專利名稱:一種海洋航行器動力輸出軸向可調(diào)扭矩傳輸機構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種海洋航行器動力輸出軸向可調(diào)扭矩傳輸機構(gòu)，本實用新型可調(diào)方向的動力變向輸出機構(gòu)可以作為航行器的矢量推進裝置，也可應用于其他需要動力變向輸出的機構(gòu)中，包括動力軸變向機構(gòu)和動力軸機構(gòu)。當航行器需要變向時矢量推進器的動力輸出軸在變向機構(gòu)的帶動下向轉(zhuǎn)向，動力軸的轉(zhuǎn)動帶動螺旋槳盤面的轉(zhuǎn)動使螺旋槳的推力方向發(fā)生變化，從而螺旋槳對潛水器產(chǎn)生一個轉(zhuǎn)向力矩。動力軸機構(gòu)負責傳遞主推電機的動力到螺旋槳，動力軸機構(gòu)由一個萬向節(jié)構(gòu)成，且該萬向節(jié)輸出節(jié)固聯(lián)軸承內(nèi)鋼圈。萬向節(jié)的選擇也是多樣的，可以是囚籠式和十字軸式，不管是哪種形式，在輸出端必須有固聯(lián)軸承內(nèi)鋼圈。
【專利說明】
一種海洋航行器動力輸出軸向可調(diào)扭矩傳輸機構(gòu)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及一種扭矩傳輸機構(gòu)，尤其涉及一種海洋航行器動力輸出軸向可調(diào)扭矩傳輸機構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]智能水下機器人(Autonomous Underwater Vehicle-AUV)已經(jīng)廣泛用于海洋環(huán)境監(jiān)測，海洋資源勘探、軍事偵察與對抗等眾多領(lǐng)域。而傳統(tǒng)的水下航行器推進系統(tǒng)與操縱系統(tǒng)是分開設(shè)計的，航行器的運動控制由舵和螺旋槳共同完成，在低速情況下由于舵的迎流速度低使得操縱性能降低，矢量推進器的工作原理是直接改變螺旋槳推力方向，形成一個航行器的轉(zhuǎn)向力矩，安裝了矢量推進器的水下航行器省去了舵，從而外部附體減少，可以有效防止附體裝置與外界的碰撞和刮擦，而且使回收和釋放過程更加安全和可靠。從矢量推進器的工作原理來看，其與傳統(tǒng)的“舵和螺旋槳聯(lián)合控制”有很大的區(qū)別，由于潛水器的轉(zhuǎn)向力直接來自于螺旋槳，所以矢量推進器可以在低速狀態(tài)為潛水器提供較“舵和螺旋槳聯(lián)合控制”更高的操縱性能，本實用新型將以水下航行器矢量推進器為例進行說明，但其應用不限于以水下航行器為應用載體，也可以包括水面航行器，以及所有需要使動力輸出軸產(chǎn)生輸出力矩變向的裝置上。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實用新型的目的是為了提供一種新的軸力矩變向傳輸原理和由此原理設(shè)計的裝置而提供一種海洋航行器動力輸出軸向可調(diào)扭矩傳輸機構(gòu)。
[0004]本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的:在航行器耐壓艙端蓋上設(shè)置有機架，機架由兩根豎直桿組成，每根豎直桿上設(shè)置有一號鉸接孔，外環(huán)上設(shè)置有兩根一號轉(zhuǎn)軸，且兩根一號轉(zhuǎn)軸安裝在對應的一號鉸接孔中，外環(huán)上還設(shè)置有一對二號鉸接孔，軸承外鋼圈通過設(shè)置的一對二號轉(zhuǎn)軸安裝在對應的二號鉸接孔中，且兩根一號轉(zhuǎn)軸的中心線的連線與兩個二號轉(zhuǎn)軸的中心線的連線垂直，外環(huán)上垂直與兩根一號轉(zhuǎn)軸的連線的方向上設(shè)置有一號球形鉸接節(jié)，軸承外鋼圈上垂直于兩根二號轉(zhuǎn)軸的連線的方向上設(shè)置有二號球形鉸接節(jié)，一號球形鉸接節(jié)與安裝在航行器耐壓艙端蓋上的一號變向動力源的輸出端連接，二號球形鉸接節(jié)與安裝在航行器耐壓艙端蓋上的二號變向動力源的輸出端連接，軸承內(nèi)鋼圈與動力軸輸出端固定連接，動力軸輸出入端與動力源的輸出端連接，動力軸的輸出端上安裝有螺旋槳。
[0005]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果是:目前海洋航行器的操縱主要是基于舵、槳的聯(lián)合控制，在低速情況下舵效會降低，航行器的轉(zhuǎn)舵力矩變小，操縱性能降低，本實用新型可通過改變螺旋槳的推力方向直接為航行器提供轉(zhuǎn)艏力矩，提高航行器在低速情況下的控制性能，安裝本實用新型的海洋航行器，外部附體減少，阻力減小，同時可以免除附體裝置與外界的碰撞和刮擦，而且使回收和釋放過程更加安全和可靠。本實用新型結(jié)構(gòu)簡單、體積小，對于小型海洋智能航行器具有很好的適用性。本實用新型的由兩個變向環(huán)傳遞到動力軸進而傳遞到螺旋槳，機架與航行器尾部封板固連，所以航行器的尾部可以利用導流罩過度，可以保證海洋航行器尾部流線的連續(xù)光滑過度，從而保證其水動力性能不被影響。
【附圖說明】

[000?]圖1是本實用新型的總體結(jié)構(gòu)不意圖；
[0007]圖2是本實用新型的端蓋和機架結(jié)構(gòu)示意圖；
[0008]圖3是本實用新型的變向環(huán)外環(huán)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0009]圖4是本實用新型的變向環(huán)內(nèi)環(huán)與動力軸的連接=示意圖；
[0010]圖5是本實用新型的變向動力的傳動過程示意圖。
【具體實施方式】
[0011]下面結(jié)合附圖與【具體實施方式】對本實用新型作進一步詳細描述。
[0012]本實用新型涉及到一種新型的海洋航行器動力輸出軸向可調(diào)的扭矩傳輸機構(gòu)，本實用新型可以實現(xiàn)動力輸入軸的轉(zhuǎn)矩在動力輸出軸上以一定的角度輸出，并且該裝置可承受軸向力作用具體的結(jié)構(gòu)和工作原理如下:
[0013]1、動力軸變向機構(gòu)
[0014]如圖1所示，本實用新型包括航行器的耐壓艙端蓋I，機架的兩根豎直桿2和3，兩根豎直桿垂直于端蓋面并與端蓋固聯(lián)。在兩根豎直桿的另一端有一號鉸接孔4和5，變向機構(gòu)外環(huán)6(如圖3所示)通過兩個一號轉(zhuǎn)軸7和8與一號鉸接孔4和5轉(zhuǎn)動鉸接，外環(huán)可以繞一號轉(zhuǎn)軸7和8轉(zhuǎn)動。同時在外環(huán)6(如圖3所示)上與一號轉(zhuǎn)軸7和8中心線的連線的垂直方向上有一號球形鉸接節(jié)U，該球鉸接節(jié)與一號變向動力源連接，將變向動力源的推拉力傳遞給變向外環(huán)6，此外在變向外環(huán)6上垂直于一號轉(zhuǎn)軸7和8方向上有一對二號轉(zhuǎn)動鉸接孔9和10(如圖3所示)，該鉸接孔與變向環(huán)內(nèi)環(huán)13 (軸承外鋼圈)的二號轉(zhuǎn)軸14和15轉(zhuǎn)動連接，在變向環(huán)13上垂直于轉(zhuǎn)軸14和15方向有球形鉸接節(jié)16，該鉸接節(jié)與二號變向動力源鏈接，使內(nèi)環(huán)13 (軸承外鋼圈)繞轉(zhuǎn)軸14和15轉(zhuǎn)動。變向環(huán)的內(nèi)環(huán)13是一個經(jīng)過改裝的軸承的外鋼圈，如圖4所示，軸承內(nèi)鋼圈與動力軸的輸出端固定連接，這樣動力軸的轉(zhuǎn)矩就不會傳遞到變向環(huán)，實現(xiàn)了變向力和轉(zhuǎn)矩的分離。
[0015]2、動力軸機構(gòu)
[0016]動力軸機構(gòu)負傳遞動力源的轉(zhuǎn)矩，動力軸主要由萬向節(jié)輸入端和一個與軸承內(nèi)鋼圈18固聯(lián)的輸出端19組成，動力軸的輸入端20連接動力源(如電機)輸出端連接螺旋槳。當動力軸的輸出端19需要變向時，變向環(huán)6，13在變向動力的驅(qū)動下發(fā)生轉(zhuǎn)動，由于變向環(huán)13與軸承內(nèi)鋼圈18始終共面，最終18將繞其中心轉(zhuǎn)動并帶動與其固聯(lián)的動力輸出軸19 一起轉(zhuǎn)動，完成扭矩的變向傳輸。
[0017]本實用新型涉及到一種海洋航行器動力輸出軸向可調(diào)的扭矩傳輸機構(gòu)，該機構(gòu)可運用于需要將動力變向輸出同時需要調(diào)整輸出方向的情況，例如海洋航行器的矢量推進器。這種新型的動力變向輸出機構(gòu)共包括2個主要的部分:動力軸機構(gòu)，動力軸變向機構(gòu)。
[0018]本實用新型的目的在于提供一種新的軸力矩變向傳輸原理和由此原理設(shè)計的裝置，包括總體結(jié)構(gòu)和工作原理兩部分，并以海洋航行器矢量推進器為例進行說明。
[0019]本實用新型涉及到一種新型的海洋航行器動力輸出軸向可調(diào)的扭矩傳輸機構(gòu)，這種新型的可調(diào)方向的動力變向輸出機構(gòu)可以作為航行器的矢量推進裝置，也可以應用于其他需要動力變向輸出的機構(gòu)中，該裝置共包括2個主要的部分:動力軸變向機構(gòu)，動力軸機構(gòu)。本說明以運用于海洋航行器上作為矢量推進器為例說明，當航行器需要變向時矢量推進器的動力輸出軸在變向機構(gòu)的帶動下向轉(zhuǎn)向，動力軸的轉(zhuǎn)動帶動螺旋槳盤面的轉(zhuǎn)動使螺旋槳的推力方向發(fā)生變化，從而螺旋槳對潛水器產(chǎn)生一個轉(zhuǎn)向力矩。動力軸機構(gòu)負責傳遞主推電機的動力到螺旋槳，動力軸機構(gòu)由一個萬向節(jié)構(gòu)成，且該萬向節(jié)輸出節(jié)固聯(lián)軸承內(nèi)鋼圈。萬向節(jié)的選擇也是多樣的，可以是囚籠式和十字軸式，不管是哪種形式，在輸出端必須有固聯(lián)軸承內(nèi)鋼圈。兩個變向力源可以是液壓桿，螺紋推桿，蝸輪蝸桿傳動，最終目的是使變向環(huán)13，6產(chǎn)生轉(zhuǎn)動。
[0020]本實用新型共包括2個主要部分:動力軸機構(gòu)，動力軸變向機構(gòu);本發(fā)明包括這兩個部分的連接關(guān)系，傳動原理以及基于此原理設(shè)計的矢量推進器裝置。
[0021]對于動力軸變向機構(gòu)包括動力部分和連接部分，其中動力部分不限于本某一種裝置，如說明書中提到的液壓桿，蝸輪蝸桿，推力絲桿。
[0022]變向環(huán)機構(gòu)的連接部分不限于一種連接方式，也可以是其他能夠傳遞桿件的軸向力并可使變向環(huán)發(fā)生轉(zhuǎn)動的連接方式，本實用新型可采用球鉸鏈聯(lián)接或十字軸萬向節(jié)聯(lián)接。
[0023]動力軸與變向環(huán)之間的連接是由一個軸承實現(xiàn)的，軸承的內(nèi)鋼圈與動力輸出軸固連，外鋼圈與變向環(huán)連接，這種連接方式可以實現(xiàn)轉(zhuǎn)動軸的變向同時不會將軸力矩傳遞到變向機構(gòu)，使動力傳輸機構(gòu)與變向機構(gòu)的運動相互獨立，這種通過軸承隔離動力軸與變向機構(gòu)同時利用軸承外鋼圈傳遞動力軸的變向力的方法是本發(fā)明要求的內(nèi)容。
[0024]萬向節(jié)的選擇并不是唯一的可以是十字軸萬向節(jié)也可以是球籠式萬向節(jié)，其目的是能實現(xiàn)在輸入和輸出軸有一定角度時仍然可以傳遞扭矩。
【主權(quán)項】
1.一種海洋航行器動力輸出軸向可調(diào)扭矩傳輸機構(gòu)，其特征在于:在航行器耐壓艙端蓋上設(shè)置有機架，機架由兩根豎直桿組成，每根豎直桿上設(shè)置有一號鉸接孔，外環(huán)上設(shè)置有兩根一號轉(zhuǎn)軸，且兩根一號轉(zhuǎn)軸安裝在對應的一號鉸接孔中，外環(huán)上還設(shè)置有一對二號鉸接孔，軸承外鋼圈通過設(shè)置的一對二號轉(zhuǎn)軸安裝在對應的二號鉸接孔中，且兩根一號轉(zhuǎn)軸的中心線的連線與兩個二號轉(zhuǎn)軸的中心線的連線垂直，外環(huán)上垂直與兩根一號轉(zhuǎn)軸的連線的方向上設(shè)置有一號球形鉸接節(jié)，軸承外鋼圈上垂直于兩根二號轉(zhuǎn)軸的連線的方向上設(shè)置有二號球形鉸接節(jié)，一號球形鉸接節(jié)與安裝在航行器耐壓艙端蓋上的一號變向動力源的輸出端連接，二號球形鉸接節(jié)與安裝在航行器耐壓艙端蓋上的二號變向動力源的輸出端連接，軸承內(nèi)鋼圈與動力軸輸出端固定連接，動力軸輸出入端與動力源的輸出端連接，動力軸的輸出端上安裝有螺旋槳。
【文檔編號】B63H25/10GK205707268SQ201620227210
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年3月23日
【發(fā)明人】李曄, 王汝鵬, 馬騰, 郭宏達, 王磊峰
【申請人】哈爾濱工程大學