[发明专利]一种三轴惯性稳定平台驱动装置

说明书

技术领域

本发明属于航空遥感技术领域，涉及三轴惯性稳定平台的横滚和俯仰动作的驱动，适用于承载较大而又要求自重较小的航空遥感三轴惯性稳定平台系统，也可用于车载、舰载、雷达及目标监视等伺服跟踪稳定平台系统。

背景技术

航空遥感三轴惯性稳定平台是机载对地观测的关键设备之一，其功能是支承成像载荷并隔离飞行载体三个方向姿态角运动及外部扰动，使成像载荷视轴在惯性空间内始终跟踪并垂直于当地水平，提高成像分辨率。然而由于航空应用环境的限制，惯性稳定平台结构上需要同时具有体积小、重量轻和承载比大等特点，因此设计上需要在满足动静态性能的前提下进行紧凑性优化设计。驱动装置是惯性稳定平台的一个关键部件，决定着稳定平台的整体性能，包括精度、承载能力、体积、重量、功耗等。

在航空惯性稳定平台设计中，现有驱动方式均是在传动链末端采用齿轮或齿形带传动来实现横滚框和俯仰框的摆动，如果要实现较大的传动比，需要采取两级减速装置。目前，第一级减速的理想方案是采用行星齿轮减速器，可以实现较大的减速比和较高传动精度。这种两级减速传动方式存在以下不足：(1)两级传动既增大了传动间隙又降低了传动刚性，不利于提高平台控制精度；(2)整个传动环节的零部件总体尺寸和重量较大，不利于平台轻量化设计；(3)末端传动链的齿轮或齿形带及带轮的加工精度要求很高，由于结构和尺寸特殊通常无法采购到现成产品而需要定制，零件的加工条件要求高、加工难度大、制造成本高。本发明所提出的驱动装置可以有效解决这些问题。

发明内容

本发明的技术解决问题是：针对航空遥感三轴惯性稳定平台中横滚框和俯仰框现有驱动方式的不足，提出一种精度高、刚性好、体积小、质量轻、结构简便的新型驱动装置。

本发明的技术解决方案是：一种三轴惯性稳定平台驱动装置，该驱动装置主要由固定端铰链副、电机-丝杠移动副和摆动端铰链副三部分组成。当电机双向旋转带动丝杠作轴向前后移动时，安装在摆动框上的摆动铰链轴带动摆动框绕其转动中心往复摆动。本发明中的电机-丝杠移动副主要由摆动端铰链座、前轴承座、螺母、丝杠、壳体、电机转子、电机定子、固定端铰链座、丝杠锁紧螺母、转子空心轴套和丝杠支撑轴承组成，采用滚珠丝杠结构，具有摩擦扭矩小、轴向推力大、精度高、反向间隙小等特点；丝杠的支承轴承在螺母两端，电机转子通过转子空心轴套安装在丝杠后端，方便转子装拆。固定端铰链副和摆动端铰链副均采用转动铰链副结构，由铰链轴、铰链座、垫圈，铰链副支撑轴承、铰链轴锁紧螺母组成。其中，铰链轴通过铰链副支撑轴承置于铰链座中。铰链轴通过铰链轴锁紧螺母加垫圈来紧固于铰链座之中。

其中电机-丝杠副的装配顺序为：将定子装入壳体并用螺钉压紧固定；将摆动铰链座插入前轴承座后与螺母装配在一起，然后将丝杠、轴承、前轴承座等装入壳体并连接好；采用径向过盈连接转子空心轴套压入电机转子孔中，然后将转子从丝杠后端装入丝杠，由于丝杠的导向作用，转子装入过程中不会发生转子和定子之间因强磁力造成的直接接触问题。

一般情况下三轴惯性稳定平台横滚框和俯仰框的摆动角度在±8°以内，本发明的驱动方案在工作行程范围内，摆动端铰链副有小角度旋转，因此需要采用滚动轴承，而且轴承要成对使用以消除径向间隙。

由于固定端铰链副的旋转角度很小，因此既可以采用上述的转动铰链副，还可以采取结构更简单的方式，将固定端设计成无铰链形式，利用固定端的一段薄壁的弹性变形实现丝杠副的微小摆动。

本发明的原理是：一种三轴惯性稳定平台驱动方案，提出一种全新的方法来实现三轴惯性稳定平台的横滚框和俯仰框摆动的驱动；该驱动装置由固定端铰链副、电机-丝杠移动副和摆动端铰链副三部分组成。由于采用了连杆机构，当电机双向旋转带动丝杠作轴向前后移动时，安装在摆动框上的摆动铰链轴带动摆动框就绕其转动中心往复摆动。本发明中的电机-丝杠移动副采用滚珠丝杠结构，具有摩擦扭矩小、轴向推力大、精度高、反向间隙小等特点；固定端铰链副和摆动端铰链副均采用转动铰链副结构。由于固定端铰链副的旋转角度很小，因此既可以采用上述的转动铰链副，还可以采取结构更简单的方式，将固定端铰链副设计成无铰链形式，利用固定端的一段薄壁的弹性变形来实现丝杠副的微小摆动。

本发明与现有技术相比的优点在于：

(1)采用了连杆机构与采用齿轮或齿形带的传动方式相比实现大减速比传动，简化了三轴惯性稳定平台中横滚框和俯仰框的驱动结构，而且具有结构尺寸小、质量轻、传动刚性好等优点。

(2)采用了连杆机构使传动链的总侧隙与采用齿轮或齿形带的传动方式相比显著减小，有利于提高平台的控制精度。