本發(fā)明屬于水下機(jī)器人領(lǐng)域，具體地說是一種潛水器用多推進(jìn)器同步旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。

背景技術(shù)：

目前潛水器由于具備作業(yè)安全方便及經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)，在水下機(jī)器人領(lǐng)域中受到廣泛的重視并取得了較大的發(fā)展。但是，多數(shù)的潛水器是通過安裝多個獨(dú)立的固定式推進(jìn)器，進(jìn)而實現(xiàn)潛水器的水平運(yùn)動和垂向運(yùn)動等多自由度運(yùn)動；然而面對一些海洋作業(yè)需求，這樣的潛水器必然導(dǎo)致機(jī)構(gòu)復(fù)雜、重量大以及成本上升等缺點(diǎn)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決多個固定式推進(jìn)器存在的上述缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種潛水器用多推進(jìn)器同步旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的：

本發(fā)明包括機(jī)構(gòu)外殼、機(jī)構(gòu)蓋體、機(jī)構(gòu)底座、右端蓋、左端蓋、傳動軸、電機(jī)及減速器組件、傳動機(jī)構(gòu)、傳動副、推進(jìn)器軸、推進(jìn)器、管接頭和油管，其中機(jī)構(gòu)外殼的上部及下部分別與機(jī)構(gòu)蓋體及機(jī)構(gòu)底座密封連接，所述左端蓋及右端蓋分別密封連接于機(jī)構(gòu)外殼的左右兩端，所述傳動軸轉(zhuǎn)動安裝在機(jī)構(gòu)外殼上，兩端分別由所述左、右端蓋伸出、并分別連接有推進(jìn)器軸，每端的所述推進(jìn)器軸上均安裝有推進(jìn)器；所述電機(jī)及減速器組件、傳動機(jī)構(gòu)和傳動副均位于機(jī)構(gòu)外殼內(nèi)，該傳動副的主動傳動部件安裝在機(jī)構(gòu)外殼內(nèi)，從動傳動部件安裝在所述傳動軸上、并與所述主動傳動部件嚙合傳動，所述電機(jī)及減速器組件安裝在機(jī)構(gòu)外殼內(nèi)，輸出端通過所述傳動機(jī)構(gòu)與所述主動傳動部件相連接，通過所述電機(jī)及減速器組件的驅(qū)動帶動傳動軸旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而帶動兩端的所述推進(jìn)器同步旋轉(zhuǎn)；所述機(jī)構(gòu)外殼上安裝有管接頭，該管接頭上連接有與所述機(jī)構(gòu)外殼內(nèi)部連通、向機(jī)構(gòu)外殼內(nèi)補(bǔ)償油的油管，實現(xiàn)所述多推進(jìn)器同步旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的內(nèi)外壓力平衡，且所述電機(jī)及減速器組件的電線由所述油管引出；

其中：所述傳動軸為齒輪軸，其上設(shè)有輪齒；所述機(jī)構(gòu)外殼內(nèi)轉(zhuǎn)動安裝有電位計軸，該電位計軸的一端連接有電位計，另一端連接有與所述傳動軸上齒相嚙合的電位計齒輪，通過所述電位計齒輪與傳動 軸上輪齒的嚙合，所述電位計軸與傳動軸同步轉(zhuǎn)動，檢測所述傳動軸的轉(zhuǎn)動角度；所述機(jī)構(gòu)底座上向機(jī)構(gòu)外殼內(nèi)部延伸、形成支座a，所述電位計軸通過深溝球軸承b轉(zhuǎn)動安裝在該支座a上，并在所述深溝球軸承b一側(cè)的電位計軸上安裝有固定該深溝球軸承b內(nèi)圈的軸用彈性擋圈a，所述深溝球軸承b的另一側(cè)設(shè)有安裝在所述支座a上、固定深溝球軸承b外圈的軸承蓋；

所述傳動副的主動傳動部件為蝸桿軸，從動傳動部件為蝸輪，所述機(jī)構(gòu)底座上向機(jī)構(gòu)外殼內(nèi)部延伸、形成支座b，所述蝸桿軸轉(zhuǎn)動安裝在該支座b上，所述蝸輪安裝在所述傳動軸上、與所述蝸桿軸嚙合傳動；所述傳動機(jī)構(gòu)為齒輪傳動機(jī)構(gòu)，所述電機(jī)及減速器組件安裝在所述支座b上，輸出軸及所述蝸桿軸上分別安裝有相嚙合的傳動齒輪；所述傳動齒輪通過銷分別固定在蝸桿軸和電機(jī)及減速器組件的輸出軸上，在每個所述傳動齒輪兩側(cè)銷孔端面均安裝有封堵，在每個所述傳動齒輪的定位孔處均安裝有與蝸桿軸和電機(jī)及減速器組件的輸出軸抵接的緊定螺釘；

所述機(jī)構(gòu)蓋體包括上蓋及透明的密封蓋，該密封蓋與所述機(jī)構(gòu)外殼的上部密封連接，所述上蓋位于密封蓋的上方、固接在所述機(jī)構(gòu)外殼的上部；所述上蓋中間為便于觀察所述機(jī)構(gòu)外殼內(nèi)充油量的中空結(jié)構(gòu)；所述機(jī)構(gòu)外殼與密封蓋及機(jī)構(gòu)底座通過o形密封圈b密封，所述機(jī)構(gòu)外殼與右端蓋通過o形密封圈a密封，所述機(jī)構(gòu)外殼與左端蓋通過o形密封圈c密封，所述傳動軸與右端蓋及左端蓋通過o形密封圈d密封；

每端的所述推進(jìn)器軸上分別固定有內(nèi)舵板、推進(jìn)器及外舵板，該推進(jìn)器的電線由所述推進(jìn)器軸上的空心孔處引出；每端的所述推進(jìn)器軸的軸向中心線與傳動軸的軸向中心線共線，且垂直于所述推進(jìn)器的軸向中心線。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)與積極效果為：

1.本發(fā)明可使多個推進(jìn)器同步旋轉(zhuǎn)，保證各推進(jìn)器的運(yùn)動同步性和潛水器水平運(yùn)動以及垂向運(yùn)動等多自由度運(yùn)動。

2.應(yīng)用范圍廣：本發(fā)明通過油管外接壓力補(bǔ)償裝置，使多推進(jìn)器同步旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)在任意海水深度均保持內(nèi)外壓力平衡，故可在全海深范圍使用。

3.精度高：本發(fā)明采用電位計檢測推進(jìn)器的轉(zhuǎn)動角度，并采用全閉環(huán)控制。

4.功能性強(qiáng)：本發(fā)明傳動機(jī)構(gòu)采用一對等徑傳動齒輪，傳動副采用蝸輪蝸桿傳動，可實現(xiàn)多推進(jìn)器同步旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)自鎖功能和高速大 扭矩輸出。

5.結(jié)構(gòu)緊湊：本發(fā)明的傳動軸采用齒輪軸與電位計齒輪嚙合傳動，減少了機(jī)構(gòu)的外形尺寸；另外，本發(fā)明所用元件布置合理、空間利用率高，使得本發(fā)明結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，成本低，便于安裝在潛水器上。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1中的a—a剖視圖；

圖3為本發(fā)明兩端連接推進(jìn)器的俯視圖；

圖4為圖3中的局部放大圖；

其中：1為右端蓋，2為o形密封圈a，3為機(jī)構(gòu)外殼，4為o形密封圈b，5為傳動軸，6為電位計齒輪，7為軸承蓋，8為深溝球軸承a，9為o形密封圈c，10為o形密封圈d，11為左端蓋，12為電位計軸，13為電位計，14為軸用彈性擋圈a，15為深溝球軸承b，16為機(jī)構(gòu)底座，17為隔套，18為軸用彈性擋圈b，19為深溝球軸承c，20為鍵，21為蝸輪，22為蝸桿軸，23為深溝球軸承d，24為孔用彈性擋圈，25為緊定螺釘，26為上蓋，27為密封蓋，28為傳動齒輪，29為管接頭，30為油管，31為電機(jī)及減速器組件，32為銷，33為封堵，34為推進(jìn)器軸，35為內(nèi)舵板，36為推進(jìn)器，37為外舵板，38為支座a，39為支座b。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳述。

如圖1～4所示，本發(fā)明包括機(jī)構(gòu)外殼3、機(jī)構(gòu)蓋體、機(jī)構(gòu)底座16、右端蓋1、左端蓋11、傳動軸5、電機(jī)及減速器組件31、傳動機(jī)構(gòu)、傳動副、推進(jìn)器軸34、推進(jìn)器36、管接頭29和油管30，其中機(jī)構(gòu)蓋體包括上蓋26和透明的密封蓋27，在機(jī)構(gòu)外殼3上端面o形圈溝槽處安裝o形密封圈b4，密封蓋27通過該o形密封圈b4與機(jī)構(gòu)外殼3的上端面密封，上蓋26位于密封蓋27的上方，通過螺栓共同固定在機(jī)構(gòu)外殼3上。密封蓋27為透明的，材料可為丙烯酸；上蓋26的中間為中空結(jié)構(gòu)，通過該中空結(jié)構(gòu)可觀察機(jī)構(gòu)外殼3內(nèi)的充油量。機(jī)構(gòu)外殼3的下部通過螺栓固定在機(jī)構(gòu)底座16上，同時在機(jī)構(gòu)外殼3下端面的o形圈溝槽處安裝o形密封圈b4密封，機(jī)構(gòu)底座16可通過螺栓固定在潛水器上，實現(xiàn)本發(fā)明在潛水器上的安裝。

傳動軸5通過深溝球軸承a8轉(zhuǎn)動安裝在機(jī)構(gòu)外殼3上。在機(jī)構(gòu)外殼3兩端的軸承孔處各安裝一對深溝球軸承a8、對傳動軸5進(jìn)行支撐和定位，在機(jī)構(gòu)外殼3的右端面通過螺栓固定有右端蓋1，并在 機(jī)構(gòu)外殼3上o形圈溝槽處安裝o形密封圈a2、與右端蓋1密封，同時在傳動軸5與右端蓋1配合的o形圈溝槽處安裝o形密封圈d10密封；在機(jī)構(gòu)外殼3的左端面通過螺栓固定有左端蓋11，并在左端蓋11上o形圈溝槽處安裝o形密封圈9c、與機(jī)構(gòu)外殼3密封，同時在傳動軸5與左端蓋11配合的o形圈溝槽處安裝o形密封圈d10密封。

傳動軸5的兩端分別由左、右端蓋11、1伸出、并分別通過螺栓固接有推進(jìn)器軸34，每端的推進(jìn)器軸34上由內(nèi)到外通過螺栓均依次固接有內(nèi)舵板35、推進(jìn)器36和外舵板37；每端的推進(jìn)器36的電線均由同一端的推進(jìn)器軸34的空心孔處引出，每端的推進(jìn)器軸34的軸向中心線與傳動軸5的軸向中心線共線，且垂直于推進(jìn)器36的軸向中心線。

電機(jī)及減速器組件31、傳動機(jī)構(gòu)和傳動副均位于機(jī)構(gòu)外殼3內(nèi)，該傳動副的主動傳動部件安裝在機(jī)構(gòu)外殼3內(nèi)，從動傳動部件安裝在傳動軸5上、并與主動傳動部件嚙合傳動。電機(jī)及減速器組件31安裝在機(jī)構(gòu)外殼3內(nèi)，輸出端通過傳動機(jī)構(gòu)與主動傳動部件相連接，通過電機(jī)及減速器組件31的驅(qū)動帶動傳動軸5旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而帶動兩端的推進(jìn)器36同步旋轉(zhuǎn)。傳動副可為蝸輪蝸桿傳動副或錐齒輪傳動副等，本實施例的傳動副為蝸輪蝸桿傳動副，主動傳動部件為蝸桿軸22，從動傳動部件為蝸輪21。機(jī)構(gòu)底座16上向機(jī)構(gòu)外殼3內(nèi)部延伸、形成支座b39，該支座b39呈環(huán)形，頂部的軸承孔內(nèi)兩端分別安裝有深溝球軸承c19和深溝球軸承d23，蝸桿軸22通過該深溝球軸承c19和深溝球軸承d23轉(zhuǎn)動安裝在支座b39上，深溝球軸承c19和深溝球軸承d23對蝸桿軸22進(jìn)行支撐和定位；同時在蝸桿軸22上安裝軸用彈性擋圈b18，固定深溝球軸承c19的內(nèi)圈，在支座b39上安裝孔用彈性擋圈24，固定深溝球軸承d23的外圈。蝸輪21通過鍵20與傳動軸5相連、與蝸桿軸22相嚙合，并通過套設(shè)在傳動軸5上的隔套17軸向固定在傳動軸5上，蝸桿軸22帶動蝸輪21轉(zhuǎn)動，蝸輪21通過鍵20帶動傳動軸5轉(zhuǎn)動。

本實施例的傳動機(jī)構(gòu)為齒輪傳動機(jī)構(gòu)，即兩個直齒等徑的傳動齒輪28；電機(jī)及減速器組件31安裝在支座b39上，輸出軸及蝸桿軸22上分別安裝有相嚙合的傳動齒輪28。傳動齒輪28通過銷32分別固定在蝸桿軸22和電機(jī)及減速器組件31的輸出軸上，在每個傳動齒輪28兩側(cè)銷孔端面均安裝有封堵33，在每個傳動齒輪28的定位孔處均安裝有與蝸桿軸22和電機(jī)及減速器組件31的輸出軸抵接的緊定螺釘25。

傳動軸5為齒輪軸，其上設(shè)有輪齒。機(jī)構(gòu)底座16上向機(jī)構(gòu)外殼3內(nèi)部延伸、形成支座a38，該支座a38的軸承孔處安裝深溝球軸承b15，電位計軸12通過深溝球軸承b15轉(zhuǎn)動安裝在支座a38上，深溝球軸承b15對電位計軸12進(jìn)行支撐和定位。在電位計軸12上安裝軸用彈性擋圈a14，固定深溝球軸承b15的內(nèi)圈；同時，在支座a38的軸承孔端面通過螺栓安裝有套在電位計軸12上的軸承蓋7，固定深溝球軸承b15的外圈。軸用彈性擋圈a14與軸承蓋7分別位于深溝球軸承b15的兩側(cè)。電位計軸12的一端通過螺栓固定有電位計13，另一端通過緊定螺釘25固定有電位計齒輪6；傳動軸5的輪齒與電位計齒輪6嚙合傳動，使得電位計軸12與傳動軸5同步轉(zhuǎn)動，檢測傳動軸5的轉(zhuǎn)動角度。

機(jī)構(gòu)外殼3上固定有管接頭29，該管接頭29上安裝有連接潛水器壓力補(bǔ)償裝置、且與機(jī)構(gòu)外殼3內(nèi)部連通的油管30，通過該油管30向機(jī)構(gòu)外殼3內(nèi)注入補(bǔ)償油，實現(xiàn)本發(fā)明在全海深范圍內(nèi)外壓力平衡，同時電機(jī)及減速器組件31和電位計13的電線由油管30引出推進(jìn)器旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。

本發(fā)明的工作原理為：

工作時，電機(jī)及減速器組件31帶動直齒等徑的傳動齒輪28轉(zhuǎn)動，傳動齒輪28帶動蝸桿軸22轉(zhuǎn)動，蝸桿軸22帶動蝸輪21轉(zhuǎn)動，蝸輪21通過鍵20帶動傳動軸5轉(zhuǎn)動，傳動軸5帶動兩端的推進(jìn)器軸34及推進(jìn)器36同步轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)潛水器水平運(yùn)動和垂向運(yùn)動等多自由度運(yùn)動。同時，傳動軸5上的輪齒帶動電位計齒輪6轉(zhuǎn)動，電位計齒輪6帶動電位計軸12及軸上電位計13同步轉(zhuǎn)動，通過電位計13讀數(shù)變化即可檢測出推進(jìn)器36的轉(zhuǎn)動角度。

本發(fā)明給出了一種潛水器用多推進(jìn)器同步旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，它具有應(yīng)用范圍廣、功能性強(qiáng)、結(jié)構(gòu)緊湊及精度高等諸多優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明通過油管30外接潛水器壓力補(bǔ)償裝置，使多推進(jìn)器同步旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)應(yīng)用在全海深范圍內(nèi)；采用蝸輪蝸桿傳動方式，可實現(xiàn)多推進(jìn)器同步旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)自鎖功能和高速大扭矩輸出，同時兩個推進(jìn)器36垂直安裝在同一軸線上同步轉(zhuǎn)動，保證兩個推進(jìn)器36的運(yùn)動同步性和潛水器的水平運(yùn)動以及垂向運(yùn)動等多自由度運(yùn)動；利用電位計13即可檢測推進(jìn)器36的轉(zhuǎn)動角度，并采用全閉環(huán)控制推進(jìn)器36的轉(zhuǎn)動角度；本發(fā)明中傳動軸5采用齒輪軸與電位計齒輪6嚙合傳動，減少了多推進(jìn)器同步旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的外形尺寸，另外多推進(jìn)器同步旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)所用元件布置合理、空間利用率高，使得多推進(jìn)器同步旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，成本低，便于安裝在潛水器上，這些都便于本發(fā)明轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品實際應(yīng)用。