CN108045598B - 一种模块化轻型高刚度无源展开锁定装置 - Google Patents

Abstract

一种模块化轻型高刚度无源展开锁定装置，包括展开臂、偏心调整轴、转轴衬套一、转轴衬套二、展开弹簧导向轴一、展开弹簧导向轴二、展开弹簧扭矩调整法兰、展开弹簧、销锁滑块、销锁杆、销锁滑块推力弹簧，展开弹簧驱动展开臂从初始位置到达锁定位置，偏心调整轴调节展开锁定角度，偏心调整轴、转轴衬套一、转轴衬套二、展开弹簧导向轴一、展开弹簧导向轴二、展开弹簧形成转动轴系，展开弹簧两侧伸出端安装到展开弹簧扭矩调整法兰上，销锁滑块、销锁杆能够整体在展开臂中对应的活塞孔中做直线移动，采用销锁滑块推力弹簧推动销锁滑块，使销锁杆进入展开臂上对应的销锁槽，形成有一定预紧力的自锁结构。本发明具有展开锁定精度、刚度高的特点。

Description

一种模块化轻型高刚度无源展开锁定装置

技术领域

本发明涉及航天器结构和机构，具体为一种模块化轻型高刚度无源展开锁定装置，适用于卫星等航天器中有效载荷等的在轨伸展、展开领域。

背景技术

随着航天技术的发展，空间可展结构由于其可重复利用性、便于运输和储存等特点在航空航天领域逐步得到了日趋广泛的应用。空间可展结构对展开锁定的装置的轻量化、高锁定刚度、高效模块化要求日益提高，现有常规铰链等展开锁定装置难以满足以上要求。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种模块化轻型高刚度无源展开锁定装置，具有轻量化、模块化便于拓展、展开锁定精度高、展开锁定刚度高等特点，适用于天线等卫星载荷伸展，具有广泛的应用适用性。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种模块化轻型高刚度无源展开锁定装置，包括展开臂、偏心调整轴、转轴衬套一、转轴衬套二、展开弹簧导向轴一、展开弹簧导向轴二、展开弹簧扭矩调整法兰、展开弹簧、销锁滑块、销锁杆、销锁滑块推力弹簧，所述展开弹簧驱动展开臂从初始位置到达锁定位置，所述偏心调整轴用于调节展开锁定角度，所述偏心调整轴、转轴衬套一、转轴衬套二、展开弹簧导向轴一、展开弹簧导向轴二、展开弹簧形成完整的转动轴系，所述展开弹簧两侧伸出端安装到展开弹簧扭矩调整法兰上，所述销锁滑块、销锁杆能够整体在展开臂中对应的活塞孔中做直线移动，采用销锁滑块推力弹簧推动销锁滑块，使销锁杆进入展开臂上对应的销锁槽，形成有一定预紧力的自锁结构。

所述展开臂采用轻量化设计，并将展开锁定部分设计与所提供的构型长度相结合，通过多段展开臂的首尾连接进行模块化拓展。

采用NⅢ型、NⅣ型相结合的构型圆柱螺旋扭转弹簧作为展开弹簧，提供展开动力，驱动展开臂从初始位置到达锁定位置。

展开弹簧扭矩调整法兰上均布设置了多个展开弹簧固定安装孔，通过调整展开弹簧的安装孔位调节展开弹簧的扭矩。

所述展开臂上对应的销锁槽为变截面销锁槽。

所述销锁滑块推力弹簧采用圆柱螺旋压缩弹簧构型度。

通过控制展开臂、偏心调整轴、转轴衬套一、转轴衬套二的公差，且相对转动部分采用小间隙过渡配合，提高回转精度。

所述装置形成的过程和步骤如下：

步骤一：将销锁滑块、销锁滑块推力弹簧放入展开臂对应活塞槽中，将弹簧预压缩后通过螺纹将销锁杆固定到销锁滑块上，使销锁滑块能够在活塞槽中一定范围内滑动；

步骤二：取展开臂，首先将偏心调整轴、转轴衬套一、转轴衬套二、展开弹簧导向轴一、展开弹簧导向轴二、展开弹簧安装到位，形成完整的转动轴系；

步骤三：手动设置展开锁定状态，并引入外部测量手段对锁定角度进行测量，调节偏心调整轴，锁定角度会在一定范围内变化，获得需要的锁定角度后拧紧展开弹簧导向轴二，将偏心调整轴的相位固定；

步骤四：将两侧的展开弹簧扭矩调整法兰安装到对应的展开弹簧导向轴、展开弹簧导向轴，通过键的径向限位和螺钉的轴向限位使展开弹簧扭矩调整法兰固定；

步骤五：将展开弹簧两侧伸出端插入展开弹簧扭矩调整法兰上的孔位，实现展开弹簧的安装固定，展开弹簧扭矩调整法兰上设计有多个展开弹簧安装固定孔，可根据不同的力矩要求确定具体安装孔位。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

本发明装置中：展开臂采用轻量化构型设计，通过多段展开臂首尾连接可以便捷地进行模块化拓展；展开弹簧作为展开动力源，驱动展开臂从初始位置到达锁定位置；采用偏心调整轴，可精密调节展开锁定角度；相对转动部分采用过渡配合，回转精度高；采用变截面销槽锁定形式，锁定刚度高。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是本发明装置收拢状态示意图；

图2是本发明装置展开状态示意图；

图3是展开弹簧示意图；

图4是本发明装置不带展开臂的部分结构示意图；

图5是本发明装置转动轴系的剖面图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

图1～图5所示，本发明所提供的展开锁定装置，包括：展开臂1、偏心调整轴2、转轴衬套一3、转轴衬套二4、展开弹簧导向轴一5、展开弹簧导向轴二6、展开弹簧扭矩调整法兰7、展开弹簧8、销锁滑块9、销锁杆10、销锁滑块推力弹簧11。

展开臂1采用轻量化设计，并将展开锁定部分设计与提供特定的构型长度相结合，通过多段展开臂的首尾连接可以便捷地进行模块化拓展，整体结构紧凑。

采用NⅢ型、NⅣ型相结合的特殊构型圆柱螺旋扭转弹簧作为展开弹簧8，提供展开动力，驱动展开臂从初始位置到达锁定位置。

展开弹簧扭矩调整法兰7上均布设置了10个展开弹簧固定安装孔，通过调整展开弹簧的安装孔位可以方便地调节展开弹簧的扭矩。

通过对展开臂1、偏心调整轴2、转轴衬套一3、转轴衬套二4的公差控制，相对转动部分采用过渡配合，配合间隙很小，因此具有较高的回转精度。

销锁滑块9、销锁杆10能够整体在展开臂1中对应的活塞孔中做直线移动，采用圆柱螺旋压缩弹簧构型的销锁滑块推力弹簧11推动销锁滑块9，使销锁杆10进入展开臂1上对应的变截面销锁槽，形成有一定预紧力的自锁结构，因此具有很高的锁定刚度。

本发明形成该构型的过程和步骤如下：

步骤一：将销锁滑块9、销锁滑块推力弹簧11放入展开臂1对应活塞槽中，将弹簧预压缩后通过螺纹将销锁杆10固定到销锁滑块9上，使销锁滑块9能够在活塞槽中一定范围内滑动；

步骤二：取两段展开臂1，首先将偏心调整轴2、转轴衬套一3、转轴衬套二4、展开弹簧导向轴一5、展开弹簧导向轴二6、展开弹簧8安装到位，形成完整的转动轴系；

步骤三：手动设置展开锁定状态，并引入外部测量手段(如激光测量)对锁定角度进行精密测量，调节偏心调整轴2，锁定角度会在一定范围内变化，获得需要的锁定角度后拧紧展开弹簧导向轴二6，可将偏心调整轴2的相位固定；

步骤四：将两侧的展开弹簧扭矩调整法兰7安装到对应的展开弹簧导向轴一5、展开弹簧导向轴二6，通过键的径向限位和螺钉的轴向限位使展开弹簧扭矩调整法兰7固定；

步骤五：将展开弹簧8两侧伸出端插入展开弹簧扭矩调整法兰7上的孔位，实现展开弹簧8的安装固定。展开弹簧扭矩调整法兰7上设计有多个展开弹簧8安装固定孔，可根据不同的力矩要求确定具体安装孔位。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (8)

1.一种模块化轻型高刚度无源展开锁定装置，其特征在于，包括展开臂、偏心调整轴、转轴衬套一、转轴衬套二、展开弹簧导向轴一、展开弹簧导向轴二、展开弹簧扭矩调整法兰、展开弹簧、销锁滑块、销锁杆、销锁滑块推力弹簧；

所述转轴衬套一和转轴衬套二安装在偏心调整轴轴向的两端，与偏心调整轴连接；

所述展开弹簧导向轴一安装在偏心调整轴上安装转轴衬套一的一端，与偏心调整轴连接；

所述展开弹簧导向轴二安装在偏心调整轴上安装转轴衬套二的一端，与偏心调整轴连接；

所述展开弹簧通过其两端的弹簧耳与展开弹簧导向轴一和展开弹簧导向轴二连接；

所述展开弹簧扭矩调整法兰分别安装在展开弹簧导向轴一和展开弹簧导向轴二的外端，分别与展开弹簧导向轴一和展开弹簧导向轴二连接；

所述销锁杆安装在销锁滑块顶部两侧，与销锁滑块连接；

所述销锁滑块推力弹簧安装在销锁滑块底部的弹簧杆上；

所述展开弹簧驱动展开臂从初始位置到达锁定位置，所述偏心调整轴用于调节展开锁定角度，所述偏心调整轴、转轴衬套一、转轴衬套二、展开弹簧导向轴一、展开弹簧导向轴二、展开弹簧形成完整的转动轴系，所述展开弹簧两侧伸出端安装到展开弹簧扭矩调整法兰上，所述销锁滑块、销锁杆能够整体在展开臂中对应的活塞槽中做直线移动，采用销锁滑块推力弹簧推动销锁滑块，使销锁杆进入展开臂上对应的销锁槽，形成有一定预紧力的自锁结构。

2.根据权利要求1所述的模块化轻型高刚度无源展开锁定装置，其特征在于，所述展开臂采用双面开减重槽轻量化设计，并将展开锁定部分设计与所提供的构型长度相结合，通过多段展开臂的首尾连接进行模块化拓展。

3.根据权利要求1所述的模块化轻型高刚度无源展开锁定装置，其特征在于，采用NⅢ型、NⅣ型相结合的构型圆柱螺旋扭转弹簧作为展开弹簧，提供展开动力，驱动展开臂从初始位置到达锁定位置。

4.根据权利要求1所述的模块化轻型高刚度无源展开锁定装置，其特征在于，展开弹簧扭矩调整法兰上均布设置了多个展开弹簧固定安装孔，通过调整展开弹簧的安装孔位调节展开弹簧的扭矩。

5.根据权利要求1所述的模块化轻型高刚度无源展开锁定装置，其特征在于，所述展开臂上对应的销锁槽为变截面销锁槽。

6.根据权利要求1所述的模块化轻型高刚度无源展开锁定装置，其特征在于，所述销锁滑块推力弹簧采用圆柱螺旋压缩弹簧构型度。

7.根据权利要求1所述的模块化轻型高刚度无源展开锁定装置，其特征在于，通过控制展开臂、偏心调整轴、转轴衬套一、转轴衬套二的公差，且相对转动部分采用小间隙过渡配合，提高回转精度。

8.根据权利要求1所述的模块化轻型高刚度无源展开锁定装置，其特征在于，所述装置形成的过程和步骤如下：

步骤一：将销锁滑块、销锁滑块推力弹簧放入展开臂对应活塞槽中，将弹簧预压缩后通过螺纹将销锁杆固定到销锁滑块上，使销锁滑块能够在活塞槽中一定范围内滑动；

步骤二：取展开臂，首先将偏心调整轴、转轴衬套一、转轴衬套二、展开弹簧导向轴一、展开弹簧导向轴二、展开弹簧安装到位，形成完整的转动轴系；

步骤三：手动设置展开锁定状态，并引入外部测量手段对锁定角度进行测量，调节偏心调整轴，锁定角度会在一定范围内变化，获得需要的锁定角度后拧紧展开弹簧导向轴二，将偏心调整轴的相位固定；

步骤四：将两侧的展开弹簧扭矩调整法兰安装到对应的展开弹簧导向轴、展开弹簧导向轴，通过键的径向限位和螺钉的轴向限位使展开弹簧扭矩调整法兰固定；

步骤五：将展开弹簧两侧伸出端插入展开弹簧扭矩调整法兰上的孔位，实现展开弹簧的安装固定，展开弹簧扭矩调整法兰上设计有多个展开弹簧安装固定孔，可根据不同的力矩要求确定具体安装孔位。

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