、第二预紧螺母3209以及螺母座31进行预紧连接。

在本实施例中，所述第一滚柱3203周向均布同时与丝杠轴5、第一预紧螺母3204、第一内齿圈3202和第二内齿圈3206啮合，且第一滚柱3203通过第一保持架3201与第二保持架3207保证周向均布位置关系。同理，第二滚柱3212向均布同时与丝杠轴5、第二预紧螺母3209、第三内齿圈3211和第四内齿圈3213啮合，第二滚柱3212通过第三保持架3210与第四保持架3214保证周向均布位置关系。预紧螺钉3205将第一预紧螺母3204、预紧垫片3208、第二预紧螺母3209进行预紧连接，以使得第一预紧螺母3204与第二预紧螺母3209产生反向微量轴向位移，从而消除第一预紧螺母3204与第二预紧螺母3209各自与第一滚柱3203和第二滚柱3212的轴向间隙。

在本实施例中，所述双螺母行星滚柱丝杠部分还包括丝杠轴5，所述从动齿轮33设置于丝杠轴5上，所述丝杠轴5上还设置有齿轮定位套筒2和轴承定位套筒6，所述齿轮定位套筒2位于从动齿轮33与轴承定位套筒6之间，所述轴承定位套筒6的外侧还设置有圆锥滚子轴承7，所述圆锥滚子轴承7位于套杯8的内部，所述第一轴承端盖3与套杯8通过螺栓与下箱体1固定。所述丝杠轴5的一端设置有轴端定位圆螺母4，所述轴端定位圆螺母4位于第一轴承端盖3内部，所述丝杠轴5的另一端外壁与轴承支撑座30之间设置有深沟球轴承29。

如图15-16所示，所述次摆线齿条转轮部分还包括输出轴19、转轮20以及次摆线齿条23，所述输出轴19通过两个圆周对称布置的平键18与转轮20连接传动，所述转轮20为两侧扇形对称结构，在转轮20的两侧扇形边缘沿其弧度方向安装有多个等间距的滚针轴承21，每个滚针轴承21中心孔处安装有滚销22，所述次摆线齿条23作反复轴向移动，并通过与滚销22接触将远动传递至转轮20，带动所述输出轴19作非整周转动运动。

在本实施例中，所述第三消隙组件24包括楔铁调整螺钉2401、楔铁2402和齿条座2403，所述楔铁2402为一顶面带有一定斜度的长方体形状，且水平方向打有螺纹孔，所述齿条座2403底部对称设置有四个与楔铁2402斜面配合的凸起斜块，所述齿条座2403通过螺钉与次摆线齿条23固定，旋动楔铁调整螺钉2401，所述楔铁2402产轴向位移，且楔铁2402顶面与齿条座2403底面紧贴，从而顶起齿条座2403，进而消除次摆线齿条23与滚销22之间的间隙，以实现零隙传动。

如图17-18所示，，所述调整组件26包括移动平台25、压紧螺钉2601、防松螺母2602、平台盖板2603、第一连接螺钉2604、第二连接螺钉2605、调整螺钉2606及螺母座楔块2607，所述移动平台25顶面上的四角各设置有一个齿条座定位块2501，所述齿条座2403通过螺钉与齿条座定位块2501固定连接，所述移动平台25底部设置有对称的定位块2504，所述移动平台30顶面上还设置有对称的长方槽2503，所述长方槽2503内设置有对称的两个盲孔2502；所述第一连接螺钉2604固定连接移动平台25与滑块2701，所述滑块2701与导轨27滑动连接，所述导轨27通过螺钉固定在下箱体1的内壁上，所述第二连接螺钉2605固定连接平台盖板2603与移动平台25，所述调整螺钉2606穿过盲孔2502连接螺母座31，所述防松螺母2602和压紧螺钉2601安装于移动平台25上的穿孔内，且所述压紧螺钉2601与螺母座楔块2607连接，且所述螺母座楔块2607的斜面紧贴螺母座31。

通过旋动调整螺钉2606使调整螺钉2606往上拉，旋动压紧螺钉2601使螺母座楔块2607往下压，进而将螺母座31往下压，通过调整螺母座31高度实现移动平台25与螺母座31的准确装配位置。

以上所述，仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其它修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。