一种用于矢量推进螺旋桨的电动推杆装置的制作方法

本发明涉及一种电动推杆装置，更特别地说，是指适用于无人飞行器（如飞艇、系留飞艇或无人机）的一种用于矢量推进螺旋桨的电动推杆装置。

背景技术：

1、如飞艇、系留飞艇或无人机等的无人飞行器一般包括有机体、动力装置、飞行控制系统等。所述飞行控制系统又包括有任务设备分系统、测控与信息传输分系统、指挥控制分系统、发射与回收分系统和保障与维修分系统等。无人飞行器通常采用燃油活塞发动机、螺旋桨、喷气发动机或者无刷电动机作为动力装置。

2、在无人飞行器的技术领域中，矢量推进技术广泛应用于各种设备中。由于飞行环境情况复杂，对无人飞行器（如飞艇、系留飞艇或无人机）的动力装置的性能要求极高，理想的推杆装置应能完成矢量推进螺旋桨的翼面的升力在前进方向的分量，而在旋转方向的分量就是该螺旋桨须克服的转矩力。

3、《机械传动》在2015年第39卷第3期第181-186页中公开了“电动缸的研究现状与发展趋势”，作者：陈超，赵升吨，崔敏超，蔡后勇，李雪。文中首先介绍了电动缸的特点及性能要求，并列举了部分电动缸的应用场合。又从国外和国内两方面对电动缸的研究现状进行了介绍，并阐述了目前电动缸的常见结构。最后，对电动缸的发展趋势进行了展望。

4、电动推杆是一种将电机的旋转运动通过机械传动转化为推杆往复直线运动的电力驱动装置。电动推杆最初是通过简单的开关式驱动来控制电动推杆的运行，近年来也出现了采用pwm技术的调速控制，如推进、停止、收缩及速度控制等。然而，无人飞行器上的传统电动推杆装置在螺旋桨旋转产生的震动环境下，控制精度较低，又由于刚性连接和材料疲劳问题，经常会出现结构疲劳破坏的情况。此外，现有技术中的推杆螺母通常采用尼龙材质，润滑性能虽好但材料疲劳强度较低。

5、因此，如何设计一种能在矢量推进螺旋桨旋转产生的震动环境下稳定运行，且能有效防止结构疲劳破坏的电动推杆装置，是当前亟待解决的问题。

技术实现思路

1、本发明设计的一种用于矢量推进螺旋桨的电动推杆装置，该电动推杆装置应用于无人飞行器上。所述无人飞行器可以是飞艇、系留飞艇或无人机。

2、本发明的电动推杆装置所需要解决的技术问题是，一方面无人飞行器在前进方向时矢量推进螺旋桨的翼面升力要大和转矩力要小，以此使螺旋桨供给的动力大，完成无人飞行器的长续行。另一方面在矢量推进螺旋桨工作状态下旋转产生的震动状况下能稳定运行，且能有效防止结构疲劳破坏。

3、本发明的电动推杆装置，包括有：

4、第一支撑架（1），用于支撑电动推杆执行组件；

5、第二支撑架（3），一方面用于固定后端盖（9），另一方面用于完成电机（15）的安装；

6、所述电动推杆执行组件由柔性连接器（10）、轴承（14）、转接杆（7）、丝杆（2）、丝杆螺母（4）和丝杠套管（5）。

7、通过电机（15）带动丝杠（2）转动，使得丝杠（2）上的丝杠螺母（4）推动丝杠套管（5）向矢量推进螺旋桨（100）的转接头（100b）端运动，最终使旋转摇臂（100a）在有效旋转角度（0度～90度）范围内摆动。转接头（100b）与旋转摇臂（100a）为转动副连接，转接头（100b）的另一端安装在前帽（8）中，前帽（8）的另一端与丝杠套管（5）连接。

8、当电机（15）通过丝杆（2）带动丝杠套管（5）作直线运动时，将将直线行程转化为摇臂旋转角度，两者满足关系为，为旋转摇臂旋转轴心点到推杆杆端连接孔中心点的距离。

9、进一步，两个位置开关（16a、16b）分别安装在第一支撑架（1）的两端，黄铜材质的丝杆螺母（4）在行程两端时触发位置开关，使电机（15）断电，防止阻转电流过大损坏电机（15）。

10、进一步，电阻尺（13）用以监控黄铜材质的丝杆螺母（4）的实时运动位置。

11、所述电机（15）是电动推杆装置的主要动力源，负责提供旋转动力；柔性连接器（7）是连接电机（15）和丝杆（2）的部件，其主要作用是吸收螺旋桨旋转产生的震动，保护电机（15）和丝杆（2）不受震动影响；丝杆（2）是传递旋转动力的部件，其旋转带动丝杆螺母（4）和丝杠套管（5）做直线运动；黄铜材质的丝杆螺母（4）具有优良的耐磨性和抗疲劳性，能够保证电动推杆装置的稳定运行。

12、进一步的，电机（15）通过柔性连接器（10）与丝杆（2）连接，当电机（15）启动时，其产生的旋转动力通过柔性连接器（10）传递至丝杆（2），使丝杆（2）旋转，同时柔性连接器（10）隔绝了有螺旋桨转动产生并传递至丝杆（2）的震动，保护了电机（15）。

13、更进一步的，旋转的丝杆（2）带动丝杆螺母（4）与丝杠套管（5）在直线方向上进行往复运动，实现电动推杆的直线伸缩动作。丝杆螺母（4）采用黄铜材质，保证丝杆（2）旋转过程中与丝杆螺母（4）之间的润滑性、耐磨性以及抗疲劳性，进而满足电动推杆装置稳定性和可靠性的运行要求。

14、本发明电动推杆装置产生的技术效果在于：

15、(1)本发明电动推杆装置在电机（15）与丝杠（2）之间通过柔性连接器（10）来安装，有效吸收螺旋桨旋转产生的震动和冲击，降低了对电机的直接影响，提高了电机的使用寿命。

16、(2)本发明电动推杆装置中的丝杆螺母（4）采用黄铜材料加工制作，现有技术中推杆螺母通常采用尼龙材料，其断裂强度在50mpa～80mpa，而黄铜断裂强度大于440mpa，相对于尼龙提高5～10倍，因此黄铜螺母在保证耐磨性和自润滑性的同时还具有更加优异的抗疲劳性，能够保证装置在长期螺旋桨震动环境中的稳定性和可靠性。

17、(3)本发明电动推杆装置中的外部框架组件采用分离部件设计，一方面降低了加工成本，另一方面也有利于内部电动推杆执行组件的装配。

18、(4)本发明电动推杆装置采用外部框架组件与内部电动推杆执行组件分开设计，有利于装配、更换、维修。

技术特征：

1.一种用于矢量推进螺旋桨的电动推杆装置，电动推杆装置（200）安装在矢量推进螺旋桨（100）与固定座（300）之间；电动推杆装置（200）是为矢量推进螺旋桨（100）提供推力的；其特征在于：电动推杆装置（200）中电机（15）的输出轴与丝杠（2）的一端之间连接柔性连接器（10），连接的柔性连接器（10）用于减小螺旋桨高速转动时传递给电机（15）的震动；丝杠（2）上动连接有丝杆螺母（4）；丝杆螺母（4）的连接段（4d）上固定连接有丝杠套管（5）；性连接器（10）的前端是用于与丝杠（2）的丝杠开口（2b）连接的j插锁（10b）；柔性连接器（10）的后端是j连接段（10a），j连接段（10a）的j盲孔（10e）中放置电机（15）的输出轴，并用销钉穿过通孔使电机（15）的输出轴与柔性连接器（10）的后端固定。

2.根据权利要求1所述的用于矢量推进螺旋桨的电动推杆装置，其特征在于：通过电机（15）带动丝杠（2）转动，使得丝杠（2）上的丝杠螺母（4）推动丝杠套管（5）向矢量推进螺旋桨（100）的转接头（100b）端运动，最终使旋转摇臂（100a）在有效旋转角度内摆动；转接头（100b）与旋转摇臂（100a）为转动副连接，转接头（100b）的另一端安装在前帽（8）中，前帽（8）的另一端与丝杠套管（5）连接；电机（15）通过丝杆（2）带动丝杠套管（5）作直线运动时，将直线行程转化为摇臂旋转角度，两者满足关系为，为旋转摇臂旋转轴心点到推杆杆端连接孔中心点的距离。

3.根据权利要求1所述的用于矢量推进螺旋桨的电动推杆装置，其特征在于：电动推杆装置（200）还没有分体设计的框架组件与电动推杆执行组件；框架组件从左至右装配为后端盖（9）、第二支撑架（3）、垫片（12）、第一支撑架（1）、前端盖（6）和前帽（8）；第一支撑架（1）的上方相对安装有用于限制丝杆螺母（4a）开始位置与结束位置的位置开关（16a）与b位置开关（16b）；第一支撑架（1）的下方安装有用于实时读取丝杆螺母（4a）行程的电阻尺（13）；电动推杆的执行组件从左至右装配为柔性连接器（10）、轴承（14）、转接杆（7）、丝杆（2）、丝杆螺母（4）和丝杠套管（5）。

4.根据权利要求1所述的用于矢量推进螺旋桨的电动推杆装置，其特征在于：丝杆螺母（4）与丝杆（2）形成的是滚珠在丝杆（2）滚动的直线导轨运动。

5.根据权利要求1所述的用于矢量推进螺旋桨的电动推杆装置，其特征在于：电动推杆的执行组件能够适于－30℃～80℃的环境工作温度。

6.根据权利要求1所述的用于矢量推进螺旋桨的电动推杆装置，其特征在于：丝杆螺母（4）选用承载断裂强度大于440mpa的材料加工。

7.根据权利要求1所述的用于矢量推进螺旋桨的电动推杆装置，其特征在于：丝杆螺母（4）选用黄铜材料加工。

8.根据权利要求1所述的用于矢量推进螺旋桨的电动推杆装置，其特征在于：柔性连接器（10）、丝杠（2）和丝杠套管（5）选用铝合金加工。

技术总结本发明公开了一种用于矢量推进螺旋桨的电动推杆装置，该电动推杆装置安装在矢量推进螺旋桨与固定座之间；电动推杆装置是为矢量推进螺旋桨提供推力的；电动推杆装置中电机的输出轴与丝杠的一端之间连接柔性连接器，连接的柔性连接器用于减小螺旋桨高速转动时传递给电机的震动；通过柔性连接器将电机产生的动力传递至丝杆，且使丝杆上的丝杆螺母滚动旋转；进而丝杆螺母推动丝杠套管往复运动完成电动推杆直线伸缩动作。外部框架与内部执行组件的分离设计，使得电动推杆装置能够在螺旋桨旋转产生的震动环境下稳定运行，有效防止结构疲劳破坏，提高了设备的耐用性和稳定性。技术研发人员：王飞越,李鑫,谷小开受保护的技术使用者：河南中原空天创新科技有限公司技术研发日：技术公布日：2025/1/6