1.一种基于环面蜗杆传动的折叠机构，其特征在于：包括通过花键轴串联的两个独立
所述独立单机至少包括动力输入机构和动力输出机构，所述动力输出机构包括传动连
接的蜗轮和蜗杆，所述动力输入机构至少经过一次增矩将动力输入至蜗杆并由蜗轮将动力
所述动力输入机构与动力输出机构并行安装，以使得动力输入机构的输出轴轴线平行
于蜗杆轴线，以使得增矩后将动力输出的输出轴输出扭矩的方向与蜗杆输出扭矩的方向相
所述花键轴连接两个所述独立单机各自的蜗轮，并进行冗余的动力驱动与运动传递。
2.根据权利要求1所述的基于环面蜗杆传动的折叠机构，其特征在于：所述独立单机还
包括外罩于蜗杆传动副形成保持架的箱体，所述花键轴转动配合的支撑于箱体，两个所述
3.根据权利要求1所述的基于环面蜗杆传动的折叠机构，其特征在于：所述动力输入机
所述第一减速器由动力输入端提供动力驱动，且第一减速器的动力输出轴通过传动组
4.根据权利要求3所述的基于环面蜗杆传动的折叠机构，其特征在于：所述传动组件包
所述第一传动齿安装于第一减速器的动力输出轴，所述第二传动齿安装于蜗杆，所述
5.根据权利要求4所述的基于环面蜗杆传动的折叠机构，其特征在于：所述第一传动
齿、中间齿和第二传动齿轴线平行的传动连接，所述第二传动齿齿数＞中间齿齿数≥第一
6.根据权利要求5所述的基于环面蜗杆传动的折叠机构，其特征在于：所述动力输入机
构还包括与第一减速器同轴设置的电机，所述电机的输入端将动力输入至第一减速器，通
过第一减速器增矩后将动力通过传动组件二次增矩后输入至蜗杆并由蜗轮将动力输出。
7.根据权利要求6所述的基于环面蜗杆传动的折叠机构，其特征在于：所述箱体上具有
所述箱体靠近蜗杆输入端的一侧形成有安装臂，所述安装臂沿花键轴轴向方向背离花
键轴的连接端延伸形成，以使得箱体沿轴向的水平截面呈“L”形；所述第一减速器固定于安
所述蜗杆和第一减速器的输出轴均伸出所述安装臂并通过传动组件传动连接，所述安
所述箱体上连接有用于安装电机和第一减速器的电机安装架，所述电机安装架平行于
安装臂，以使得减速器垂直于沿花键轴轴向方向的两端分别固定于电机安装架和安装臂。
8.根据权利要求6所述的基于环面蜗杆传动的折叠机构，其特征在于：所述安装臂上形
成有用于安装传动组件的前安装半腔，所述基座上具有扣合于前安装半腔并与前安装半腔
9.根据权利要求6所述的基于环面蜗杆传动的折叠机构，其特征在于：所述基座上还具
有平行于花键轴轴向方向的延伸臂，所述延伸臂形成对相邻独立单机的蜗杆端盖的遮挡，
10.根据权利要求9所述的基于环面蜗杆传动的折叠机构，其特征在于：所述电机安装
架上设置有用于调整电机安装孔的第一垫片，所述支承块上设置有用于调整支撑块与蜗杆
本发明涉及运动与动力传递领域，具体涉及一种基于环面蜗杆传动的折叠 机构。
减速器作为一种运动与动力传递的精密机械机构，被广泛应用于航空航天、 智能
制造、医疗健康等领域，传统减速器主要为多级圆柱齿轮减速或单级圆柱 TI蜗杆减速，其
中多级圆柱齿轮减速存在体积大、传动比小、不能自锁等弊端， 而单级圆柱TI蜗杆减速由
于同时啮合齿对数少，存在承载能力低等弊端，同时 传统减速器与电机的连接方式为同轴
串联，动力源及传动机构仅设计为一组， 存在安装空间大、安全性低等弊端，随着各行各业
不断发展，尤其是航空航天 等领域对重量、体积以及承载能力提出了越来越高的要求，现
有传统减速器已 经不能够再满足以上高性能需求，尤其是应用于折叠组件中的减速器，无
有鉴于此，本发明的目的是克服现有技术中的缺陷，提供基于环面蜗杆传 动的折
(L‑左侧单机和R‑右侧单机)，两个所述独立单机输出的扭矩方向相反； 所述独立单机至少
包括动力输入机构和动力输出机构，本方案中所述动力输出 机构包括传动连接的渐开线
斜齿圆柱齿轮(后续简称蜗轮)和渐开面包络环面 蜗杆(后续简称TI蜗杆)，所述动力输入
机构至少经过一次增矩将动力输入至 TI蜗杆并由蜗轮将动力输出；所述动力输入机构与
动力输出机构并行安装，以 使得动力输入机构的输出轴轴线平行于TI蜗杆轴线，以使得增
矩后将动力输出 的输出轴输出扭矩的方向与TI蜗杆输出扭矩的方向相同；花键轴连接两
个所述 独立单机各自的蜗轮，并进行冗余的动力驱动与运动传递。本方案采用两个独 立
单机通过花键轴串联的方式构成冗余驱动形式的折叠结构，两个单机独立运 动，并且使用
时对同一运动目标进行共同驱动，可适用于小体积大扭矩的构造 之中，并且其中一个单机
工作失效后不影响另外一个单机的正常工作，大大提 高了整机工作的可靠性与安全性，并
且动力输入机构与动力输出机构并行安装， 所述的并行安装即为不同时串联于同一输出
轴而是以错开并平行的方式排布， 以降低安装空间，所述动力输入机构至少经过一次增矩
将动力输入至TI蜗杆并 由蜗轮将动力输出，且增矩后将动力输出的输出轴输出扭矩的方
向与TI蜗杆输 出扭矩的方向相同，采用增矩的动力输入端连接蜗轮蜗杆配合传动的方式，
使 得独立单机即具备自锁的功能，并且失效时处于自锁状态，不仅能够起到增矩 作用，还
可以提高整体结构的安全性，以及折叠机构的正常运作，满足小体积 且高扭矩的特性，能
进一步，所述独立单机还包括外罩于TI蜗杆传动副(至少包括蜗轮与TI蜗 杆)形
成保持架的箱体，所述花键轴转动配合的支撑于箱体，两个所述独立单 机的其中一个固定
于预设位置。其中箱体等不需特殊材质制造的结构均采用钛 合金制造，大大降低整体重
量，以提高应用价值，本方案中，两个所述独立单 机中心对称布置，且其中一个固定于预设
位置，提高整体折叠机构运作的效率， 每个独立单机上均连接有各自的驱动板，由于两个
所述独立单机输出的扭矩方 向相反使得各自对应驱动的两个驱动板相对的运动，并且两
个驱动板各自的转 动角度介于0‑180°，使得折叠机构共分如下两个状态：
①冗余正常工作状态：当左右两个单机均可正常工作时，A端和B端同时以 ω角速
度相对展开或折叠1/2工作角度，整机展开折叠的速度为2ω，工作效率 高，如图13所示；
②单机失效工作状态：当左右两个单机的其中一个单机工作失效(假定为A 端L‑
左侧单机失效，例如卡齿等失效情况)，并且失效后的A端单机为锁死状态， 则仅B端单机以
ω角速度进行展开或折叠运动，B端单机旋转整个工作角度，整 机展开折叠的速度为ω，是
冗余正常工作状态时的0.5倍，工作效率较低，但也 可在规定时间内完成指定的运动，如图
进一步，所述动力输入机构至少包括第一减速器(行星减速器)和传动组 件(惰轮
组)；所述第一减速器由动力输入端提供动力驱动，且第一减速器的 动力输出轴通过传动
组件将动力输出至TI蜗杆，从而驱动蜗轮将动力输出。所 述第一减速器为行星减速器，具
有体积小、重量轻、承载能力高，使用寿命长、 运转平稳、噪声低等优点，当然动力输入机构
还可以为其他增矩的结构，以起 到至少经过一次增矩传入至TI蜗杆，提高蜗轮的输出扭
矩，在此不再赘述，本 方案在有限的空间内将行星减速器与TI蜗杆传动副结构并行安装并
传动结合， 使得提高单机整体结构输出端输出的扭矩得到大幅度提升；所述传动组件为惰
轮组，也即主要作用在于改变从动轮的转向、增加传动距离、调整压力角等， 惰轮是起过渡
作用的轮系零件，不会改变传动关系，是为了使轮系受力更加合 理或者满足整个传动系统
布置；它的作用只是改变转向，并不能改变传动比， 通过惰轮可以延长轴距，它的齿数多少
对传动比数值大小没有影响，但对末轮 的转向将产生影响，它是不做功的轮子，有一定的
进一步，所述传动组件包括第一传动齿(小齿轮)、中间齿(惰轮)和第 二传动齿
(大齿轮)；所述第一传动齿安装于第一减速器的动力输出轴，所述 第二传动齿安装于TI蜗
杆，所述第一传动齿和第二传动齿通过中间齿传动连接。 传动组件中仅包括分别对应连接
第一减速器的动力输出轴和TI蜗杆的第一传动 齿和第二传动齿，和用于使第一传动齿和
第二传动齿转向一致的中间齿，结构 简单紧凑传动效率高，降低传动过程中的容错系数，
并且三者形成惰轮组，实 现扭矩的传递，并在惰轮组传力过程中起到二次增扭的效果。
进一步，所述第一传动齿、中间齿和第二传动齿轴线平行的传动连接，所 述第二
传动齿齿数＞中间齿齿数≥第一传动齿齿数。更为具体的第一传动齿与 中间齿的传动比
为1:1，第一传动齿与第二传动齿的传动比介于1.1‑1.3之间， 优选的第一传动齿与第二传
动齿的传动比为19:17，选用传动比1:1的第一传动 齿齿数和中间齿齿数可最大化、最便
捷、效率更高的将扭矩传递，并且第一传 动齿与第二传动齿的传动比大于1，使得传动组件
又进行一次增矩将力输入至TI 蜗杆，并且传动组件结构的便捷性，在降低结构空间的同
进一步，所述动力输入机构还包括与第一减速器同轴设置的电机(伺服电 机)，所
述电机的输入端将动力输入至第一减速器，通过第一减速器增矩后将 动力通过传动组件
二次增矩后输入至TI蜗杆并由蜗轮将动力输出。如图所示， 伺服电机和行星减速器同轴安
装，并同时与TI蜗杆并行安装，提高结构紧凑性， 节省安装空间，同时提高输出扭矩的效
进一步，所述箱体上具有将蜗轮封闭于箱体的蜗轮端盖和将TI蜗杆封闭于 箱体
的蜗杆端盖；所述箱体靠近TI蜗杆输入端的一侧形成有安装臂，所述安装 臂沿花键轴轴向
方向背离花键轴的连接端延伸形成，以使得箱体沿轴向的水平 截面呈“L”形；所述第一减
速器固定于安装臂，且位于“L”形的夹角内侧； 所述TI蜗杆和第一减速器的输出轴均伸出
所述安装臂，并通过传动组件传动连 接，所述安装臂通过基座封闭，且所述基座上具有安
装孔；所述箱体上连接有 用于安装伺服电机和第一减速器的电机安装架，所述电机安装架
平行于安装臂， 以使得减速器垂直于沿花键轴轴向方向的两端分别固定于电机安装架和
安装 臂。如图所示的，安装臂与箱体呈“L”形，并且伺服电机和行星减速器安装于 “L”形的
夹角内侧，并且伺服电机和行星减速器位于整体结构的底部与TI蜗杆 大致位于同一平面，
进一步，所述安装臂上形成有用于安装传动组件的前安装半腔，所述基座 上具有
扣合于前安装半腔并与前安装半腔形成安装腔的后安装半腔；所述基座 上具有平行于TI
蜗杆轴向方向的支臂，所述安装孔位于支臂上。前安装半腔和 后安装半腔的结合方式有利
于对传动组件的安装，并且拆装便捷，并且形成腔 室的结构更有利于提高基座的结构强
进一步，所述基座上还具有平行于花键轴轴向方向的延伸臂，所述延伸臂 形成对
相邻独立单机的蜗杆端盖的遮挡，所述延伸臂和相邻独立单机的蜗杆端 盖之间设置有支
承块。支承块结构的布置有利于提高两个独立电机的支撑性和 使用性，确保与蜗杆端盖的
展开支撑精密贴合，实现预定角度(例如180°)的 展开，用于承受展开力从而保护减速器齿
进一步，所述电机安装架上设置有用于调整电机安装孔的第一垫片，所述 支承块
上设置有用于调整支撑块与蜗杆端盖支承面位置的第二垫片。第一垫片 和第二垫片的作
进一步，本方案中需要进行润滑及密封的位置均通过o形密封圈进行脂润 滑密
封,如蜗轮端盖和蜗杆端盖与箱体之间、花键轴端盖与蜗轮端盖、箱体与基 座之间等位置；
采用固定连接的方式固定的位置均具有防松措施，如本方案中 采用的螺栓连接以及螺钉
本发明的有益效果是：本发明公开的一种基于环面蜗杆传动的折叠机构， 两个独
立单机通过花键轴串联的方式构成冗余驱动形式的折叠结构，两个单机 独立运动，并且对
同一运动目标进行共同驱动，其中一个单机工作失效后不影 响另外一个单机的正常工作，
大大提高了整机工作的可靠性与安全性，并且动 力输入机构与动力输出机构并行安装，所
述的并行安装即为不同时串联于同一 输出轴而是以错开并平行的方式排布，以降低安装
空间，所述动力输入机构至 少经过一次增矩将动力输入至TI蜗杆并由蜗轮将动力输出，且
增矩后将动力输 出的输出轴输出扭矩的方向与TI蜗杆输出扭矩的方向相同，采用增矩的
动力输 入端连接TI蜗杆传动副配合传动的方式，使得独立单机即具备自锁的功能，并 且
失效时处于自锁状态，不仅能够起到增矩作用，还可以提高整体结构的安全 性，以及折叠
机构的正常运作，满足小体积且高扭矩的特性，能够应用于航空 航天等高性能需求的领
如图所示，本实施例中的基于环面蜗杆传动的折叠机构包括通过花键轴12 串联
的两个独立单机(L‑左侧单机和R‑右侧单机)，两个所述独立单机输出的 扭矩方向相反；所
述独立单机至少包括动力输入机构和动力输出机构，本方案 中所述动力输出机构包括传
动连接的渐开线斜齿圆柱齿轮(后续简称蜗轮10) 和渐开面包络环面蜗杆(后续简称TI蜗
杆11)，所述动力输入机构至少经过一 次增矩将动力输入至TI蜗杆11并由蜗轮10将动力输
出；所述动力输入机构与动 力输出机构并行安装，以使得动力输入机构的输出轴轴线轴线， 以使得增矩后将动力输出的输出轴输出扭矩的方向与TI蜗杆11输出扭
矩的方向 相同；花键轴12连接两个所述独立单机各自的蜗轮10，并进行冗余的动力驱动
与运动传递。如图所示，本方案采用两个独立单机通过花键轴12串联的方式构 成冗余驱动
形式的折叠结构，两个单机各自的独立运动，并且使用时对同一运 动目标进行共同驱动，
可适用于小体积大扭矩的构造之中，并且其中一个单机 工作失效后不影响另外一个单机
的正常工作，大大提高了整机工作的可靠性与 安全性，并且动力输入机构与动力输出机构
并行安装，所述的并行安装即为不 同时串联于同一输出轴而是以错开并平行的方式排布，
以降低安装空间，所述 动力输入机构至少经过一次增矩将动力输入至TI蜗杆11并由蜗轮
10将动力输 出，且增矩后将动力输出的输出轴输出扭矩的方向与TI蜗杆11输出扭矩的方
向 相同，采用增矩的动力输入端连接蜗轮10蜗杆配合传动的方式，使得独立单机 即具备
自锁的功能，并且失效时处于自锁状态，不仅能够起到增矩作用，还可 以提高整体结构的
安全性，以及折叠机构的正常运作，满足小体积且高扭矩的 特性，能够应用于航空航天等
本实施例中，所述独立单机还包括外罩于TI蜗杆11传动副(至少包括蜗轮 10与TI
蜗杆11)形成保持架的箱体2，所述花键轴12转动配合的支撑于箱体2， 两个所述独立单机
的其中一个固定于预设位置。其中箱体2等不需特殊材质制造 的结构均采用钛合金制造，
大大降低整体重量，以提高应用价值，本方案中， 两个所述独立单机中心对称布置，且其中
一个固定于预设位置，提高整体折叠 机构运作的效率，每个独立单机上均连接有各自的驱
动板(如图所示，具有A 端的驱动板A和具有B端的驱动板B)，由于两个所述独立单机输出的
扭矩方向相 反使得各自对应驱动的两个驱动板相对的运动，并且两个驱动板各自的转动
①冗余正常工作状态：当左右两个单机均可正常工作时，A端和B端同时以 ω角速
度相对展开或折叠1/2工作角度，整机展开折叠的速度为2ω，工作效率 高，如图13所示；
②单机失效工作状态：当左右两个单机的其中一个单机工作失效(假定为A 端L‑
左侧单机失效，例如卡齿等失效情况)，并且失效后的A端单机为锁死状态， 则仅B端单机以
ω角速度进行展开或折叠运动，B端单机旋转整个工作角度，整 机展开折叠的速度为ω，是
冗余正常工作状态时的0.5倍，工作效率较低，但也 可在规定时间内完成指定的运动，如图
本实施例中，所述动力输入机构至少包括第一减速器(行星减速器4)和传 动组件
(惰轮组)；所述第一减速器由动力输入端提供动力驱动，且第一减速 器的动力输出轴通过
传动组件将动力输出至TI蜗杆11，从而驱动蜗轮10将动力 输出。所述第一减速器为行星减
速器4，具有体积小、重量轻、承载能力高，使 用寿命长、运转平稳、噪声低等优点，当然动力
输入机构还可以为其他增矩的 结构，以起到至少经过一次增矩传入至TI蜗杆11，提高蜗轮
10的输出扭矩，在 此不再赘述，本方案在有限的空间内将行星减速器4与TI蜗杆11传动副
结构并行 安装并传动结合，使得提高单机整体结构输出端输出的扭矩得到大幅度提升；
所述传动组件为惰轮组，也即主要作用在于改变从动轮的转向为了使轮系受力 更加合理
本实施例中，所述传动组件包括第一传动齿(小齿轮16)、中间齿(惰轮 17)和第二
传动齿(大齿轮18)；所述第一传动齿安装于第一减速器的动力输 出轴，所述第二传动齿安
装于TI蜗杆11，所述第一传动齿和第二传动齿通过中 间齿传动连接。传动组件中仅包括分
别对应连接第一减速器的动力输出轴和TI 蜗杆11的第一传动齿和第二传动齿，和用于使
第一传动齿和第二传动齿转向一 致的中间齿，结构简单紧凑传动效率高，降低传动过程中
的容错系数，并且三 者形成惰轮组，实现扭矩的传递，并在惰轮组传力过程中还起到二次
本实施例中，所述第一传动齿、中间齿和第二传动齿轴线平行的传动连接， 所述
第二传动齿齿数＞中间齿齿数≥第一传动齿齿数。更为具体的第一传动齿 与中间齿的传
动比为1:1，第一传动齿与第二传动齿的传动比介于1.1‑1.3之间， 优选的第一传动齿与第
二传动齿的传动比为19:17，选用传动比1:1的第一传动 齿齿数和中间齿齿数可最大化、最
便捷、效率更高的将扭矩传递，并且第一传 动齿与第二传动齿的传动比大于1，使得传动组
件又进行一次增矩将力输入至TI 蜗杆11，并且传动组件结构的便捷性，在降低结构空间的
本实施例中，所述动力输入机构还包括与第一减速器同轴设置的电机(伺 服电机
3)，所述电机的输入端将动力输入至第一减速器，通过第一减速器增矩 后将动力通过传动
组件二次增矩后输入至TI蜗杆11并由蜗轮10将动力输出。如 图所示，伺服电机3和行星减
速器4同轴安装，并同时与TI蜗杆11并行安装，提 高结构紧凑性，节省安装空间，同时提高
本实施例中，所述箱体2上具有将蜗轮10封闭于箱体2的蜗轮端盖7和将TI 蜗杆11
封闭于箱体2的蜗杆端盖8；所述蜗轮端盖7上还设置有花键轴端盖9，所 述花间轴传动配合
的支撑于箱体2和花键轴端盖9，所述箱体2靠近TI蜗杆11输入 端的一侧形成有安装臂32，
所述安装臂32沿花键轴12轴向方向背离花键轴12的 连接端延伸形成，所述花键轴12的连
接端即为两个独立单机用于相互连接的一 端；以使得箱体2沿轴向的水平截面呈“L”形；所
述第一减速器固定于安装臂 32，且位于“L”形的夹角内侧；所述TI蜗杆11和第一减速器的
输出轴均伸出所 述安装臂32，并通过传动组件传动连接，所述安装臂32通过基座1封闭，且
所述 基座1上具有安装孔，所述安装孔用于安装待驱动件(也即本方案的驱动板)； 所述箱
体2上连接有用于安装伺服电机3和第一减速器的电机安装架5，所述电机 安装架5平行于
安装臂32，以使得减速器垂直于沿花键轴12轴向方向的两端分别 固定于电机安装架5和安
