CN111023915B - 一种用于大直径部段间旋转快速对接的预紧结构 - Google Patents

Abstract

一种用于大直径部段间旋转快速对接的预紧结构，属于航空航天结构机构技术领域，包括小齿轮102、固定销A103、固定销B104、丝杠螺杆106、加载销107、大齿轮109、直角行星减速器110、加载基座111、滑轨113；固定销A103和固定销B104均安装在加载基座111上，用于连接外部第一部段；直角行星减速器110用于依次通过小齿轮102、大齿轮109带动丝杠螺杆106移动；丝杠螺杆106沿滑轨113滑动，且丝杠螺杆106通过加载销107与外部第二部段连接；小齿轮102、丝杠螺杆106、大齿轮109、直角行星减速器110、滑轨113安装在加载基座111上。本发明具有施加大力矩载荷预紧力，可量化力矩，双向加载优点。

Description

一种用于大直径部段间旋转快速对接的预紧结构

技术领域

本发明涉及一种用于大直径部段间旋转快速对接的预紧结构，属于航空航天结构机构技术领域。

背景技术

当前弹(箭)体结构部段间的对接主要采用径向插接或轴向对接的连接形式。耗时长达4个小时(纯结构界面对接1小时以上)，依赖大量的人力、物力，具有自动化程度低、连接效率低等特点，严重影响飞行准备和作战准备。为了实现部段间的快速对接，旋转快速对接方案被提出，其原型最早可见于美国三叉戟导弹部段连接方案。目前我国箭体结构部段间旋转快速对接方案主要是部段壳体采用带有一定螺旋升角的齿牙互相啮合以实现结构的连接，类似于大尺寸螺纹副的配合，因此这种连接方案对结构的预紧提出了较高的要求；同时由于对接齿螺旋升角的设计，使其本身带有一定的自锁功能，因此两部段对接后，需要较大的力矩才能够拆卸。

传统上，解决以上需求，可以直接通过撬棍直接插在壳体预留孔上施加力矩或者用大力矩扳手转接等手段实现力矩的加载，但是这些传统的方案，施加的力矩载荷过小，一般仅在1-9kN范围，远远不能满足大直径部段对接所需的力矩要求(约40kN)。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种用于大直径部段间旋转快速对接的预紧结构，包括小齿轮、固定销A、固定销B、丝杠螺杆、加载销、大齿轮、直角行星减速器、加载基座、滑轨；固定销A和固定销B均安装在加载基座上，用于连接外部第一部段；直角行星减速器用于依次通过小齿轮、大齿轮带动丝杠螺杆移动；丝杠螺杆沿滑轨滑动，且丝杠螺杆通过加载销与外部第二部段连接；小齿轮、丝杠螺杆、大齿轮、直角行星减速器、滑轨安装在加载基座上。

本发明目的通过以下技术方案予以实现：

一种用于大直径部段间旋转快速对接的预紧结构，包括小齿轮、固定销A、固定销B、丝杠螺杆、加载销、大齿轮、直角行星减速器、加载基座、滑轨；

所述固定销A和固定销B均安装在加载基座上，用于连接外部第一部段；所述直角行星减速器用于依次通过小齿轮、大齿轮带动丝杠螺杆移动；所述丝杠螺杆沿所述滑轨滑动，且丝杠螺杆通过加载销与外部第二部段连接；所述小齿轮、丝杠螺杆、大齿轮、直角行星减速器、滑轨安装在加载基座上。

优选的，还包括关节球轴承，所述关节球轴承位于加载销和丝杠螺杆之间，用于外部第一部段和外部第二部段旋转对接引起的加载销与丝杠螺杆之间的角度变化。

优选的，还包括六角加载输入头，所述六角加载输入头安装在直角行星减速器上，作为外部力矩扳手的加载接口。

优选的，还包括螺杆套，所述螺杆套安装在加载基座上，用于保护丝杠螺杆。

优选的，还包括把手，所述把手安装在加载基座上，用于所述预紧结构的拿取和使用。

优选的，所述预紧结构输出的预紧力利用外部力矩扳手的输出力矩进行标定。

优选的，还包括垫片，所述垫片安装在加载基座上，用于匹配外部第一部段的外形结构。

优选的，所述垫片采用橡胶材料制成。

一种用于大直径部段间旋转快速对接的预紧方法，采用上述预紧结构，包括如下步骤：

S1、将固定销A和固定销B均与外部第一部段连接；

S2、将加载销与外部第二部段连接；

S3、利用直角行星减速器依次通过小齿轮、大齿轮带动丝杠螺杆移动，丝杠螺杆通过加载销带动外部第二部段移动，即外部第一部段和外部第二部段发生相对旋转，直到旋转到位。

优选的，所述预紧结构输出的最大预紧力为60kN。

本发明相比于现有技术具有如下有益效果：

(1)本发明具有施加大力矩载荷预紧力，可量化力矩，双向加载等特点，并且具有结构重量轻、携带便捷、使用方便、可靠性高等诸多优点；

(2)本发明实现了外部力矩扳手旋转方向加载载荷到外部部段旋转所用的切线方向预紧力的转换；

(3)本发明实现了外部力矩扳手输入载荷和预紧结构输出载荷的标定，量化了载荷控制。

附图说明

图1为用于大直径部段旋转对接的预紧结构的第一侧面结构图；

图2为用于大直径部段旋转对接的预紧结构的第二侧面结构图；

图3为用于大直径部段旋转对接的预紧结构的第一视角三维图；

图4为用于大直径部段旋转对接的预紧结构的第二视角三维图；

图5为大直径舱段旋转快速对接预紧结构加载爆炸示意图；

图6为大直径舱段旋转快速对接预紧结构加载示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步详细描述。

实施例1：

一种用于大直径部段间旋转快速对接的预紧结构，包括小齿轮(102)、固定销A(103)、固定销B(104)、丝杠螺杆(106)、加载销(107)、大齿轮(109)、直角行星减速器(110)、加载基座(111)、滑轨(113)、关节球轴承(105)、六角加载输入头(108)、螺杆套(112)、把手(101)、垫片；

所述固定销A(103)和固定销B(104)均安装在加载基座(111)上，用于连接外部第一部段；所述直角行星减速器(110)用于依次通过小齿轮(102)、大齿轮(109)带动丝杠螺杆(106)移动；所述丝杠螺杆(106)沿所述滑轨(113)滑动，且丝杠螺杆(106)通过加载销(107)与外部第二部段连接；所述小齿轮(102)、丝杠螺杆(106)、大齿轮(109)、直角行星减速器(110)、滑轨(113)安装在加载基座(111)上。

所述关节球轴承(105)位于加载销(107)和丝杠螺杆(106)之间，用于外部第一部段和外部第二部段旋转对接引起的加载销(107)与丝杠螺杆(106)之间的角度变化。

所述六角加载输入头(108)安装在直角行星减速器(110)上，作为外部力矩扳手的加载接口。

所述螺杆套(112)安装在加载基座(111)上，用于保护丝杠螺杆(106)。

所述把手(101)安装在加载基座(111)上，用于所述预紧结构的拿取和使用。

所述预紧结构输出的预紧力利用外部力矩扳手的输出力矩进行标定。

所述垫片安装在加载基座(111)上，用于匹配外部第一部段的外形结构。所述垫片采用橡胶材料制成。

实施例2：

一种用于大直径部段旋转对接的预紧结构(1)由把手(101)、小齿轮(102)、固定销A(103)、固定销B(104)、关节球轴承(105)、丝杠螺杆(106)、加载销(107)、六角加载输入头(108)、大齿轮(109)、直角行星减速器(110)、加载基座(111)、螺杆套(112)、滑轨(113)组成，结构如图1～4所示。

一种用于大直径部段旋转对接的预紧结构(1)的各组件的装配关系为：

将固定销A(103)和固定销B(104)通过关节球轴承(105)连接到加载基座(111)上；

将六角加载输入头(108)插入直角行星减速器(110)，用于力矩的加载；同时直角行星减速器(110)的另一端和小齿轮(102)连接，固定于加载基座(111)上；

将大齿轮(109)和小齿轮(102)互相咬合，固定于加载基座(111)上；

将加载销(107)通过关节球轴承(105)和丝杠螺杆(106)相连；

将丝杠螺杆(106)穿过滑轨(113)旋入大齿轮(109)螺纹后，插入螺杆套(112)中；装配后状态如图1～4所示。

利用力矩加载预紧结构(1)进行舱段对接的方法为：

上舱段结构(2)和下舱段结构(3)旋转对接后(如图5和图6所示)，把预紧结构(1)中固定销A(103)、固定销B(104)及加载销(107)同时插入上、下舱段(2、3)壳体中预留的销钉孔和加载孔中。工作时，外部通过对六角加载输入头(108)进行旋转，其运动通过直角行星减速器(110)和小齿轮(102)传动两级减速驱动大齿轮(109)转动，由于大齿轮(109)内孔为螺纹孔与丝杠螺杆(106)为螺纹副配合，大齿轮(109)顺时针转动使丝杠螺杆(106)平移，同时拉动加载销(107)带动上舱段结构(2)转动，从而实现力矩的加载；松脱时，反方向转动即可。

由于加载销(107)与上舱段结构(2)为旋转运动，所以在丝杠螺杆(106)与加载销(107)之间采用关节球轴承(105)进行连接，增加机构运动的适应性，同时在固定销A(103)和固定销B(104)与加载基座(111)之间增加关节球轴承(105)，以解决结构尺寸及安装偏角导致的安装困难等问题。进一步，为了对加载销施加的力矩进行量化控制，因此对六角加载输入头(108)加载的工具控制力矩输入，对输入力矩和加载螺栓输出力进行标定。即通过拉压传感器测量加载销(107)输出力预紧力，从而获得不同加载力矩下的预紧力。

实施例3：

一种用于大直径部段间旋转快速对接的预紧方法，其特征在于，采用实施例1或实施例2所述的预紧结构，包括如下步骤：

S1、将固定销A(103)和固定销B(104)均与外部第一部段连接；

S2、将加载销(107)与外部第二部段连接；

S3、利用直角行星减速器(110)依次通过小齿轮(102)、大齿轮(109)带动丝杠螺杆(106)移动，丝杠螺杆(106)通过加载销(107)带动外部第二部段移动，即外部第一部段和外部第二部段发生相对旋转，直到旋转到位。

所述预紧结构输出的最大预紧力为60kN。

本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (8)

1.一种用于大直径部段间旋转快速对接的预紧结构，其特征在于，包括小齿轮（102）、固定销A（103）、固定销B（104）、丝杠螺杆（106）、加载销（107）、大齿轮（109）、直角行星减速器（110）、加载基座（111）、滑轨（113）；

所述固定销A（103）和固定销B（104）均安装在加载基座（111）上，用于连接外部第一部段；所述直角行星减速器（110）用于依次通过小齿轮（102）、大齿轮（109）带动丝杠螺杆（106）移动；所述丝杠螺杆（106）沿所述滑轨（113）滑动，且丝杠螺杆（106）通过加载销（107）与外部第二部段连接；所述小齿轮（102）、丝杠螺杆（106）、大齿轮（109）、直角行星减速器（110）、滑轨（113）安装在加载基座（111）上；

预紧结构还包括关节球轴承（105）、六角加载输入头（108），所述关节球轴承（105）位于加载销（107）和丝杠螺杆（106）之间，用于外部第一部段和外部第二部段旋转对接引起的加载销（107）与丝杠螺杆（106）之间的角度变化；所述六角加载输入头（108）安装在直角行星减速器（110）上，作为外部力矩扳手的加载接口；

固定销A（103）和固定销B（104）分别通过关节球轴承（105）连接到加载基座（111）上；大齿轮（109）和小齿轮（102）互相咬合；直角行星减速器（110）和小齿轮（102）连接；大齿轮（109）内孔为螺纹孔，与丝杠螺杆（106）为螺纹副配合。

2.根据权利要求1所述的一种用于大直径部段间旋转快速对接的预紧结构，其特征在于，还包括螺杆套（112），所述螺杆套（112）安装在加载基座（111）上，用于保护丝杠螺杆（106）。

3.根据权利要求1所述的一种用于大直径部段间旋转快速对接的预紧结构，其特征在于，还包括把手（101），所述把手（101）安装在加载基座（111）上，用于所述预紧结构的拿取和使用。

4.根据权利要求1所述的一种用于大直径部段间旋转快速对接的预紧结构，其特征在于，所述预紧结构输出的预紧力利用外部力矩扳手的输出力矩进行标定。

5.根据权利要求1所述的一种用于大直径部段间旋转快速对接的预紧结构，其特征在于，还包括垫片，所述垫片安装在加载基座（111）上，用于匹配外部第一部段的外形结构。

6.根据权利要求5所述的一种用于大直径部段间旋转快速对接的预紧结构，其特征在于，所述垫片采用橡胶材料制成。

7.一种用于大直径部段间旋转快速对接的预紧方法，其特征在于，采用权利要求1~6之一所述的预紧结构，包括如下步骤：

S1、将固定销A（103）和固定销B（104）均与外部第一部段连接；

S2、将加载销（107）与外部第二部段连接；

S3、利用直角行星减速器（110）依次通过小齿轮（102）、大齿轮（109）带动丝杠螺杆（106）移动，丝杠螺杆（106）通过加载销（107）带动外部第二部段移动，即外部第一部段和外部第二部段发生相对旋转，直到旋转到位。

8.根据权利要求7所述的一种用于大直径部段间旋转快速对接的预紧方法，其特征在于，所述预紧结构输出的最大预紧力为60kN。

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