本發(fā)明涉及用于慣性導航和制導系統(tǒng)仿真試驗的一種三軸轉臺，具體涉及一種具有自穩(wěn)定和調節(jié)目標負載空間姿態(tài)的差動機構式三軸轉臺。

背景技術：

目前，大多的三軸轉臺本體機械系統(tǒng)由三個框架和機座兩大部分組成，主要為負載提供安裝基準和實現(xiàn)滾動、俯仰、方位三軸系回轉運動，所以它能夠在地面上真實的模擬飛行器、導彈等的各種飛行姿態(tài)，對其元件和系統(tǒng)進行測試，避免了進行昂貴的實物試驗，通過模擬可以對其過程進行預測和重復，為實物的研制奠定了堅實的基礎。就其機械結構來看大多數(shù)采用實軸串聯(lián)構型，每個軸系配上獨立的驅動單元，從而實現(xiàn)目標負載的空間姿態(tài)調節(jié)。例如授權公告號為CN 103606737 B的中國專利公開了一種三軸轉臺，通過下方位轉盤、上方位轉盤、俯仰軸及各自的連接傳動結構，可實現(xiàn)三軸方向的姿態(tài)變換。再比如專利號為201220751996.6的中國專利公開了一種電動三軸轉臺，其底座通過導電滑環(huán)與旋轉架相連，旋轉架上設有轉臺模塊，可實現(xiàn)自由調整角度，定位精度高。但是，這類轉臺存在普遍的問題是結構不夠緊湊，每個軸系都必須附加一套驅動單元，這勢必會增大該軸系的空間尺寸和質量，阻礙轉臺性能的提升，尤其是所用的減速器尺寸較大時如蝸輪蝸桿減速器，這一問題就會更加突出。

技術實現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有轉臺的單個轉軸單元質量尺寸大，結構不緊湊的不足，本發(fā)明旨在提供一種其轉臺滾動軸系和方位軸系的質量和尺寸相對較小，結構相對緊湊的差動機構式三軸轉臺。

本發(fā)明采用的技術方案是：一種差動機構式三軸轉臺，包括機座、俯仰部件組，所述機座為負載提供安裝基準，其特征在于，還包括差動機構部件組，所述差動機構部件組與俯仰部件組配合形成用于實現(xiàn)目標負載的俯仰、滾動、方位轉動的俯仰軸、滾動軸、方位軸三個轉動軸系；初始狀態(tài)時，所述的三個轉動軸系的軸線相互垂直，俯仰軸軸線與滾動軸軸線位于水平面，方位軸軸線位于豎直面；工作過程中，俯仰軸軸線和滾動軸軸線始終垂直，方位軸軸線和滾動軸軸線始終垂直；所述俯仰軸采用獨立的驅動單元實現(xiàn)上臺面的俯仰轉動；所述滾動軸和方位軸通過差動機構實現(xiàn)上臺面的滾動和方位轉動，所述差動機構包括差動錐齒輪一、二、三，所述差動齒輪一、三水平對置安裝，所述差動錐齒輪二與差動錐齒輪一、三分別嚙合，差動錐齒輪一、三的軸線在水平方向重合，差動錐齒輪二的軸線垂直于差動錐齒輪一、三的公共軸線，共軸線的差動錐齒輪一、三分別與對稱布置的驅動馬達傳動連接實現(xiàn)差動錐齒輪一、三的復合運動，從而帶動差動錐齒輪二完成兩個自由度運動，所述差動錐齒輪二與上臺面連接。

作為優(yōu)選，本發(fā)明所述差動機構的差動錐齒輪一、三用花鍵分別連接在差動驅動軸一、二上，其轉動支撐和驅動由所述俯仰部件組提供，所述差動機構的差動錐齒輪二用花鍵與差動輸出軸一端連接，所述差動輸出軸通過差動套杯、差動角接觸軸承、差動套杯端蓋連接在差動主力板上，構成轉動支撐的可動連接，差動輸出軸另一端用花鍵與差動聯(lián)軸件連接，所述上臺面用螺栓固定在差動聯(lián)軸件上，所述差動部件組左端通過差動轉臺軸承一、差動隔套一與俯仰機架連接，構成繞滾動軸的轉動支撐的動連接，所述差動部件組右端通過差動轉臺軸承二、差動隔套二與俯仰機架連接，構成繞滾動軸的轉動支撐的動連接，當差動錐齒輪一與差動錐齒輪三同速反向旋轉時，上臺面繞方位軸作方位轉動；當差動錐齒輪一與差動錐齒輪三同速同向旋轉時，上臺面繞滾動軸作滾轉運動，正常工作時，需要差動錐齒輪一、三作復合運動來實現(xiàn)滾動軸和方位軸的復合運動。

本發(fā)明的有益效果是：利用差動機構可以實現(xiàn)遠距離傳動，驅動馬達采用對稱布置，這樣驅動馬達安裝在滾動軸和方位軸的末端，使?jié)L動軸和方位軸的質量和尺寸都會大幅度減小，從而使轉臺結構緊湊，動態(tài)性能提升。

附圖說明

圖1為本發(fā)明整體效果圖。

圖2為本發(fā)明的主視圖。

圖3為圖2的A-A剖視圖。

圖4為本發(fā)明的右視圖。

圖5為圖4的B-B剖視圖。

圖6為本發(fā)明的差動機構結構示意圖。

圖中：1-俯仰防護罩一，2-吊環(huán)，3-上臺面，4-俯仰機架，5-俯仰防護罩二，6-機座架，7-機座伺服電機，8-機座防護罩，9-機座蝸輪蝸桿減速器，10-機座深溝球軸承，11-機座減速器輸出軸，12-機座小齒輪，13-機座偏心套，14-機座扇形齒輪，15-機座驅動軸端蓋，16-機座驅動軸，17-機座驅動軸軸承，18-機座限位塊，19-俯仰漲緊套一，20-俯仰限位塊，21-俯仰漲緊套二，22-機座從動軸，23-機座從動軸軸承，24-機座從動軸端蓋，25-配重塊，26-機座裝配孔端蓋，27-俯仰小齒輪一，28-俯仰深溝球軸承，29-俯仰減速器輸出軸一，30-俯仰大齒輪一，31-俯仰蝸輪蝸桿減速器一，32-俯仰偏心套一，33-俯仰伺服電機一，34-俯仰角接觸軸承一，35-俯仰套杯一，36-俯仰套杯二，37-俯仰角接觸軸承二，38-俯仰套杯二端蓋，39-俯仰伺服電機二，40-俯仰偏心套二，41-俯仰蝸輪蝸桿減速器二，42-俯仰大齒輪二，43-俯仰減速器輸出軸二，44-俯仰深溝球軸承二，45-俯仰小齒輪二，46-差動錐齒輪一，47-差動主力板，48-差動轉臺軸承一，49-差動隔套一，50-差動錐齒輪二，51-差動輸出軸，52-差動套杯，53-差動角接觸軸承，54-差動套杯端蓋，55-差動轉臺軸承三，56-差動聯(lián)軸件，57-差動輔助力板，58-差動轉臺軸承二，59-差動隔套二，60-差動驅動軸二，61-差動錐齒輪鎖緊螺母，62-差動錐齒輪三，63-差動驅動軸一，64-差動封蓋，I-俯仰軸，Ⅱ-滾動軸，Ⅲ-方位軸。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發(fā)明進行詳細說明。

本發(fā)明實施例的差動機構式三軸轉臺由三大部分組成，包括機座、俯仰部件組和差動部件組；由機座、俯仰部件組和差動部件組形成俯仰軸Ⅰ、滾動軸Ⅱ、方位軸Ⅲ三個轉動軸系，參見圖1；三個轉動軸系用來實現(xiàn)目標負載的俯仰、滾動、方位轉動，機座為負載提供一個安裝基準。如圖2、圖3所示，俯仰機架4與機座之間一端通過俯仰漲緊套一19與機座驅動軸16固連，另一端通過俯仰漲緊套二21與機座從動軸22固連，構成繞俯仰軸Ⅰ轉動支撐的動連接。另一方面，機座上的機座小齒輪12驅動固連在機座驅動軸16上的機座扇形齒輪14帶動機座驅動軸16轉動，從而實現(xiàn)俯仰機架4的±20度范圍的俯仰運動。滾動和方位轉動的實現(xiàn)方式，如圖5、圖6所示，這兩個運動的實現(xiàn)用到了一個差動機構，該差動機構由差動錐齒輪一46、差動錐齒輪二50、差動錐齒輪三62構成，其中差動錐齒輪二50與上臺面3固接并與差動錐齒輪一46和差動錐齒輪三62嚙合，而差動錐齒輪一46、差動錐齒輪三62通過傳動系統(tǒng)與兩個驅動馬達相連，形成差動機構。如圖6所示，差動部件組左端通過差動轉臺軸承一48、差動隔套一49與俯仰機架4連接，構成繞滾動軸Ⅱ的轉動支撐的動連接，同理差動部件組右端通過差動轉臺軸承二58、差動隔套二59與俯仰機架4連接，構成繞滾動軸Ⅱ的轉動支撐的動連接。當差動錐齒輪一46與差動錐齒輪三62同速反向旋轉時，上臺面3繞方位軸Ⅲ作方位轉動；當差動錐齒輪一46與差動錐齒輪三62同速同向旋轉時上臺面3繞滾動軸Ⅱ作滾轉運動。正常工作時，滾動軸Ⅱ和方位軸Ⅲ的運動都是上述兩種運動的組合。通過此差動機構，上臺面3能實現(xiàn)±20度范圍的滾動和±135度范圍的方位轉動。

如圖2、圖3所示，機座伺服電機7與機座蝸輪蝸桿減速器9以串聯(lián)的方式固連，機座小齒輪12裝在機座蝸輪蝸桿減速器9輸出端，機座蝸輪蝸桿減速器9用機座偏心套13固連在機座架6上，通過轉動機座偏心套13的轉角來調節(jié)機座小齒輪12和機座扇形齒輪14的中心距，從而消除圓柱齒輪嚙合的齒側間隙。機座驅動軸16用機座驅動軸軸承17和機座驅動軸端蓋15連接在機座架6上，并與機座扇形齒輪14通過花鍵固連，與俯仰機架4通過俯仰漲緊套一19固連。機座從動軸22以機座從動軸軸承23和機座從動軸端蓋24連接在機座架6上，并與俯仰機架4通過俯仰漲緊套二21固連。動力從機座伺服電機7輸出，經(jīng)過機座蝸輪蝸桿減速器9、機座減速器輸出軸11、機座小齒輪12傳遞到機座扇形齒輪14，從而機座驅動軸16可以帶動俯仰機架4實現(xiàn)俯仰運動。

如圖4、圖5所示，俯仰部件組由俯仰防護罩一1，俯仰機架4，俯仰防護罩二5，俯仰漲緊套一19，俯仰限位塊20，俯仰漲緊套二21，俯仰小齒輪一27，俯仰深溝球軸承28，俯仰減速器輸出軸一29，俯仰大齒輪一30，俯仰蝸輪蝸桿減速器一31，俯仰偏心套一32，俯仰伺服電機一33，俯仰角接觸軸承一34，俯仰套杯一35，俯仰套杯二36，俯仰角接觸軸承二37，俯仰套杯二端蓋38，俯仰伺服電機二39，俯仰偏心套二40，俯仰蝸輪蝸桿減速器二41，俯仰大齒輪二42，俯仰減速器輸出軸二43，俯仰深溝球軸承二44，俯仰小齒輪二45組成。如圖5右端所示，俯仰伺服電機二39與俯仰蝸輪蝸桿減速器二41以串聯(lián)的方式固連，俯仰小齒輪二45裝在俯仰蝸輪蝸桿減速器二41輸出端，俯仰蝸輪蝸桿減速器二41用俯仰偏心套二40固連在俯仰機架4上，通過轉動俯仰偏心套二40的轉角來調節(jié)俯仰小齒輪二45與俯仰大齒輪二42的中心距，從而消除圓柱齒輪嚙合的齒側間隙。俯仰套杯二36，俯仰角接觸軸承二37，俯仰套杯二端蓋38與差動驅動軸二60構成轉動支撐的動連接，俯仰大齒輪二42用花鍵固連在差動驅動軸二60上。動力從俯仰伺服電機二39輸出，經(jīng)過俯仰蝸輪蝸桿減速器二41、俯仰減速器輸出軸二43通過俯仰小齒輪二45驅動俯仰大齒輪二42，從而驅動差動錐齒輪三62轉動。同理，如圖5左端所示，俯仰伺服電機一33與俯仰蝸輪蝸桿減速器一31以串聯(lián)的方式固連，俯仰小齒輪一27裝在俯仰蝸輪蝸桿減速器一31輸出端，俯仰蝸輪蝸桿減速器一31用俯仰偏心套一32固連在俯仰機架4上，通過轉動俯仰偏心套一32的轉角來調節(jié)俯仰小齒輪一27與俯仰大齒輪一30的中心距，從而消除圓柱齒輪嚙合的齒側間隙。俯仰套杯一35，俯仰角接觸軸承一34，與差動驅動軸一63構成轉動支撐的動連接，俯仰大齒輪一30用花鍵固連在差動驅動軸一63上。動力從俯仰伺服電機一33輸出，經(jīng)過俯仰蝸輪蝸桿減速器一31、俯仰減速器輸出軸一29通過俯仰小齒輪一27驅動仰大齒輪一30，從而驅動差動錐齒輪一46轉動。

如圖5、圖6所示，所述的差動部件組由上臺面3，差動錐齒輪一46，差動主力板47，差動轉臺軸承一48，差動隔套一49，差動錐齒輪二50，差動輸出軸51，差動套杯52，差動角接觸軸承53，差動套杯端蓋54，差動轉臺軸承三55，差動聯(lián)軸件56，差動輔助力板57，差動轉臺軸承二58，差動隔套二59，差動驅動軸二60，差動錐齒輪鎖緊螺母61，差動錐齒輪三62，差動驅動軸一63，差動封蓋64組成。差動錐齒輪一46、差動錐齒輪三62軸線重合水平布置，用花鍵分別連接在差動驅動軸一63、差動驅動軸二60上，并用差動錐齒輪鎖緊螺母61鎖緊，其轉動支撐和驅動由俯仰軸Ⅰ部件組提供。差動錐齒輪二50軸線與差動錐齒輪一46和差動錐齒輪三62軸線垂直，并用花鍵和差動錐齒輪鎖緊螺母61與差動輸出軸51一端連接。差動輸出軸51以差動套杯52、差動角接觸軸承53、差動套杯端蓋54連接在差動主力板47，構成轉動支撐的可動連接。差動輸出軸51另一端以花鍵和差動聯(lián)軸件56連接，上臺面3用螺栓固定在差動聯(lián)軸件56上，從而差動錐齒輪二50的轉動可以帶動上臺面3的運動。差動部件組繞滾動軸Ⅱ的轉動支撐由左端的差動轉臺軸承一48和差動隔套一49，右端的差動轉臺軸承二58和差動隔套二59與俯仰機架4分別組成的可動連接提供。上臺面繞方位軸Ⅲ的轉動支撐由連接在差動聯(lián)軸件56與差動主力板47之間的差動轉臺軸承三55提供。