CN103231813A

CN103231813A - 一种sma分组滚棒型大载荷释放机构

Info

Publication number: CN103231813A
Application number: CN2013101321575A
Authority: CN
Inventors: 闫晓军; 杨巧龙; 张小勇; 刘颖; 黄大伟
Original assignee: Beihang University; Beijing University of Aeronautics and Astronautics
Current assignee: Beihang University; Beijing University of Aeronautics and Astronautics; Beijing Institute of Spacecraft System Engineering
Priority date: 2013-04-16
Filing date: 2013-04-16
Publication date: 2013-08-07
Anticipated expiration: 2033-04-16
Also published as: CN103231813B

Abstract

本发明提供一种SMA分组滚棒型大载荷释放机构，该机构分瓣螺母被箍筒通过滚棒紧紧箍着，同时分瓣螺母的上下端面分别和端盖、分离顶块配合，使得分瓣螺母成为一个完全的螺母，而且不能上下移动，分瓣螺母上开有凹槽，当需要分离时，箍筒向下运动，带动滚棒向下滚动，运动到某一位置，恰好进入分瓣螺母的凹槽内，使分瓣螺母获得径向位移；释放结束后，箍筒在SMA复位弹簧的作用下向上运动，同时将滚棒从凹槽中推出，分瓣螺母向内靠拢，形成完整的螺纹，从而完成机构的重复使用功能，分瓣螺母与分离顶块以锥面配合，分离顶块通过两个端面与箍筒配合。本发明抗冲击能力强、释放载荷大、冗余设计及具有高可靠性。

Description

一种SMA分组滚棒型大载荷释放机构

技术领域

本发明涉及载荷释放机构的技术领域，特别涉及一种SMA分组滚棒型大载荷释放机构，其具体为利用SMA（形状记忆合金）丝驱动的，基于分组滚棒分瓣螺母结构和SMA复位弹簧的空间连接与释放机构。

背景技术

航天器需要多种连接、分离机构实现空间连接与解锁功能，如多级运载火箭的分离、卫星或者宇宙飞船上太阳翼的展开等等。目前这种解锁装置多为火工品螺栓（又称爆炸螺栓）。随着航天技术的发展，尤其是新一代小型卫星的出现，火工品所引起的冲击和污染问题日趋严重，解决这一问题的一个主要焦点集中在应用SMA发展新型的空间解锁机构。

在利用SMA研制新型空间连接与解锁机构上，国内外都有了一定的进展，提出了多种利用SMA驱动的设计方案，如美国Hi Shear科技公司提出的以SMA柱作为驱动的设计方案，国内提出的“SMA丝驱动的连接与解锁机构”（专利申请号：200810119580.0）。其中“SMA丝驱动的连接与解锁机构”中采用SMA丝作为驱动元件，其结构如图1所示，由绝缘轴承1、绝缘固定座2、箍筒3、外壳4、绝缘滑轮5、分瓣螺母6、螺栓7、端盖8、分离弹簧9、分离顶块10、SMA丝11以及复位弹簧12组成。分瓣螺母6上下端面均以锥面分别和端盖8、顶块10配合，形成一个完整的螺纹副，螺栓7被拧入分瓣螺母6中。箍筒3上端和端盖8配合，下端被预压缩的复位弹簧12顶紧。预拉伸的SMA丝11绕过滑轮5、绝缘轴承1并将两端固定于陶瓷支座2上。图1所示状态为解锁过程，对SMA丝11通电，SMA丝11受热收缩，拉动箍筒3向下运动，同时压缩复位弹簧12，当箍筒3运动到一定位置时，分瓣螺母6上的凸台在分离弹簧9的作用下滑入箍筒3的凹槽中，破坏了螺纹副，使螺栓7从分瓣螺母6中脱出，从而实现机构的分离功能。通电结束后，温度降低，SMA丝11的低温回复力小于复位弹簧12的推力，在复位弹簧12作用下，箍筒3向上运动，重新拉伸SMA丝11，并将分瓣螺母6重新合拢，从而实验机构的可重复作动功能。

“SMA丝驱动的连接与解锁机构”虽然具有裕度大、同步性好等优点，但其也具有致命的缺点：

（1）释放过程中，分瓣螺母与箍筒之间为滑动摩擦，限制了释放载荷；释放载荷越大，释放的成功率会越低，可靠性不高。

（2）选用普通线性复位弹簧，在随机振动及冲击载荷作用下，可能自动解锁，大大降低了机构的可靠性。

发明内容

本发明主要解决现有机构抗冲击能力低、释放载荷小、无冗余设计、可靠性低等问题，提供了一种抗冲击能力强、释放载荷大、冗余设计及高可靠性的SMA丝驱动的空间连接与释放机构。

本发明解决上述问题的技术方案为：一种SMA分组滚棒型大载荷释放机构，该机构包括：绝缘轴承，绝缘固定座，箍筒，外壳，绝缘滑轮，分瓣螺母，螺栓，端盖，分离弹簧，分离顶块，SMA丝，复位弹簧，箍筒，外壳，电阻加热带，分瓣螺母，滚棒，SMA弹簧，SMA复位弹簧；其中，分瓣螺母被箍筒通过滚棒紧紧箍着，同时分瓣螺母的上下端面分别和端盖、分离顶块配合，这样使得分瓣螺母成为一个完全的螺母，而且不能上下移动，分瓣螺母上开有凹槽，当需要分离时，箍筒向下运动，带动滚棒向下滚动，运动到某一位置，恰好进入分瓣螺母的凹槽内，使分瓣螺母获得径向位移；释放结束后，箍筒在SMA复位弹簧的作用下向上运动，同时通过保持架将滚棒从凹槽中推出，分瓣螺母向内靠拢，形成完整的螺纹，从而完成机构的重复使用功能，分瓣螺母与分离顶块以锥面配合，分离顶块通过两个端面与箍筒配合；在分离过程中，当滚棒进入分瓣螺母的凹槽内时，分离顶块会在预压缩的分离弹簧的作用下，通过锥面辅助分瓣螺母分离。

其中，所述的分组滚棒分瓣螺母结构包括滚棒、带凹槽的分瓣螺母以及箍筒，滚棒处于分瓣螺母和箍筒之间，实现对分瓣螺母的径向约束，滚棒空间位置通过保持架限制，释放时，滚棒在分瓣螺母和箍筒之间滚动，并掉入分瓣螺母的凹槽中实现释放，这种释放方法在释放过程中箍筒只需要克服滚动摩擦，极大地增加了机构释放载荷的能力。

其中，所述的SMA复位弹簧由SMA弹簧外面缠绕电阻加热丝或带组成，电阻加热丝或带能实现对SMA弹簧加热，或者通过其它加热方法实现对SMA弹簧的加热，该其它加热方法为加热棒，加热筒，或加热膜。

其中，所述的SMA复位弹簧能起到复位的作用，在释放后，对SMA复位弹簧通电，SMA弹簧发生相变使得其形变过程中的回复弹力大于SMA丝中的拉力，从而实现机构的自动复位。

其中，所述的SMA复位弹簧能起到提高抗振动、冲击的作用，在锁紧状态下，处于恶劣振动、冲击环境中时，对SMA复位弹簧通电，SMA复位弹簧对箍筒的压紧力增大，使得在极大的振动及冲击载荷作用下，箍筒也不发生向下的位移，保证了锁紧的可靠性。

其中，所述的SMA复位弹簧能起到吸收振动、冲击能量的作用，在锁紧状态下，处于极度恶劣振动、冲击环境中时，即使对SMA复位弹簧通电加热，SMA复位弹簧对箍筒的压紧力增大，箍筒也不可避免地发生微小向下的位移，此时SMA复位弹簧处于超弹性状态，能吸收振动及冲击的能量，减小振动及冲击对机构锁紧功能的影响。

其中，所述的分组滚棒分瓣螺母结构具有如下两级释放的特点，具有降低释放冲击的特殊效果，在SMA丝开始驱动的初始时刻，滚棒会发生滚动，由于装配间隙的存在，滚棒滚动会造成分瓣螺母沿径向有细微的张开，释放了分离螺栓上的部分预紧载荷，这为第一级释放，随着滚棒的运动，最终掉入分瓣螺母对应的凹槽内，完成对分离螺栓的彻底释放，这为第二级释放，两级释放分担了释放时带来的冲击，有效地降低了机构在释放过程中产生的最大冲击。

其中，所述的分组滚棒分瓣螺母结构具有防止对分离螺栓加载时，分瓣螺母随着螺栓转动，导致不能正常加载的特殊效果，其中滚棒与分瓣螺母之间的非圆柱面配合设计能够防止在对分离螺栓加载预紧扭矩时分瓣螺母跟随转动。

其中，SMA复位弹簧是在SMA弹簧上缠绕电阻加热带来实现的。

本发明的原理在于：

本发明采用一个被完全分割成三瓣的分瓣螺母，在连接状态时，分瓣螺母被箍筒通过三组滚棒在径向紧紧箍着，上下端面均以锥面分别和端盖、顶块配合，形成一个完整的螺纹副，滚棒的空间位置通过保持架限制，螺栓被拧入分瓣螺母中。箍筒上端和端盖配合，下端被预压缩的SMA复位弹簧顶紧。预拉伸的SMA丝绕过滑轮、绝缘轴承并将两端固定于陶瓷支座上。对SMA丝通电加热时，SMA丝受热收缩，拉动箍筒向下运动，同时压缩SMA复位弹簧，箍筒在向下运动的同时，箍筒与分瓣螺母之间的滚棒随之向下滚动，滚棒运动到一定位置时，落入分瓣螺母的凹槽中，分瓣螺母获得径向位移，破坏了螺纹副，使螺栓从分瓣螺母中脱出，从而实现机构的分离功能。SMA丝通电结束后，对SMA复位弹簧通电加热，SMA复位弹簧受热伸展，SMA丝的低温回复力小于复位弹簧的推力，在SMA复位弹簧作用下，箍筒向上运动，重新拉伸SMA丝，同时通过保持架将滚棒从分瓣螺母的凹槽中推出，使分瓣螺母重新合拢，从而实现了机构的可重复作动功能。由于SMA复位弹簧在高温下具有超弹性特性，在释放机构承受剧烈冲击载荷作用时，可以对SMA复位弹簧进行通电，增加复位弹簧的刚度，同时使复位弹簧处于超弹性状态，具备吸收振动及冲击载荷的能力，这样将极大地提高释放机构的抗冲击能力。另外，可采取冗余设计，采用两路SMA丝对箍筒进行驱动，只要其中一路SMA丝成功作动即可完成机构的释放功能，极大地提高释放可靠性。

对本发明的应用而言，SMA（形状记忆合金）材料的“形状记忆特性”是指：材料在某一较低温度下被拉伸变形，卸载后其变形不能完全回复留有残余变形。但是只要对其加热到某个较高温度之上，则残余变形消失，回复到原来的未被拉伸的形状，表现为“记忆较低温度下的形状”，且回复过程中产生很大的回复力。SMA材料的超弹性是指，在高温下对SMA材料拉伸并卸载，其变形能完全恢复，而且其应力-应变曲线会形成较为饱满的滞回圈，有效地吸收拉伸的能量。

工程中通常将SMA丝与弹簧配合组成驱动元件，即通过一定拉伸变形的SMA丝与弹簧相互衔接，低温下弹簧力大于SMA丝的低温屈服力，使SMA丝保持在被拉伸的状态，直至弹簧力与SMA丝的屈服力和输出负载平衡；当温度上升时，SMA丝收缩，SMA丝的回复力克服弹簧力而使弹簧收缩。当温度再下降时，SMA丝恢复到与初始的弹簧力平衡的状态，从而实现SMA－弹簧元件的往复作动。

本发明与现有的技术相比，具有抗冲击能力强、释放载荷大、可靠性更高、裕度更大等特点，具体表现在以下几个方面：

（1）本发明在分瓣螺母与箍筒之间布置滚棒，将释放过程中的滑动摩擦转变为滚动摩擦，使释放过程中所需要的驱动力几乎降低了一个数量级，不仅提高了释放机构的解锁可靠性，还可以极大地提高释放载荷。

（2）本发明的复位弹簧选用SMA弹簧，在需要释放时，对SMA丝通电，SMA丝回复力大于SMA弹簧弹力，SMA丝压缩SMA复位弹簧，同时驱动箍筒实现解锁；解锁完成后，结束对SMA丝通电，开始对SMA弹簧通电，SMA弹簧形变过程中的回复弹力大于SMA丝中的拉力，从而实现机构的自动复位。SMA弹簧的选用极大地提高了复位能力。

（3）本发明选用SMA复位弹簧，更利于释放过程中SMA丝的收缩作动。与普通金属弹簧不同，SMA弹簧的刚度随温度变化（如图2所示），加热相变后处于奥氏体态的SMA弹簧刚度较大，产生的弹力较大，完全可以实现复位要求；但是在锁紧状态下，处于低温马氏体态的SMA弹簧刚度较低，从而降低了SMA丝加热收缩过程中需要克服的弹簧弹力，间接提高了释放的可靠性。

（4）本发明中复位弹簧选用SMA弹簧能起到提高抗振动、冲击的作用，在锁紧状态下，处于恶劣振动、冲击环境中时，对SMA复位弹簧通电，SMA复位弹簧对箍筒的压紧力增大，保证了在极大的振动及冲击载荷作用下，箍筒也不发生向下的位移，保证了锁紧的可靠性

（5）本发明中复位弹簧选用SMA弹簧能起到吸收振动、冲击能量的作用，在锁紧状态下，处于极度恶劣振动、冲击环境中时，即使对SMA复位弹簧通电，SMA复位弹簧对箍筒的压紧力增大，箍筒也不可避免地发生微小向下的位移，此时SMA复位弹簧处于超弹性状态，其应力-应变曲线形成滞回环（如图3所示），能吸收振动及冲击的能量，减小振动及冲击对机构锁紧功能的影响。

（6）本发明在解锁时分两级解锁，在SMA丝开始驱动的初始时刻，滚棒会发生滚动，由于装配间隙的存在，滚棒滚动会造成分瓣螺母沿径向有细微的张开，释放了分离螺栓上的部分预紧载荷，这为第一级释放，随着滚棒的运动，最终掉入分瓣螺母对应的凹槽内，完成对分离螺栓的彻底释放，这为第二级释放，两级释放分担了释放时带来的冲击，有效地降低了机构在释放过程中产生的最大冲击。

（7）本发明中滚棒与分瓣螺母之间的非圆柱面配合设计（图4所示）可以防止对分离螺栓加载时，分瓣螺母随着螺栓转动，从而导致不能正常加载。

（8）本发明中采用了两组SMA丝驱动装置，实现了冗余设计，可以在一组SMA丝失效的情况下依然成功解锁，提高了释放的可靠性。

附图说明

图1为“SMA丝驱动的连接与解锁机构”结构示意图；

图2为SMA弹簧刚度随温度的变化；

图3为SMA的超弹性效应；

图4为分瓣螺母、滚棒、箍筒之间的配合示意图；

图5为本发明结构半剖视图；

图6为本发明中SMA复位弹簧电阻丝布置示意图；

图7为本发明锁紧与释放状态示意图，其中图7（a）为连接状态，图7（b）为分离状态；

图8为本发明的解锁机构典型的两级低冲击释放图示意图；

图9为本发明重要配合锥角示意图。

附图标号说明：1：绝缘轴承；2：绝缘固定座；3：箍筒；4：外壳；5：绝缘滑轮；6：分瓣螺母；7：螺栓；8：端盖；9：分离弹簧；10：分离顶块；11：SMA丝；12：复位弹簧；13：箍筒；14：外壳；15：电阻加热带；16：分瓣螺母；17：滚棒；18SMA弹簧；22：SMA复位弹簧。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

本发明具体结构如图5所示。

如图5所示，本发明的分瓣螺母16被箍筒13通过滚棒17紧紧箍着，滚棒17被保持架限制其空间位置（图中未示出），同时分瓣螺母16的上下端面分别和端盖8、分离顶块10配合，这样使得分瓣螺母16成为一个完全的螺母，而且不能上下移动。

如图5所示，分瓣螺母16上开有凹槽，当需要分离时，箍筒13向下运动，带动滚棒17向下滚动，运动到某一位置，恰好进入分瓣螺母16的凹槽内，使分瓣螺母16获得径向位移；释放结束后，箍筒13在SMA复位弹簧22的作用下向上运动，同时通过保持架将滚棒17从凹槽中推出，分瓣螺母16向内靠拢，形成完整的螺纹，从而完成机构的重复使用功能。

如图5所示，分瓣螺母16与分离顶块10以锥面配合，分离顶块10通过两个端面与箍筒13配合；在分离过程中，当滚棒17进入分瓣螺母16的凹槽内时，分离顶块10会在预压缩的分离弹簧9的作用下，通过锥面辅助分瓣螺母分离。

如图5所示，本发明的SMA复位弹簧22通过箍环13和外壳14压缩。

如图6所示，本发明中的SMA复位弹簧22是在SMA弹簧18上缠绕电阻加热带15来实现的。

如图5所示，SMA丝11依次绕过滑轮5，绝缘轴承1，再紧固于绝缘固定座2上。这样在有限的空间内将SMA丝的长度增加了一倍多。另外，绝缘轴承1是通过在普通轴承上套陶瓷外圈来实现的。

如图5所示，本发明中布置了两组完全相同的SMA丝，实现冗余设计。

如图5所示，SMA丝11的紧固是通过采用不锈钢管套住SMA丝11并压扁，然后再穿过其上有直径大于SMA丝11直径但远小于压扁后的不锈钢管的宽度的孔的绝缘固定支座2来实现的。

本发明的工作过程如下：

如图7（a）所示的是机构连接状态，此时滚棒17处于分瓣螺母16的凹槽边上，限制了分瓣螺母的径向位移，使之成为完整的螺纹，同时螺栓7拧入其中，形成有效连接。箍筒13上端和端盖8配合，下端被复位弹簧12顶紧。预拉伸的SMA丝11绕过绝缘滑轮5、绝缘轴承1并将两端固定于绝缘支座2上。

当需要释放时，闭合开关K₁，对SMA丝11通电加热，SMA丝11受热收缩，拉动箍筒13向下运动，同时压缩复位弹簧12，箍筒13带动滚棒17向下滚动，当滚棒17进入分瓣螺母16的凹槽内时，失去对分瓣螺母16的径向约束，分瓣螺母16获得径向位移，破坏了螺纹副，使螺栓7从分瓣螺母16中脱出，从而实现机构的释放功能，如图7（b）所示。

释放结束后，断开开关K₁，停止对SMA丝11加热，SMA丝11温度降低；此时闭合开关K₂，对SMA复位弹簧22通电加热，被预压紧的SMA复位弹簧22受热伸展，产生的向上的推力大于SMA丝11中的拉力，推动箍筒13向上运动，拉伸SMA丝11并且通过保持架将滚棒17从分瓣螺母16的凹槽内推出，分瓣螺母16向内合拢，形成完整的螺纹，从而实现机构的重复作动功能。

在处于恶劣振动及冲击环境，需要提高释放机构的抗冲击性能时，闭合开关K₂，加热SMA复位弹簧22，使其刚度增加，极大地增大了SMA复位弹簧22对箍筒13的压紧力，保证在大冲击及振动载荷作用下箍筒不向下运动，释放分瓣螺母，另外，高温时SMA复位弹簧处于超弹性状态，在恶劣振动及冲击环境下，即使箍筒发生向下的微小位移，SMA复位弹簧也能有效的吸收振动及冲击能量，减小振动及冲击对机构锁紧功能的影响。

本发明中采用了两个配合锥角，如图9中19、20所示，其中端盖和分瓣螺母的配合锥角19选择应该控制在10-30度以内，过小的角会导致自锁，使得分瓣螺母分开不顺畅，而过大的角会导致在分离螺栓上加载轴向预紧力后，分瓣螺母向四周的张开力过大，引起分瓣螺母和滚棒以及滚棒和箍环接触点处应力过大，引起塑性变形，导致释放机构功能失效。

本发明中的分离顶块和分瓣螺母下端存在配合的锥面，如图9中20所示，该配合角的选取通常应在50-80度之间，以保证在分瓣螺母向四周分开时分离顶块能更好的促进其分离，使得分离更顺畅。

如图9所示，本发明中箍环和滚棒的配合面23以及分瓣螺母和滚棒的配合面21的表面光洁度应严格进行控制，并要保证两者具有规定的差异。经动力学仿真表明，若配合面23的表面光洁度等于或优于配合面21的表面光洁度，则在箍环向下运动释放分瓣螺母的过程中，滚棒不易在箍环和分瓣螺母之间滚动，而是相对于箍环发生滑动，导到释放功能失效。通常应该保证21的光洁度优于23一个等级。

上述具体实施例的结构明显具有如下优点：

（1）本发明的SMA分组滚棒型大载荷释放机构是通过冗余的SMA丝驱动分组滚棒分瓣螺母结构进行释放，同时通过对SMA复位弹簧通电来实现复位，并且在恶劣振动及冲击环境下对SMA复位弹簧通电来提高机构的抗振动及冲击能力和吸收振动及冲击能量的能力。

（2）所述的分组滚棒分瓣螺母结构是由滚棒、带凹槽的分瓣螺母，保持架以及箍筒构成，滚棒处于分瓣螺母和箍筒之间，实现对分瓣螺母的径向约束，释放时，滚棒在分瓣螺母和箍筒之间滚动，并掉入分瓣螺母的凹槽中实现释放，这种释放方法在释放过程中箍筒只需要克服滚动摩擦，极大地提高了机构释放载荷的能力。

（3）所述的SMA复位弹簧由SMA弹簧外面缠绕电阻加热丝或带组成，电阻加热丝或带能实现对SMA弹簧加热，也可以通过其它加热方法实现对SMA弹簧的加热，如加热棒，加热筒，加热膜等。

（4）所述的SMA复位弹簧能起到复位的作用，在释放后，对SMA复位弹簧通电，SMA弹簧形变过程中的回复弹力大于SMA丝中的拉力，从而实现机构的自动复位。

（5）所述的SMA复位弹簧能起到提高抗振动、冲击的作用，在锁紧状态下，处于恶劣振动、冲击环境中时，对SMA复位弹簧通电，SMA复位弹簧对箍筒的压紧力增大，保证了在极大的振动及冲击载荷作用下，箍筒也不发生向下的位移，保证了锁紧的可靠性。

（6）所述的SMA复位弹簧能起到吸收振动、冲击能量的作用，在锁紧状态下，处于极度恶劣振动、冲击环境中时，即使对SMA复位弹簧通电，SMA复位弹簧对箍筒的压紧力增大，箍筒也不可避免地发生微小向下的位移，此时SMA复位弹簧处于超弹性状态，能吸收振动及冲击的能量，减小振动及冲击对机构锁紧功能的影响。

（7）所述的分组滚棒分瓣螺母结构具有如下两级释放的特点，具有降低释放冲击的特殊效果。在SMA丝开始驱动的初始时刻，滚棒会发生滚动，由于装配间隙的存在，滚棒滚动会造成分瓣螺母沿径向有细微的张开，释放了分离螺栓上的部分预紧载荷，这为第一级释放，随着滚棒的运动，最终掉入分瓣螺母对应的凹槽内，完成对分离螺栓的彻底释放，这为第二级释放，两级释放分担了释放时带来的冲击，有效地降低了机构在释放过程中产生的最大冲击，其典型的两级释放冲击图谱如图8所示。

（8）所述的分组滚棒分瓣螺母结构具有防止对分离螺栓加载时，分瓣螺母随着螺栓转动，导致不能正常加载的特殊效果。发明中滚棒与分瓣螺母之间的非圆柱面配合设计（图4所示）可以防止在对分离螺栓加载预紧扭矩时分瓣螺母跟随转动。

（9）本发明中采用了两组SMA丝进行驱动，实现了冗余设计，可以在一组SMA丝失效的情况下依然成功解锁，提高了释放的可靠性。

本发明未详细阐述的部分属于本领域公知技术。

尽管上面对本发明说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

Claims

1.一种SMA分组滚棒型大载荷释放机构，该机构包括：绝缘轴承（1），绝缘固定座（2），箍筒（3），外壳（4），绝缘滑轮（5），分瓣螺母（6），螺栓（7），端盖（8），分离弹簧（9），分离顶块（10），SMA丝（11），复位弹簧（12），箍筒（13），外壳（14），电阻加热带（15），分瓣螺母（16），滚棒（17），SMA弹簧（18）和SMA复位弹簧（22）；其特征在于，其中，分瓣螺母（16）被箍筒（13）通过滚棒（17）紧紧箍着，同时分瓣螺母（16）的上下端面分别和端盖（8）、分离顶块（10）配合，这样使得分瓣螺母（16）成为一个完全的螺母，而且不能上下移动，分瓣螺母（16）上开有凹槽，当需要分离时，箍筒（13）向下运动，带动滚棒（17）向下滚动，运动到某一位置，恰好进入分瓣螺母（16）的凹槽内，使分瓣螺母（16）获得径向位移；释放结束后，箍筒（13）在SMA复位弹簧（22）的作用下向上运动，同时通过保持架将滚棒（17）从凹槽中推出，分瓣螺母（16）向内靠拢，形成完整的螺纹，从而完成机构的重复使用功能，分瓣螺母（16）与分离顶块（10）以锥面配合，分离顶块（10）通过两个端面与箍筒（13）配合；在分离过程中，当滚棒（17）进入分瓣螺母（16）的凹槽内时，分离顶块（10）会在预压缩的分离弹簧（9）的作用下，通过锥面辅助分瓣螺母分离。

2.根据权利要求1所述的一种SMA分组滚棒型大载荷释放机构，其特征在于，所述的分组滚棒分瓣螺母结构包括滚棒、带凹槽的分瓣螺母以及箍筒，滚棒处于分瓣螺母和箍筒之间，实现对分瓣螺母的径向约束，滚棒空间位置通过保持架限制，释放时，滚棒在分瓣螺母和箍筒之间滚动，并掉入分瓣螺母的凹槽中实现释放，这种释放方法在释放过程中箍筒只需要克服滚动摩擦，极大地增加了机构释放载荷的能力。

3.根据权利要求1所述的一种SMA分组滚棒型大载荷释放机构，其特征在于，所述的SMA复位弹簧由SMA弹簧外面缠绕电阻加热丝或带组成，电阻加热丝或带能实现对SMA弹簧加热，或者通过其它加热方法实现对SMA弹簧的加热，该其它加热方法为加热棒，加热筒，或加热膜。

4.根据权利要求1所述的一种SMA分组滚棒型大载荷释放机构，其特征在于，所述的SMA复位弹簧能起到复位的作用，在释放后，对SMA复位弹簧通电，SMA弹簧因发生相变使得其形变过程中的回复弹力大于SMA丝中的拉力，从而实现机构的自动复位。

5.根据权利要求1所述的一种SMA分组滚棒型大载荷释放机构，其特征在于，所述的SMA复位弹簧能起到提高抗振动、冲击的作用，在锁紧状态下，处于恶劣振动、冲击环境中时，对SMA复位弹簧通电，SMA复位弹簧对箍筒的压紧力增大，保证了在极大的振动及冲击载荷作用下，箍筒也不发生向下的位移，保证了锁紧的可靠性。

6.根据权利要求1所述的一种SMA分组滚棒型大载荷释放机构，其特征在于，所述的SMA复位弹簧能起到吸收振动、冲击能量的作用，在锁紧状态下，处于极度恶劣振动、冲击环境中时，即使对SMA复位弹簧通电，SMA复位弹簧对箍筒的压紧力增大，箍筒也不可避免地发生微小向下的位移，此时SMA复位弹簧处于超弹性状态，能吸收振动及冲击的能量，减小振动及冲击对机构锁紧功能的影响。

7.根据权利要求1所述的一种SMA分组滚棒型大载荷释放机构，其特征在于，所述的分组滚棒分瓣螺母结构具有如下两级释放的特点，具有降低释放冲击的特殊效果，在SMA丝开始驱动的初始时刻，滚棒会发生滚动，由于装配间隙的存在，滚棒滚动会造成分瓣螺母沿径向有细微的张开，释放了分离螺栓上的部分预紧载荷，这为第一级释放，随着滚棒的运动，最终掉入分瓣螺母对应的凹槽内，完成对分离螺栓的彻底释放，这为第二级释放，两级释放分担了释放时带来的冲击，有效地降低了机构在释放过程中产生的最大冲击。

8.根据权利要求1所述的一种SMA分组滚棒型大载荷释放机构，其特征在于，所述的分组滚棒分瓣螺母结构具有防止对分离螺栓加载时，分瓣螺母随着螺栓转动，导致不能正常加载的特殊效果，其中滚棒与分瓣螺母之间的非圆柱面配合设计能够防止在对分离螺栓加载预紧扭矩时分瓣螺母跟随转动。

9.根据权利要求1所述的一种SMA分组滚棒型大载荷释放机构，其特征在于，SMA复位弹簧（22）是在SMA弹簧（18）上缠绕电阻加热带（15）来实现的。