一种具有缓冲耗能功能的驱动装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种具有缓冲耗能功能的驱动装置，包括互相连接的高速级部分、缓冲耗能部分及低速级部分。其中，电机M1依次与第一齿轮副、第二齿轮副、单向传动机构、第一NGW行星轮系串联组成高速级部分；第三齿轮副、弹簧机构、第四齿轮副、NGW行星差动轮系与阻尼器组成缓冲耗能部分；第二NGW行星轮系与第五齿轮副组成低速级部分。该装置正传动（从电机到末端）时低速级起减速作用，逆传动（从末端至弹簧机构）时低速级起增速作用。该装置具有低转速大扭矩输出功能、过载保护功能、逆向传动卡滞功能、逆向传动缓冲耗能功能，并且具有小型化、轻量化、高效率、高可靠性的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种具有缓冲耗能功能的驱动装置
本专利技术涉及一种驱动装置，特别涉及一种具有缓冲耗能功能的驱动装置。
技术介绍
我国载人航天工程分三步走：出舱活动、交会对接、空间站，其中第三步组建长期在轨空间站。由于受到运能能力问题，大型长期在轨空间站需完成在轨组件，组件过程由空间机械臂完成；另外空间站在轨运作过程中，需完成大量舱外活动，舱外活动大多需由机械臂完成。空间机械臂按照控制方式分为：闭环控制机械臂与开环控制机械臂，其中闭环控制机械臂主要有加拿大机械臂、欧空局机械臂等，开环控制机械臂主要有“和平号”转位机构等。相比闭环控制机械臂，开环控制机械臂可靠性高，动作时序简单等特点，适用于末端载荷大、动作路径简单明确的工况。由于受到空间机械臂末端载荷惯量影响，开环控制空间机械臂关节驱动装置需具备低转速大扭矩输出、过载保护、缓冲制动功能。现有的驱动装置不能良好地满足开环控制机械臂的正向传动、逆向缓冲的需求，从而不能有效地驱动某空间机械臂完成空间站各舱段在轨组建。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种具有缓冲耗能功能的驱动装置，以解决现有的驱动装置不能良好地满足开环控制机械臂的正向传动、逆向缓冲的需求的问题。本专利技术的第二目的在于提供一种具有缓冲耗能功能的驱动装置，以实现开环控制机械臂的驱动装置具有低转速大扭矩输出功能、过载保护功能、逆向传动卡滞功能及逆向传动缓冲耗能功能。为实现上述目的，本专利技术提供了一种具有缓冲耗能功能的驱动装置，包括高速级部分、缓冲耗能部分及低速级部分；高速级部分包括依次相连的电机、第一齿轮副、第二齿轮副、单向传动机构、第一NGW行星轮系；缓冲耗能部分包括第三齿轮副、弹簧机构、第四齿轮副、NGW星型差动轮系及阻尼器，其中，所述第一NGW行星轮系的输出端分别与所述第三齿轮副及弹簧机构的输入端相连，所述第三齿轮副的输出端与所述NGW星型差动轮系的行星架输入端相连，所述弹簧机构的输出端与所述第四齿轮副的输入端相连，所述第四齿轮副的输出端与所述NGW星型差动轮系的内齿圈输入端相连，所述NGW星型差动轮系的太阳轮输出端与所述阻尼器相连，第三齿轮副与第四齿轮副的传动比互为倒数，所述弹簧机构为涡卷弹簧且具有一初始力矩；低速级部分包括互相连接的第二NGW行星轮系与第五齿轮副，其中，所述弹簧机构的输出端还与所述第二NGW行星轮系的输入端相连，所述第二NGW行星轮系的输出端与所述第五齿轮副的输入端相连，所述第五齿轮副的输出端与输出轴相连。较佳地，所述单向传动机构为棘轮棘爪式传动装置、摩擦式传动装置或钢球式传动机构中的任意一种。较佳地，所述阻尼器为无源永磁式阻尼器或电磁式阻尼器。较佳地，当所述弹簧机构的正传动末端过载且所述弹簧机构的传递力矩超过所述初始力矩时，所述弹簧机构正向上紧，所述NGW星型差动轮系的内齿圈固定，所述弹簧机构的输出力矩通过所述NGW星型差动轮系的行星架输入，所述NGW星型差动轮系的太阳轮输出端带动阻尼器运动进行过载保护。较佳地，当所述输出轴的末端承受逆向载荷，且弹簧机构的传递力矩小于所述初始力矩时，所述弹簧机构作为联轴器使得所述逆向载荷依次经过所述第五齿轮副、第二NGW行星轮系、弹簧机构、第一NGW行星轮系后传递到单向传动机构卡滞。较佳地，当所述输出轴的末端承受逆向载荷，且弹簧机构的传递力矩超过所述初始力矩时，弹簧机构作为缓冲装置且其输入端传动链由所述单向传动机构卡滞；所述第三齿轮副控制所述NGW星型差动轮系的行星架固定不动，所述第四齿轮副带动所述NGW星型差动轮系的内齿圈运动，所述NGW星型差动轮系的太阳轮输出端带动阻尼器运动进行能量消耗。本专利技术所提供的具有缓冲耗能功能的驱动装置实现了如下的技术效果：1、通过采用多级直齿、行星轮系串联使用，具备低转速大扭矩输出功能，实现了传动链高效率与大传动比。2、通过采用单向传动机构，能够实现正向(顺、逆时针旋转)传动流畅、逆向(顺、逆时针旋转)传动卡滞；3、通过内部采用具有一定初始力矩的弹簧机构，实现一定力矩的正、逆向传动，同时能够实现大载荷(大于初始力矩)的缓冲传动；4、内部采用NGW行星差动轮系，通过行星架与内齿圈输入，太阳轮输出。两路输入前的齿轮副传动比互为倒数，实现正向传动时太阳轮无输出，逆向缓冲传动时，太阳轮高速输出。5、通过行星差动轮系与阻尼器连接，实现正向传动高效率输出，逆向传动耗能制动功能。6、本专利技术的一种具有缓冲耗能功能的驱动装置具有小型化、轻量化、高效率、高可靠性的特点。附图说明图1为本专利技术实施例的具有缓冲耗能功能的驱动装置的原理图；图2为本专利技术实施例的具有缓冲耗能功能的驱动装置正向传动原理图；图3为本专利技术实施例的具有缓冲耗能功能的驱动装置逆向传动原理图。标号说明：1—电机M1；2—第一齿轮副；3—第二齿轮副；4—单向传动机构；5—第一NGW行星轮系；6—第三齿轮副；7—弹簧机构；8—第四齿轮副；9—第二NGW行星轮系；10—第五齿轮副；11—NGW行星差动轮系；12—阻尼器。具体实施方式为更好地说明本专利技术，兹以一优选实施例，并配合附图对本专利技术作详细说明，具体如下：本实施例提供的具有缓冲耗能功能的驱动装置，包括电机M1、第一齿轮副、第二齿轮副、单向传动机构、第一NGW行星轮系、第三齿轮副、弹簧机构、第四齿轮副、第二NGW行星轮系、第五齿轮副、NGW行星差动轮系与阻尼器。电机M1依次与第一齿轮副、第二齿轮副、单向传动机构、第一NGW行星轮系串联组成驱动装置的高速级部分，其中电机为无刷直流电机；第三齿轮副、弹簧机构、第四齿轮副、NGW行星差动轮系与阻尼器组成驱动装置的缓冲耗能部分，其中第三齿轮副与第四齿轮副传动比互为倒数；第二NGW行星轮系与第五齿轮副组成驱动装置的低速级部分。单向传动机构为一种棘轮棘爪式传动装置，可实现正向(顺、逆时针旋转)传动与逆向(顺、逆时针旋转)传动卡滞功能。弹簧机构内部采用涡卷弹簧，具有一定的初始力矩，可实现正向传动(顺、逆时针旋转)与逆向传动(顺、逆时针旋转)上紧产生弹簧力。阻尼器为一种无源永磁式阻尼器，其金属转子旋转切割磁力线产生阻尼力矩。现以一具体实施例详细说明本专利技术的一种具有缓冲耗能功能的驱动装置：如图1所示，为本专利技术实施例的一种具有缓冲耗能功能的驱动装置的原理图。该驱动装置的传动链包括高速级部分、缓冲耗能部分与低速级部分。高速级部分由电机M1、第一齿轮副2、第二齿轮副3、单向传动机构4与第一NGW行星轮系5依次串联组成。缓冲耗能部分由第三齿轮副6、弹簧机构7、第四齿轮副8、NGW行星差动轮系11与阻尼器12组成，弹簧机构7与NGW行星差动轮系11通过第三齿轮副6与第四齿轮副8并联，阻尼器12与NGW行星差动轮系11的太阳轮固定连接。低速级部分由第二NGW行星轮系9与第五齿轮副10串联组成，第五齿轮副的输出端与该驱动装置的输出轴相连。本实施例中，电机M1选用无刷直流电机；第一齿轮副2、第二齿轮副3、第三齿轮副6与第四齿轮副8为圆柱直齿齿轮；单向传动机构4为一种棘轮棘爪式传动装置；第一NGW行星轮系5与第二NGW行星轮系9均为太阳轮输入，行星架输出的NGW行星传动装置，其中，第一NGW行星轮系的输出端分别与第三齿轮副6及弹簧机构7的输入端相连，弹簧机构7的输出端与第二NGW行星轮系9的输入端相连；弹簧机构7为一种本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有缓冲耗能功能的驱动装置，其特征在于，包括高速级部分、缓冲耗能部分及低速级部分；高速级部分包括依次相连的电机、第一齿轮副、第二齿轮副、单向传动机构、第一NGW行星轮系；缓冲耗能部分包括第三齿轮副、弹簧机构、第四齿轮副、NGW星型差动轮系及阻尼器，其中，所述第一NGW行星轮系的输出端分别与所述第三齿轮副及弹簧机构的输入端相连，所述第三齿轮副的输出端与所述NGW星型差动轮系的行星架输入端相连，所述弹簧机构的输出端与所述第四齿轮副的输入端相连，所述第四齿轮副的输出端与所述NGW星型差动轮系的内齿圈输入端相连，所述NGW星型差动轮系的太阳轮输出端与所述阻尼器相连，第三齿轮副与第四齿轮副的传动比互为倒数，所述弹簧机构为涡卷弹簧且具有一初始力矩；低速级部分包括互相连接的第二NGW行星轮系与第五齿轮副，其中，所述弹簧机构的输出端还与所述第二NGW行星轮系的输入端相连，所述第二NGW行星轮系的输出端与所述第五齿轮副的输入端相连，所述第五齿轮副的输出端与输出轴相连。

【技术特征摘要】
1.一种具有缓冲耗能功能的驱动装置，其特征在于，包括高速级部分、缓冲耗能部分及低速级部分；高速级部分包括依次相连的电机、第一齿轮副、第二齿轮副、单向传动机构、第一NGW行星轮系；缓冲耗能部分包括第三齿轮副、弹簧机构、第四齿轮副、NGW星型差动轮系及阻尼器，其中，所述第一NGW行星轮系的输出端分别与所述第三齿轮副及弹簧机构的输入端相连，所述第三齿轮副的输出端与所述NGW星型差动轮系的行星架输入端相连，所述弹簧机构的输出端与所述第四齿轮副的输入端相连，所述第四齿轮副的输出端与所述NGW星型差动轮系的内齿圈输入端相连，所述NGW星型差动轮系的太阳轮输出端与所述阻尼器相连，第三齿轮副与第四齿轮副的传动比互为倒数，所述弹簧机构为涡卷弹簧且具有一初始力矩；低速级部分包括互相连接的第二NGW行星轮系与第五齿轮副，其中，所述弹簧机构的输出端还与所述第二NGW行星轮系的输入端相连，所述第二NGW行星轮系的输出端与所述第五齿轮副的输入端相连，所述第五齿轮副的输出端与输出轴相连。2.根据权利要求1所述的具有缓冲耗能功能的驱动装置，其特征在于，所述单向传动机构为棘轮棘爪式传动装置、摩擦式传动装置或钢球式传动机构中的任意一种。3.根据权利要求1所述的具有...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘永强，沈晓鹏，靳宗向，高金忠，杨新海，杨国栋，
申请(专利权)人：上海宇航系统工程研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31