一种弹载光电用大角度偏置转动机构的制作方法

1.本发明属于弹载光电探测设备领域，具体涉及一种弹载光电用大角度偏置转动机构。


背景技术：

2.随着技术的发展和战技指标的需要，对弹载设备性能、尺寸和重量都提出了严格的要求，需要弹载设备内有效载荷体积越来越大，而弹载设备整体尺寸和转动位置是固定的，故而其他结构尺寸需要实现小型化。目前，传统的弹载设备驱动轴系尺寸往往较大，会占用较大的空间，影响有效载荷的转动范围。
3.本发明提供了一种两轴偏置转动机构，减小了轴系在有效载荷转动区域的占用空间，使弹载设备内有效载荷空间增大，同时也增大了有效载荷转动角度。


技术实现要素：

4.要解决的技术问题：
5.为了避免现有技术的不足之处，本发明提供一种弹载光电用大角度偏置转动机构，为弹载光电探测器提供航向和俯仰两个方向角度调节功能，满足在小空间内大尺寸光电探测器的转动角度需求。
6.本发明的技术方案是：一种弹载光电用大角度偏置转动机构，包括光学外罩以及安装于其内的光学部件、偏航转动部件、俯仰转动部件，所述光学部件的下方安装有偏航转动部件、俯仰转动部件，光学部件与偏航转动部件之间、偏航转动部件与俯仰转动部件之间均为转动连接；控制偏航转动部件、俯仰转动部件分别绕其安装轴转动，两者的安装轴过同一球心，从而带动光学部件完成航向和俯仰两个方向的角度调节。
7.本发明的进一步技术方案是：所述光学部件的相对两侧对称设置有第一安装轴，分别与偏航转动部件转动连接；其中一侧第一安装轴上同轴安装有半齿轮。
8.本发明的进一步技术方案是：所述偏航转动部件包括偏航电机齿轮组和偏航框架；所述偏航框架为环形结构，其相对两侧环面上对称开有第一安装孔，分别通过轴承与光学部件两侧的第一安装轴转动连接，其一侧第一安装孔下方开有第一通孔，电机输出轴穿过第一通孔与偏航电机齿轮组同轴连接；所述偏航电机齿轮组的齿轮部分与光学部件的半齿轮啮合，通过电机驱动偏航电机齿轮组转动，进而由半齿轮带动第一安装轴转动，实现光学部件的航向角度调整；
9.所述偏航框架的环面外侧上对称设置有两个第二安装轴，所述第二安装轴的轴向垂直于第一安装孔的轴向，且第二安装轴和第一安装孔的中心轴过同一点；其中一侧第二安装轴的下方弧面轮缘上设置有齿。
10.本发明的进一步技术方案是：所述第二安装轴的下方弧面轮缘与第二安装轴同轴。
11.本发明的进一步技术方案是：所述偏航电机齿轮组包括偏航电机输出轴、偏航衬
套和偏航齿轮，偏航齿轮同轴固定于偏航电机输出轴的头部，偏航衬套同轴套装于偏航电机输出轴的外周面；所述偏航电机输出轴通过偏航衬套与第一通孔转动连接，所述第一通孔的外侧同轴安装有偏航电机固定环，用于偏航衬套的轴向限位。
12.本发明的进一步技术方案是：所述偏航电机固定环通过多个沿周向设置的偏航固定螺钉固定于第一通孔的外侧壁面上。
13.本发明的进一步技术方案是：所述偏航框架的环形截面为正方形，第一安装孔和第二安装轴分别设置于正方形四个边的中心线上。
14.本发明的进一步技术方案是：所述俯仰转动部件包括俯仰电机齿轮组和俯仰框架；所述俯仰框架为底座上设置有两个平行凸耳的结构，两个凸耳上端同轴开有第二安装孔，分别通过轴承与偏航框架的两个第二安装轴转动连接，其一侧第二安装孔的下方开有第二通孔，电机输出轴穿过第二通孔与俯仰电机齿轮组同轴连接；所述俯仰电机齿轮组的齿轮部分与偏航框架的弧面轮缘上的齿啮合，通过电机驱动俯仰电机齿轮组转动，进而由弧面轮缘上的齿带动偏航框架绕第二安装轴转动，实现光学部件的俯仰角度调整。
15.本发明的进一步技术方案是：所述俯仰电机齿轮组包括俯仰电机输出轴、俯仰衬套和俯仰齿轮，俯仰齿轮同轴固定于俯仰电机输出轴的头部，俯仰衬套同轴套装于俯仰电机输出轴的外周面；所述俯仰电机输出轴通过俯仰衬套与第二通孔转动连接，所述第二通孔的外侧同轴安装有俯仰电机固定环，用于俯仰衬套的轴向限位。
16.本发明的进一步技术方案是：所述俯仰电机固定环通过沿周向设置的俯仰固定螺钉固定于第二通孔的外侧壁面上。
17.本发明的进一步技术方案是：所述光学外罩为一端开口的壳体结构，其封闭端为半球壳体，开口端固定于所述俯仰框架的底座外周面；
18.所述封闭端的半球球心与第一安装轴、第二安装轴的中心轴交点重合，从而保证所述光学部件始终绕光学外罩的球心转动。
19.有益效果
20.本发明的有益效果在于：本发明采用齿轮传动实现航向和俯仰两个方向的角度调节功能，其中光学部件和偏航转动部件能够相对转动，同时偏航转动部件和俯仰转动部件也能够相对转动，从而实现光电探测器在连续不同空间角度的连续转动，满足其跟踪和捕获目标的功能。该结构简单可靠，偏轴设计轴系空间占用小，光电载荷体积大，转动角度大。
21.将所述偏航电机齿轮组设置于偏航框架的转轴下方，俯仰电机齿轮组设置于俯仰框架的转轴下方，因此偏航电机齿轮组和俯仰电机齿轮组均不占用光学部件的转动空间，从而光学部件能够大角度自由转动。
22.将齿轮传动应用与弹载光电探测器的航向和俯仰两个方向角度调节，其结构紧凑的优势能够满足弹载设备整体小型化的要求，且齿轮传动的传动效率高、传动平稳，保证了航向和俯仰角度调节的可靠性，并且保证了使用寿命。
附图说明
23.图1是本发明一种弹载光电用大角度偏置转动机构的爆炸示意图；
24.图2是本发明一种弹载光电用大角度偏置转动机构中偏航转动部件的爆炸示意图；
25.图3是本发明一种弹载光电用大角度偏置转动机构中偏航转动部件的局部剖面示意图；
26.图4是本发明一种弹载光电用大角度偏置转动机构中俯仰转动部件的爆炸示意图；
27.图5是本发明一种弹载光电用大角度偏置转动机构中俯仰转动部件的局部剖面示意图；
28.图6是本发明一种弹载光电用大角度偏置转动机构中光学部件与偏航转动部件啮合传动的剖面示意图；
29.图7是本发明一种弹载光电用大角度偏置转动机构中偏航转动部件和俯仰转动部件啮合传动的剖面示意图。
30.附图标记说明：10-光学外罩、20-光学部件、30-偏航转动部件、40-俯仰转动部件；31-偏航固定螺钉、32-偏航电机固定环、33-偏航电机齿轮组、34-第一偏航轴承、35-偏航框架、36-第二偏航轴承；41-俯仰固定螺钉、42-俯仰电机固定环、43-俯仰电机齿轮组、44-第一俯仰轴承、45-俯仰框架、46-第二俯仰轴承。
具体实施方式
31.下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
32.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
33.参照图1、6、图所示，本实施例一种弹载光电用大角度偏置转动机构包括光学外罩10、光学部件20、偏航转动部件30、俯仰转动部件40；光学外罩10为一端开口的壳体结构，其封闭端为半球壳体，开口端固定于俯仰转动部件40的俯仰框架底座外周面。
34.所述光学外罩10安装在俯仰转动部件40上，光学部件20安装在偏航转动部件30上，光学部件20能够相对偏航转动部件30绕光学外罩10的球心转动，偏航转动部件30安装在俯仰转动部件40上，偏航转动部件30能够相对俯仰转动部件40绕光学外罩10的球心转动，从而光学部件20能够相对俯仰转动部件40绕光学外罩10的球心相对转动。
35.所述光学部件20的相对两侧对称设置有第一安装轴，分别与偏航转动部件30转动连接；其中一侧第一安装轴上同轴安装有半齿轮。
36.参照图2、3、6、7所示，偏航转动部件30包括偏航固定螺钉31、偏航电机固定环32、偏航电机齿轮组33、第一偏航轴承34、偏航框架35、第二偏航轴承36。所述偏航框架35为环形结构，其相对两侧环面上对称开有第一安装孔，分别通过第一偏航轴承34、第二偏航轴承36与光学部件20两侧的第一安装轴转动连接，其一侧第一安装孔下方开有第一通孔，电机输出轴穿过第一通孔与偏航电机齿轮组33同轴连接；所述偏航电机齿轮组33的齿轮部分与光学部件的半齿轮啮合，通过电机驱动偏航电机齿轮组转动，进而由半齿轮带动第一安装轴转动，实现光学部件的航向角度调整；其中半齿轮的齿数可以根据限位角度进行调节。所
述偏航框架35的环面外侧上对称设置有两个第二安装轴，所述第二安装轴的轴向垂直于第一安装孔的轴向，且第二安装轴和第一安装孔的中心轴过同一点；其中一侧第二安装轴的下方弧面轮缘上设置有齿。所述第二安装轴的下方弧面轮缘与第二安装轴同轴。
37.优选的，所述偏航框架35的环形截面为正方形，第一安装孔和第二安装轴分别设置于正方形四个边的中心线上。
38.偏航电机齿轮组33通过偏航电机固定环32固定在偏航框架35上，偏航电机固定环32通过偏航固定螺钉31固定在偏航框架35上，保证偏航电机齿轮组33上的齿轮能够绕安装轴自由转动。第一偏航轴承34和第二偏航轴承36安装于偏航框架35上，光学部件20通过第一偏航轴承34和第二偏航轴承36安装在偏航转动部件30上。
39.所述偏航电机齿轮组33包括偏航电机输出轴、偏航衬套和偏航齿轮，偏航齿轮同轴固定于偏航电机输出轴的头部，偏航衬套同轴套装于偏航电机输出轴的外周面；所述偏航电机输出轴通过偏航衬套与第一通孔转动连接，所述第一通孔的外侧同轴安装有偏航电机固定环，用于偏航衬套的轴向限位。
40.参照图4、5、6、7所示，俯仰转动部件40包括俯仰固定螺钉41、俯仰电机固定环42、俯仰电机齿轮组43、第一俯仰轴承44、俯仰框架45、第二俯仰轴承46。所述俯仰框架45为底座上设置有两个平行凸耳的结构，两个凸耳上端同轴开有第二安装孔，分别通过第一俯仰轴承44、第二俯仰轴承46与偏航框架35的两个第二安装轴转动连接，其一侧第二安装孔的下方开有第二通孔，电机输出轴穿过第二通孔与俯仰电机齿轮组43同轴连接；所述俯仰电机齿轮组43的齿轮部分与偏航框架35的弧面轮缘上的齿啮合，通过电机驱动俯仰电机齿轮组43转动，进而由弧面轮缘上的齿带动偏航框架35绕第二安装轴转动，实现光学部件的俯仰角度调整；其中半齿轮的齿数可以根据限位角度进行调节。
41.俯仰电机齿轮组43通过俯仰电机固定环42固定在俯仰框架45上，俯仰电机固定环42通过俯仰固定螺钉41固定在俯仰框架45上，保证俯仰电机齿轮组43上的齿轮能够绕安装轴自由转动。第一俯仰轴承44和第二俯仰轴承46安装于俯仰框架45上，偏航转动部件30通过第一俯仰轴承44和第二俯仰轴承46安装在俯仰转动部件40上。
42.所述俯仰电机齿轮组43包括俯仰电机输出轴、俯仰衬套和俯仰齿轮，俯仰齿轮同轴固定于俯仰电机输出轴的头部，俯仰衬套同轴套装于俯仰电机输出轴的外周面；所述俯仰电机输出轴通过俯仰衬套与第二通孔转动连接，所述第二通孔的外侧同轴安装有俯仰电机固定环，用于俯仰衬套的轴向限位。
43.由于弹载设备中，光学外罩是固定不动的，光学外罩往往参与光电载荷的成像，因此光电载荷的回转中心要保证在光学外罩的球心位置。本发明中第一偏航轴承34、第二偏航轴承36的中心轴与第一俯仰轴承44、第二俯仰轴承46的中心轴相交，该交点与光学外罩10的球心重合，从而保证了光学部件20始终绕光学外罩10的球心进行转动。
44.在弹载设备中，光电载荷的转动角度往往受限于两侧的轴系结构，力矩较大的电机结构占用空间大，使得光电载荷转动受限。本发明中偏航电机齿轮组33在偏航框架35转轴下方，俯仰电机齿轮组43在俯仰框架45转轴下方，偏航电机齿轮组33和俯仰电机齿轮组43均不占用光学部件20转动空间，从而光学部件20能够大角度自由转动。
45.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨
的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。