[发明专利]一种基于速度合成的无力纷争差速器

说明书

本发明属于机电作动器技术领域，具体涉及一种基于速度合成的无力纷争差速器。本发明的差速器，主要包括：第一输入齿轮、第二输入齿轮、第一共轴齿轮、第二共轴齿轮、小太阳轮、大太阳轮、短行星轮、长行星轮、输出齿轮、行星架、保持架、行星架支撑轴承、保持架支撑轴承、短行星轮支柱、长行星轮支柱、支撑壳体和壳体端盖；本发明解决了现有的解决双余度机电作动器力纷争现象和故障隔离的差速器会带来对控制单元的控制精度要求非常高，或对加工精度和装配精度要求非常高，并且转动惯量大的问题，将一个单排行星齿轮和一个双排行星齿轮组合传动，以实现双通道输入速度合成的无力纷争差速器，该差速器体积小、惯量低。

技术领域

本发明属于机电作动器技术领域，具体涉及一种基于速度合成的无力纷争差速器。

背景技术

双余度电动舵系统被广泛应用于无人机控制系统中，以提高无人机飞行任务的可靠性。当前，双余度电动舵系统的研制面临的一项关键技术就是如何解决双电机输出运动合成所产生的力纷争现象和故障隔离问题。国内外相关研究单位通常的解决办法为通过力矩合成的离合器控制方案和通过机械运动合成的差动周转轮系控制方案。前者需要解决负载均衡和力纷争现象，并且由于运动合成是机械硬式结构，要求控制单元的控制精度非常高，不然会因负载不均衡带来通道间以及机械固件间的相互干扰，降低系统的稳定性和可靠性；后者采用差动式的机械运动合成方案，可以实现两通道间的运动输出解耦，即两个输入通道的负载出现不均衡(即转速不一样)时，可以解决或不存在力纷争问题，但该方案所采用的差动器通常机械机构复杂，对加工精度和装配精度要求较高，并且转动惯量大，不利于系统动态性能的提高。此外，上述两种方案由于其分别使用的离合器和差速器均会增大舵机的空间尺寸和重量。因此，研制一种体积小、低惯量的运动合成装置以解决多电机输出运动合成所产生的力纷争现象和故障隔离问题成为多余度电动舵系统研制中的一个难点。

基于上述背景分析，本发明提出一种通过基于机械运动合成的差动周转轮系控制方案将一个单排行星齿轮和一个双排行星齿轮组合传动，以实现双通道输入速度合成的无力纷争差速器。该差速器体积小、惯量低，很巧妙的将两个通道中的电机输入运动合成为单一输出，不仅有效地回避了余度控制系统中的力纷争现象，而且为无缝余度切换提供了基础。

发明内容

本发明需要解决的技术问题为：现有的解决双余度机电作动器力纷争现象和故障隔离的差速器会带来对控制单元的控制精度要求非常高，或对加工精度和装配精度要求非常高，并且转动惯量大的问题。

本发明的技术方案如下所述：

一种基于速度合成的无力纷争差速器，主要包括：第一输入齿轮、第二输入齿轮、第一共轴齿轮、第二共轴齿轮、小太阳轮、大太阳轮、短行星轮、长行星轮、输出齿轮、行星架、保持架、行星架支撑轴承、保持架支撑轴承、短行星轮支柱、长行星轮支柱、支撑壳体和壳体端盖；

其中，所述第一输入齿轮用于输入转动，第一输入齿轮与第一共轴齿轮啮合；第一共轴齿轮与小太阳轮共轴，两者分别固定安装于第一传动轴的两端，使得第一共轴齿轮和小太阳轮能够同步转动，第一传动轴为圆柱状实心轴；

所述第二输入齿轮用于输入转动，第二输入齿轮与第二共轴齿轮啮合；第二共轴齿轮啮合与大太阳轮共轴，两者分别固定安装于第二传动轴的两端，使得第二共轴齿轮和大太阳轮能够同步转动；第二传动轴为圆筒状，通过支撑轴承安装于第一传动轴外部，使得第二共轴齿轮和大太阳轮在空间中位于第一共轴齿轮和小太阳轮之间，并且第二传动轴和第一传动轴能够同轴的自由转动；

所述小太阳轮与短行星轮啮合，短行星轮通过支撑轴承安装于短行星轮支柱上，短行星轮能够相对于短行星轮支柱自由地周向转动；短行星轮支柱的两端分别固定安装于行星架和保持架上；

支撑壳体为两端开放的圆筒状，行星架和保持架分别通过行星架支撑轴承和保持架支撑轴承安装于支撑壳体内部，使得行星架和保持架能够在支撑壳体内沿各自的轴向转动；