本發(fā)明涉及一種電動(dòng)推桿裝置，更特別地說(shuō)，是指適用于無(wú)人飛行器（如飛艇、系留飛艇或無(wú)人機(jī)）的一種用于矢量推進(jìn)螺旋槳的電動(dòng)推桿裝置。

背景技術(shù)：

1、如飛艇、系留飛艇或無(wú)人機(jī)等的無(wú)人飛行器一般包括有機(jī)體、動(dòng)力裝置、飛行控制系統(tǒng)等。所述飛行控制系統(tǒng)又包括有任務(wù)設(shè)備分系統(tǒng)、測(cè)控與信息傳輸分系統(tǒng)、指揮控制分系統(tǒng)、發(fā)射與回收分系統(tǒng)和保障與維修分系統(tǒng)等。無(wú)人飛行器通常采用燃油活塞發(fā)動(dòng)機(jī)、螺旋槳、噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)或者無(wú)刷電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力裝置。

2、在無(wú)人飛行器的技術(shù)領(lǐng)域中，矢量推進(jìn)技術(shù)廣泛應(yīng)用于各種設(shè)備中。由于飛行環(huán)境情況復(fù)雜，對(duì)無(wú)人飛行器（如飛艇、系留飛艇或無(wú)人機(jī)）的動(dòng)力裝置的性能要求極高，理想的推桿裝置應(yīng)能完成矢量推進(jìn)螺旋槳的翼面的升力在前進(jìn)方向的分量，而在旋轉(zhuǎn)方向的分量就是該螺旋槳須克服的轉(zhuǎn)矩力。

3、《機(jī)械傳動(dòng)》在2015年第39卷第3期第181-186頁(yè)中公開(kāi)了“電動(dòng)缸的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)”，作者：陳超，趙升噸，崔敏超，蔡后勇，李雪。文中首先介紹了電動(dòng)缸的特點(diǎn)及性能要求，并列舉了部分電動(dòng)缸的應(yīng)用場(chǎng)合。又從國(guó)外和國(guó)內(nèi)兩方面對(duì)電動(dòng)缸的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了介紹，并闡述了目前電動(dòng)缸的常見(jiàn)結(jié)構(gòu)。最后，對(duì)電動(dòng)缸的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了展望。

4、電動(dòng)推桿是一種將電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)通過(guò)機(jī)械傳動(dòng)轉(zhuǎn)化為推桿往復(fù)直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的電力驅(qū)動(dòng)裝置。電動(dòng)推桿最初是通過(guò)簡(jiǎn)單的開(kāi)關(guān)式驅(qū)動(dòng)來(lái)控制電動(dòng)推桿的運(yùn)行，近年來(lái)也出現(xiàn)了采用pwm技術(shù)的調(diào)速控制，如推進(jìn)、停止、收縮及速度控制等。然而，無(wú)人飛行器上的傳統(tǒng)電動(dòng)推桿裝置在螺旋槳旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的震動(dòng)環(huán)境下，控制精度較低，又由于剛性連接和材料疲勞問(wèn)題，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)結(jié)構(gòu)疲勞破壞的情況。此外，現(xiàn)有技術(shù)中的推桿螺母通常采用尼龍材質(zhì)，潤(rùn)滑性能雖好但材料疲勞強(qiáng)度較低。

5、因此，如何設(shè)計(jì)一種能在矢量推進(jìn)螺旋槳旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的震動(dòng)環(huán)境下穩(wěn)定運(yùn)行，且能有效防止結(jié)構(gòu)疲勞破壞的電動(dòng)推桿裝置，是當(dāng)前亟待解決的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明設(shè)計(jì)的一種用于矢量推進(jìn)螺旋槳的電動(dòng)推桿裝置，該電動(dòng)推桿裝置應(yīng)用于無(wú)人飛行器上。所述無(wú)人飛行器可以是飛艇、系留飛艇或無(wú)人機(jī)。

2、本發(fā)明的電動(dòng)推桿裝置所需要解決的技術(shù)問(wèn)題是，一方面無(wú)人飛行器在前進(jìn)方向時(shí)矢量推進(jìn)螺旋槳的翼面升力要大和轉(zhuǎn)矩力要小，以此使螺旋槳供給的動(dòng)力大，完成無(wú)人飛行器的長(zhǎng)續(xù)行。另一方面在矢量推進(jìn)螺旋槳工作狀態(tài)下旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的震動(dòng)狀況下能穩(wěn)定運(yùn)行，且能有效防止結(jié)構(gòu)疲勞破壞。

3、本發(fā)明的電動(dòng)推桿裝置，包括有：

4、第一支撐架（1），用于支撐電動(dòng)推桿執(zhí)行組件；

5、第二支撐架（3），一方面用于固定后端蓋（9），另一方面用于完成電機(jī)（15）的安裝；

6、所述電動(dòng)推桿執(zhí)行組件由柔性連接器（10）、軸承（14）、轉(zhuǎn)接桿（7）、絲桿（2）、絲桿螺母（4）和絲杠套管（5）。

7、通過(guò)電機(jī)（15）帶動(dòng)絲杠（2）轉(zhuǎn)動(dòng)，使得絲杠（2）上的絲杠螺母（4）推動(dòng)絲杠套管（5）向矢量推進(jìn)螺旋槳（100）的轉(zhuǎn)接頭（100b）端運(yùn)動(dòng)，最終使旋轉(zhuǎn)搖臂（100a）在有效旋轉(zhuǎn)角度（0度～90度）范圍內(nèi)擺動(dòng)。轉(zhuǎn)接頭（100b）與旋轉(zhuǎn)搖臂（100a）為轉(zhuǎn)動(dòng)副連接，轉(zhuǎn)接頭（100b）的另一端安裝在前帽（8）中，前帽（8）的另一端與絲杠套管（5）連接。

8、當(dāng)電機(jī)（15）通過(guò)絲桿（2）帶動(dòng)絲杠套管（5）作直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，將將直線(xiàn)行程轉(zhuǎn)化為搖臂旋轉(zhuǎn)角度，兩者滿(mǎn)足關(guān)系為，為旋轉(zhuǎn)搖臂旋轉(zhuǎn)軸心點(diǎn)到推桿桿端連接孔中心點(diǎn)的距離。

9、進(jìn)一步，兩個(gè)位置開(kāi)關(guān)（16a、16b）分別安裝在第一支撐架（1）的兩端，黃銅材質(zhì)的絲桿螺母（4）在行程兩端時(shí)觸發(fā)位置開(kāi)關(guān)，使電機(jī)（15）斷電，防止阻轉(zhuǎn)電流過(guò)大損壞電機(jī)（15）。

10、進(jìn)一步，電阻尺（13）用以監(jiān)控黃銅材質(zhì)的絲桿螺母（4）的實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)位置。

11、所述電機(jī)（15）是電動(dòng)推桿裝置的主要?jiǎng)恿υ矗?fù)責(zé)提供旋轉(zhuǎn)動(dòng)力；柔性連接器（7）是連接電機(jī)（15）和絲桿（2）的部件，其主要作用是吸收螺旋槳旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的震動(dòng)，保護(hù)電機(jī)（15）和絲桿（2）不受震動(dòng)影響；絲桿（2）是傳遞旋轉(zhuǎn)動(dòng)力的部件，其旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)絲桿螺母（4）和絲杠套管（5）做直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)；黃銅材質(zhì)的絲桿螺母（4）具有優(yōu)良的耐磨性和抗疲勞性，能夠保證電動(dòng)推桿裝置的穩(wěn)定運(yùn)行。

12、進(jìn)一步的，電機(jī)（15）通過(guò)柔性連接器（10）與絲桿（2）連接，當(dāng)電機(jī)（15）啟動(dòng)時(shí)，其產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)動(dòng)力通過(guò)柔性連接器（10）傳遞至絲桿（2），使絲桿（2）旋轉(zhuǎn)，同時(shí)柔性連接器（10）隔絕了有螺旋槳轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生并傳遞至絲桿（2）的震動(dòng)，保護(hù)了電機(jī)（15）。

13、更進(jìn)一步的，旋轉(zhuǎn)的絲桿（2）帶動(dòng)絲桿螺母（4）與絲杠套管（5）在直線(xiàn)方向上進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)推桿的直線(xiàn)伸縮動(dòng)作。絲桿螺母（4）采用黃銅材質(zhì)，保證絲桿（2）旋轉(zhuǎn)過(guò)程中與絲桿螺母（4）之間的潤(rùn)滑性、耐磨性以及抗疲勞性，進(jìn)而滿(mǎn)足電動(dòng)推桿裝置穩(wěn)定性和可靠性的運(yùn)行要求。

14、本發(fā)明電動(dòng)推桿裝置產(chǎn)生的技術(shù)效果在于：

15、(1)本發(fā)明電動(dòng)推桿裝置在電機(jī)（15）與絲杠（2）之間通過(guò)柔性連接器（10）來(lái)安裝，有效吸收螺旋槳旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的震動(dòng)和沖擊，降低了對(duì)電機(jī)的直接影響，提高了電機(jī)的使用壽命。

16、(2)本發(fā)明電動(dòng)推桿裝置中的絲桿螺母（4）采用黃銅材料加工制作，現(xiàn)有技術(shù)中推桿螺母通常采用尼龍材料，其斷裂強(qiáng)度在50mpa～80mpa，而黃銅斷裂強(qiáng)度大于440mpa，相對(duì)于尼龍?zhí)岣?～10倍，因此黃銅螺母在保證耐磨性和自潤(rùn)滑性的同時(shí)還具有更加優(yōu)異的抗疲勞性，能夠保證裝置在長(zhǎng)期螺旋槳震動(dòng)環(huán)境中的穩(wěn)定性和可靠性。

17、(3)本發(fā)明電動(dòng)推桿裝置中的外部框架組件采用分離部件設(shè)計(jì)，一方面降低了加工成本，另一方面也有利于內(nèi)部電動(dòng)推桿執(zhí)行組件的裝配。

18、(4)本發(fā)明電動(dòng)推桿裝置采用外部框架組件與內(nèi)部電動(dòng)推桿執(zhí)行組件分開(kāi)設(shè)計(jì)，有利于裝配、更換、維修。

技術(shù)特征：

1.一種用于矢量推進(jìn)螺旋槳的電動(dòng)推桿裝置，電動(dòng)推桿裝置（200）安裝在矢量推進(jìn)螺旋槳（100）與固定座（300）之間；電動(dòng)推桿裝置（200）是為矢量推進(jìn)螺旋槳（100）提供推力的；其特征在于：電動(dòng)推桿裝置（200）中電機(jī)（15）的輸出軸與絲杠（2）的一端之間連接柔性連接器（10），連接的柔性連接器（10）用于減小螺旋槳高速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)傳遞給電機(jī)（15）的震動(dòng)；絲杠（2）上動(dòng)連接有絲桿螺母（4）；絲桿螺母（4）的連接段（4d）上固定連接有絲杠套管（5）；性連接器（10）的前端是用于與絲杠（2）的絲杠開(kāi)口（2b）連接的j插鎖（10b）；柔性連接器（10）的后端是j連接段（10a），j連接段（10a）的j盲孔（10e）中放置電機(jī)（15）的輸出軸，并用銷(xiāo)釘穿過(guò)通孔使電機(jī)（15）的輸出軸與柔性連接器（10）的后端固定。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于矢量推進(jìn)螺旋槳的電動(dòng)推桿裝置，其特征在于：通過(guò)電機(jī)（15）帶動(dòng)絲杠（2）轉(zhuǎn)動(dòng)，使得絲杠（2）上的絲杠螺母（4）推動(dòng)絲杠套管（5）向矢量推進(jìn)螺旋槳（100）的轉(zhuǎn)接頭（100b）端運(yùn)動(dòng)，最終使旋轉(zhuǎn)搖臂（100a）在有效旋轉(zhuǎn)角度內(nèi)擺動(dòng)；轉(zhuǎn)接頭（100b）與旋轉(zhuǎn)搖臂（100a）為轉(zhuǎn)動(dòng)副連接，轉(zhuǎn)接頭（100b）的另一端安裝在前帽（8）中，前帽（8）的另一端與絲杠套管（5）連接；電機(jī)（15）通過(guò)絲桿（2）帶動(dòng)絲杠套管（5）作直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，將直線(xiàn)行程轉(zhuǎn)化為搖臂旋轉(zhuǎn)角度，兩者滿(mǎn)足關(guān)系為，為旋轉(zhuǎn)搖臂旋轉(zhuǎn)軸心點(diǎn)到推桿桿端連接孔中心點(diǎn)的距離。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于矢量推進(jìn)螺旋槳的電動(dòng)推桿裝置，其特征在于：電動(dòng)推桿裝置（200）還沒(méi)有分體設(shè)計(jì)的框架組件與電動(dòng)推桿執(zhí)行組件；框架組件從左至右裝配為后端蓋（9）、第二支撐架（3）、墊片（12）、第一支撐架（1）、前端蓋（6）和前帽（8）；第一支撐架（1）的上方相對(duì)安裝有用于限制絲桿螺母（4a）開(kāi)始位置與結(jié)束位置的位置開(kāi)關(guān)（16a）與b位置開(kāi)關(guān)（16b）；第一支撐架（1）的下方安裝有用于實(shí)時(shí)讀取絲桿螺母（4a）行程的電阻尺（13）；電動(dòng)推桿的執(zhí)行組件從左至右裝配為柔性連接器（10）、軸承（14）、轉(zhuǎn)接桿（7）、絲桿（2）、絲桿螺母（4）和絲杠套管（5）。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于矢量推進(jìn)螺旋槳的電動(dòng)推桿裝置，其特征在于：絲桿螺母（4）與絲桿（2）形成的是滾珠在絲桿（2）滾動(dòng)的直線(xiàn)導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于矢量推進(jìn)螺旋槳的電動(dòng)推桿裝置，其特征在于：電動(dòng)推桿的執(zhí)行組件能夠適于－30℃～80℃的環(huán)境工作溫度。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于矢量推進(jìn)螺旋槳的電動(dòng)推桿裝置，其特征在于：絲桿螺母（4）選用承載斷裂強(qiáng)度大于440mpa的材料加工。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于矢量推進(jìn)螺旋槳的電動(dòng)推桿裝置，其特征在于：絲桿螺母（4）選用黃銅材料加工。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于矢量推進(jìn)螺旋槳的電動(dòng)推桿裝置，其特征在于：柔性連接器（10）、絲杠（2）和絲杠套管（5）選用鋁合金加工。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種用于矢量推進(jìn)螺旋槳的電動(dòng)推桿裝置，該電動(dòng)推桿裝置安裝在矢量推進(jìn)螺旋槳與固定座之間；電動(dòng)推桿裝置是為矢量推進(jìn)螺旋槳提供推力的；電動(dòng)推桿裝置中電機(jī)的輸出軸與絲杠的一端之間連接柔性連接器，連接的柔性連接器用于減小螺旋槳高速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)傳遞給電機(jī)的震動(dòng)；通過(guò)柔性連接器將電機(jī)產(chǎn)生的動(dòng)力傳遞至絲桿，且使絲桿上的絲桿螺母滾動(dòng)旋轉(zhuǎn)；進(jìn)而絲桿螺母推動(dòng)絲杠套管往復(fù)運(yùn)動(dòng)完成電動(dòng)推桿直線(xiàn)伸縮動(dòng)作。外部框架與內(nèi)部執(zhí)行組件的分離設(shè)計(jì)，使得電動(dòng)推桿裝置能夠在螺旋槳旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的震動(dòng)環(huán)境下穩(wěn)定運(yùn)行，有效防止結(jié)構(gòu)疲勞破壞，提高了設(shè)備的耐用性和穩(wěn)定性。

技術(shù)研發(fā)人員：王飛越,李鑫,谷小開(kāi)
受保護(hù)的技術(shù)使用者：河南中原空天創(chuàng)新科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6