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CN113602344B - 一种位置旋变外置式车轮转向机构 - Google Patents

一种位置旋变外置式车轮转向机构 Download PDF

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CN113602344B CN202110927850.6A CN202110927850A CN113602344B CN 113602344 B CN113602344 B CN 113602344B CN 202110927850 A CN202110927850 A CN 202110927850A CN 113602344 B CN113602344 B CN 113602344B
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林云成
刘雅芳
袁宝峰
邹猛
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Jilin University
Beijing Institute of Spacecraft System Engineering
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Jilin University
Beijing Institute of Spacecraft System Engineering
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    • B62D3/02—Steering gears mechanical
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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Abstract

一种位置旋变外置式车轮转向机构，属于深空探测领域，包括减速器组件、壳体、输出轴、外隔套、内隔套、外环调整垫片、外环压圈、轴承密封环、内环压紧垫片、L支架、旋变插针、位置旋变、旋变支架、旋变调整垫片和旋变密封环；减速器组件作为动力源输出，柔轮动力输出，柔轮带动L支架转动，同时带动旋变插针运动，壳体通过螺纹对外提供机械接口并相对固定，旋变转子运动通过控制单元实现位置测算，L支架通过螺纹孔进行动力输出，同时，L支架设有去颗粒孔结构，当L支架运动到与旋变支架干涉位置时，为其极限角度位置，对应96°。本发明为850g质量时，能实现整机65Nm额定输出。位置旋变占整机质量为3.3％。可实现±96°角度输出。

Description

一种位置旋变外置式车轮转向机构
技术领域
本发明属于深空探测领域，具体的涉及一种适用于星球漫游车的车轮转向机构。特别是，位置旋变外置方式的轻小型车轮转向机构设计的实现。
背景技术
人类对地外资源的渴望随着科技的进步及地球资源的使用，愈加强烈，获取地外财富，成为各国研究的热点方向，目前为止，星球车均采用轮式移动系统，本专利内容应用于我国天问一号初融火星车，提供车轮转向功能。
星球漫游车车轮转向机构的设计难点在于轻量化大承载，目前空间用驱动机构的位置测量用旋转变压器多与关节一体设计，旋转变压器直径与驱动机构执行相当，旋转变压器占机构质量比较大。
发明内容
本发明的目的是为了解决旋转变压器内置式设计质量较大问题，而提供一种位置旋变外置式车轮转向机构。
一种位置旋变外置式车轮转向机构，包括减速器组件、壳体、输出轴、外隔套、内隔套、外环调整垫片、外环压圈、轴承密封环、内环压紧垫片、L支架、旋变插针、位置旋变、旋变支架、旋变调整垫片和旋变密封环；
所述减速器组件由电机、2K-H行星减速器和谐波减速器组成，为行业常识内容，非本专利技术保护点，不做赘述，减速器组件与壳体通过螺纹连接，壳体与输出轴通过配对角接触球轴承支撑安装，输出轴与减速器组件中谐波减速器柔轮连接，角接触配对角接触球轴承通过外隔套、内隔套间距支撑，外环调整垫片与外环压圈通过螺钉与壳体固定连接，轴承密封环嵌套安装在外环压圈内，轴承密封环与L支架接触形成动密封；内环压紧垫片与L支架通过螺钉与输出轴固定连接，旋变插针通过螺钉与输出轴连接，位置旋变的转子与旋变插针轴向安装，并通过旋变调整垫片进行轴向位置调整，并通过双螺母紧固，旋变密封环安装在旋变调整垫片与位置旋变之间，位置旋变的定子通过旋变支架与壳体固定连接；旋变支架通过螺钉与位置旋变的定子固定连接，通过旋变支架的第一凹槽与外环压圈配合进行定位，并通过螺钉与壳体的螺纹孔进行机械固定连接。
所述外隔套、内隔套宽度均为4.5mm，两者厚度差≯4μm；
外环调整垫片上预留第一旋变支架避让结构，外环压圈上预留第二旋变支架避让孔结构，通过修磨外环调整垫片厚度，使外环压圈的换面对配对的角接触球轴承在壳体内外环压紧≤5μm，或保留间隙≤10μm；
轴承密封环嵌套安装在外环压圈的凹槽内，轴承密封环与L支架接触形成动密封。
内环压紧垫片与L支架通过螺钉与输出轴固定连接，对配对角接触轴承实施预紧力，具体实施方法为，通过修磨内环压紧垫片，保证轴承内环压紧量为20μm~50μm，压紧面为L支架凸起圆环。
旋变插针通过螺钉与输出轴连接，通过调节旋变调整垫片厚度，保证位置旋变的定子与转子的轴向距离偏差≯0.1mm，同时，在旋变调整垫片的凹槽内安装旋变密封环，用于防止灰尘进入位置旋变内部。
以附图1作为车轮转向机构零位位置，减速器组件作为动力源输出，柔轮动力输出，柔轮带动L支架转动，同时带动旋变插针运动，壳体通过螺纹对外提供机械接口并相对固定，旋变转子运动通过控制单元实现位置测算，L支架通过螺纹孔进行动力输出，同时，Ｌ支架设有去颗粒孔结构，当L支架运动到与旋变支架干涉位置时，为其极限角度位置，对应96°。
本发明的有益效果：
1、当850g质量时，能实现整机65Nm额定输出。
2、位置旋变占整机质量为3.3%。
3、可实现±96°角度输出。
附图说明
图1 是本发明的立体示意图；
图2 是本发明的剖面图；
图3 是本发明的减速器组件立体图；
图4 是本发明的减速器组件剖面图；
图5 是隐含旋变支架后的本发明的立体图；
图6 是本发明的壳体立体图；
图7 是本发明的外环调整垫片立体图；
图8是本发明的外环压圈立体图；
图9 是本发明的L支架立体图；
图10是本发明的 旋变插针立体图；
图11 是本发明的旋变支架立体图；
图12是本发明的旋变密封环立体图；
图13是车轮转向机构96°转角图。
具体实施方式
如图1至图12所示，一种位置旋转变压器外置式车轮转向机构，包括减速器组件1、壳体2、输出轴3、外隔套4、内隔套5、外环调整垫片6、外环压圈7、轴承密封环8、内环压紧垫片9、L支架10、旋变插针11、位置旋变12、旋变支架13、旋变调整垫片14和旋变密封环15；
所述减速器组件1由电机、2K-H行星减速器和谐波减速器组成，为行业常识内容，非本专利技术保护点，不做赘述，减速器组件1与壳体2通过螺纹连接，壳体2与输出轴3通过配对角接触球轴承支撑安装，输出轴3与减速器组件1中谐波减速器柔轮连接，配对角接触球轴承通过外隔套4、内隔套5间距支撑，外环调整垫片6与外环压圈7通过螺钉与壳体2固定连接，轴承密封环8嵌套安装在外环压圈7内，轴承密封环8与L支架10接触形成动密封；内环压紧垫片9与L支架10通过螺钉与输出轴3固定连接，旋变插针11通过螺钉与输出轴3连接，位置旋变12的转子与旋变插针11轴向安装，并通过旋变调整垫片14进行轴向位置调整，并通过双螺母紧固，旋变密封环15安装在旋变调整垫片14与位置旋变12之间，位置旋变12的定子通过旋变支架13与壳体2固定连接；旋变支架13通过螺钉与位置旋变12的定子固定连接，通过旋变支架13的第一凹槽13-1与外环压圈7配合进行定位，并通过螺钉与壳体2的螺纹孔2-2进行机械固定连接。
所述外隔套4、内隔套5宽度均为4.5mm，两者厚度差≯4μm；
外环调整垫片6上预留第一旋变支架避让结构6-1，外环压圈7上预留第二旋变支架避让孔结构7-1，通过修磨外环调整垫片6厚度，使外环压圈7的换面7-2对配对的角接触球轴承在壳体2内外环压紧≤5μm，或保留间隙≤10μm；
轴承密封环8嵌套安装在外环压圈7的凹槽7-3内，轴承密封环8与L支架10接触形成动密封。
内环压紧垫片9与L支架10通过螺钉与输出轴3固定连接，对配对角接触轴承实施预紧力，具体实施方法为，通过修磨内环压紧垫片9，保证轴承内环压紧量为20μm~50μm，压紧面为L支架10凸起圆环10-1。
旋变插针11通过螺钉与输出轴3连接，通过调节旋变调整垫片14厚度，保证位置旋变12的定子与转子的轴向距离偏差≯0.1mm，同时，在旋变调整垫片14的凹槽内安装旋变密封环15，用于防止灰尘进入位置旋变12内部。
以附图1作为车轮转向机构零位位置，减速器组件1作为动力源输出，柔轮动力输出，柔轮带动L支架10转动，同时带动旋变插针11运动，壳体2通过螺纹2-1对外提供机械接口并相对固定，旋变转子运动通过控制单元实现位置测算，L支架10通过螺纹孔10-2进行动力输出，同时，Ｌ支架10设有去颗粒孔结构10-3，当L支架10运动到与旋变支架13干涉位置时，为其极限角度位置，对应96°，如图13所示。
六、拟保护点
（1）位置旋变外置，旋变尺寸小，质量轻，有益于机构整机减重。
（2）可获取±96°的输出轴角度输出。

Claims (5)

1.一种位置旋变外置式车轮转向机构，其特征在于：包括减速器组件（1）、壳体（2）、输出轴（3）、外隔套（4）、内隔套（5）、外环调整垫片（6）、外环压圈（7）、轴承密封环（8）、内环压紧垫片（9）、L支架（10）、旋变插针（11）、位置旋变（12）、旋变支架（13）、旋变调整垫片（14）和旋变密封环（15）；
所述减速器组件（1）由电机、2K-H行星减速器和谐波减速器组成，减速器组件（1）与壳体（2）通过螺纹连接，壳体（2）与输出轴（3）通过配对角接触球轴承支撑安装，输出轴（3）与减速器组件（1）中谐波减速器柔轮连接，配对角接触球轴承通过外隔套（4）、内隔套（5）间距支撑，外环调整垫片（6）与外环压圈（7）通过螺钉与壳体（2）固定连接，轴承密封环（8）嵌套安装在外环压圈（7）内，轴承密封环（8）与L支架（10）接触形成动密封；内环压紧垫片（9）与L支架（10）通过螺钉与输出轴（3）固定连接，旋变插针（11）通过螺钉与输出轴（3）连接，位置旋变（12）的转子与旋变插针（11）轴向安装，并通过旋变调整垫片（14）进行轴向位置调整，并通过双螺母紧固，旋变密封环（15）安装在旋变调整垫片（14）与位置旋变（12）之间，位置旋变（12）的定子通过旋变支架（13）与壳体（2）固定连接；旋变支架（13）通过螺钉与位置旋变（12）的定子固定连接，通过旋变支架（13）的第一凹槽（13-1）与外环压圈（7）配合进行定位，并通过螺钉与壳体（2）的螺纹孔（2-2）进行机械固定连接；
所述内环压紧垫片（9）与L支架（10）通过螺钉与输出轴（3）固定连接，对配对角接触轴承实施预紧力，具体实施方法为，通过修磨内环压紧垫片（9），保证轴承内环压紧量为20μm~50μm，压紧面为L支架（10）凸起圆环（10-1）。
2.根据权利要求1所述的一种位置旋变外置式车轮转向机构，其特征在于：所述外隔套（4）、内隔套（5）宽度均为4.5mm，两者厚度差≯4μm。
3.根据权利要求1所述的一种位置旋变外置式车轮转向机构，其特征在于：外环调整垫片（6）上预留第一旋变支架避让结构（6-1），外环压圈（7）上预留第二旋变支架避让孔结构（7-1）。
4.根据权利要求1所述的一种位置旋变外置式车轮转向机构，其特征在于：所述轴承密封环（8）嵌套安装在外环压圈（7）的凹槽（7-3）内，轴承密封环（8）与L支架（10）接触形成动密封。
5.根据权利要求1所述的一种位置旋变外置式车轮转向机构，其特征在于：所述旋变调整垫片（14）的凹槽内安装旋变密封环（15），用于防止灰尘进入位置旋变（12）内部。
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