CN111071495A - 一种基于蜗杆传动的连接解锁机构 - Google Patents

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    • B64G1/645—Separators

Abstract

一种基于蜗杆传动的连接解锁机构，属于航天机械设计技术领域。本发明解决了现有的火工分离装置只能使用一次，其做动过程中会产生较大的冲击，且火工品爆炸后所释放出的化学气体具有污染性的问题。螺杆同时穿装在两个连接板上，且螺杆的一端与蜗轮同轴非自锁螺纹连接，螺杆的另一端与加载螺母螺纹连接，两个连接板通过蜗轮及加载螺母实现紧密接触，所述蜗杆、所述蜗轮及所述电磁铁均布置在第一连接板的一侧，且所述蜗杆与所述蜗轮啮合，蜗杆的一端固设有凸起，电磁铁内的衔铁伸出状态下与所述凸起配合实现对蜗杆的周向限位。利用电磁铁替代火工品作为触发器，降低解锁冲击，无燃烧烟气污染，可重复利用性强。

Description

一种基于蜗杆传动的连接解锁机构
技术领域
本发明涉及一种基于蜗杆传动的连接解锁机构，属于航天机械设计技术领域。
背景技术
航天器在发射升空过程中，需要对各类可展开、可分离装置进行可靠锁紧，以保证其可以抵御发射过程中复杂的力学环境，同时需要在适当的时机进行释放或分离以保证其能够实现预定的功能。传统火工分离装置，做动过程中会产生较大的冲击，对卫星的姿态控制和敏感设备造成很大的影响。火工品爆炸后所释放出的化学气体具有污染性，会对镜头和电子器件等精密器械造成损害。此外，从可靠性的角度讲，火工品只能使用一次，并容易受到意外点火。航天器上最终使用的火工品并不是在地面进行试验的样本，机构可靠性的验证方法不直接且成本巨大。这些设备产生的热量冲击和发射系统的重量给周围的结构设计造成了很大限制。
发明内容
本发明是为了解决现有的火工分离装置只能使用一次，其做动过程中会产生较大的冲击，且火工品爆炸后所释放出的化学气体具有污染性的问题，进而提供了一种基于蜗杆传动的连接解锁机构。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：
一种基于蜗杆传动的连接解锁机构，它包括第一连接板、第二连接板、螺杆、加载螺母、蜗轮、蜗杆及电磁铁，所述螺杆同时穿装在两个连接板上，且螺杆的一端与蜗轮同轴非自锁螺纹连接，螺杆的另一端与加载螺母螺纹连接，两个连接板通过蜗轮及加载螺母实现紧密接触，所述蜗杆、所述蜗轮及所述电磁铁均布置在第一连接板的一侧，且所述蜗杆与所述蜗轮啮合，蜗杆的一端固设有凸起，电磁铁内的衔铁伸出状态下与所述凸起配合实现对蜗杆的周向限位。
进一步地，蜗轮与蜗杆的外部同时罩设有壳体，且同时通过壳体布置在第一连接板的一侧，其中蜗轮的一端部与壳体之间、蜗轮的另一端面与第一连接板之间以及蜗杆的两端部与壳体之间分别通过轴承转动连接。
进一步地，蜗轮的一端部与壳体之间以及蜗杆的两端部与壳体之间的轴承均为滚针轴承，蜗轮的另一端面与第一连接板之间的轴承为推力轴承。
进一步地，螺杆与第一连接板之间套设有连接套筒，且连接套筒的一端卡设在第一连接板的一侧面，所述推力轴承位于蜗轮的另一端面与连接套筒之间。
进一步地，连接套筒的内圈横截面为六边形结构，螺杆上与连接套筒配合连接的部分为六棱柱段。
进一步地，螺杆与连接套筒之间以及螺杆与第二连接板这间均为间隙配合。
进一步地，螺杆上与蜗轮配合的表面加工为大升角梯形非自锁螺纹，与加载螺母配合的表面加工为细牙螺纹。
进一步地，所述外壳及所述连接套筒分别通过螺钉固装在第一连接板上。
进一步地，位于蜗杆一端的壳体为开口结构，其上固装有U形端盖，所述凸起伸出U形端盖外部，且衔铁通过U形端盖的开口端与所述凸起卡接。
进一步地，所述蜗杆为多头蜗杆。
本发明与现有技术相比具有以下效果：
1.利用电磁铁替代火工品作为触发器，降低解锁冲击，无燃烧烟气污染，可重复利用性强。
2.通过螺杆与蜗轮之间的非自锁螺纹连接结构，在解锁过程中可将螺杆中的预紧应变能转化为飞轮高速旋转的动能，延长载荷释放时间，通过能量形式转化降低冲击。
3.非自锁蜗轮蜗杆传动机构具有显著的增力效果，使锁紧力与解锁力成正交分布，使装置同时具备承载能力强和解锁处发力小的优点。
附图说明
图1为本申请的立体结构示意图；
图2为本申请的左视示意图；
图3为本申请的右剖视示意图；
图4为本申请的主视示意图(局部剖视)。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1～4说明本实施方式，一种基于蜗杆传动的连接解锁机构，它包括第一连接板1、第二连接板2、螺杆3、加载螺母4、蜗轮5、蜗杆6及电磁铁7，所述螺杆3同时穿装在两个连接板上，且螺杆3的一端与蜗轮5同轴非自锁螺纹连接，螺杆3的另一端与加载螺母4螺纹连接，两个连接板通过蜗轮5及加载螺母4实现紧密接触，所述蜗杆6、所述蜗轮5及所述电磁铁7均布置在第一连接板1的一侧，且所述蜗杆6与所述蜗轮5啮合，蜗杆6的一端固设有凸起8，电磁铁7内的衔铁7-1伸出状态下与所述凸起8配合实现对蜗杆6的周向限位。
需要实现可锁紧、可分离的装置分别与两个连接板固接，通过两个连接板的连接锁紧及解锁，实现装置的分离与连接。本发明用于释放部署在空间飞行器上的有效载荷，如星箭分离、火箭级间分离、天线压紧释放、太阳翼压紧释放、光学镜头镜盖锁紧释放等。本申请利用电磁铁7触发做动，提供一种低冲击、无污染、可重复使用的连接解锁机构，用以满足航天器运载过程中释放有效载荷的需求。
本申请中蜗轮5与蜗杆6之间为非自锁蜗杆传动，加载螺母4与螺杆3之间螺纹连接，结合电磁铁7触发的原理，实现连接解锁。
电磁铁7作为机械设备及自动化系统的各种操作机构的远距离控制及机械制动的动力元件，技术成熟、使用方便，驱动力范围大。使用过程中，外接电源通电，即可快速吸附衔铁7-1运动，作为驱动元件具有低冲击、无污染、响应迅速、可重复利用性强等多重优点。
电磁铁7通过螺钉固装在第一连接板1上，其内部的衔铁7-1在通断电时可实现伸缩。
1.利用电磁铁7替代火工品作为触发器，降低解锁冲击，无燃烧烟气污染，可重复利用性强。
2.通过螺杆3与蜗轮5之间的非自锁螺纹连接结构，在解锁过程中可将螺杆3中的预紧应变能转化为飞轮高速旋转的动能，延长载荷释放时间，通过能量形式转化降低冲击。
3.非自锁蜗轮5蜗杆6传动机构具有显著的增力效果，使锁紧力与解锁力成正交分布，使装置同时具备承载能力强和解锁处发力小的优点。
蜗轮5与蜗杆6的外部同时罩设有壳体9，且同时通过壳体9布置在第一连接板1的一侧，其中蜗轮5的一端部与壳体9之间、蜗轮5的另一端面与第一连接板1之间以及蜗杆6的两端部与壳体9之间分别通过轴承10转动连接。如此设计，通过设置轴承10起到对蜗轮5、蜗杆6的支撑作用。
蜗轮5的一端部与壳体9之间以及蜗杆6的两端部与壳体9之间的轴承10均为滚针轴承，蜗轮5的另一端面与第一连接板1之间的轴承10为推力轴承。
螺杆3与第一连接板1之间套设有连接套筒11，且连接套筒11的一端卡设在第一连接板1的一侧面，所述推力轴承位于蜗轮5的另一端面与连接套筒11之间。
连接套筒11的内圈横截面为六边形结构，螺杆3上与连接套筒11配合连接的部分为六棱柱段。如此设计，螺杆3的六棱柱段与连接套筒11配合，连接套筒11起到对螺杆3的导向和转动限位作用。
螺杆3与连接套筒11之间以及螺杆3与第二连接板2这间均为间隙配合。如此设计，便于解锁过程中螺杆3的直线退出动作。
螺杆3上与蜗轮5配合的表面加工为多线大升角梯形非自锁螺纹，与加载螺母4配合的表面加工为细牙螺纹。如此设计，能够实现精确加载。
所述外壳及所述连接套筒11分别通过螺钉固装在第一连接板1上。
位于蜗杆6一端的壳体9为开口结构，其上固装有U形端盖12，所述凸起8伸出U形端盖12外部，且衔铁7-1通过U形端盖12的开口端与所述凸起8卡接。如此设计，U形端盖12通过螺钉安装在外壳上，起到对蜗杆6端部轴承10的限位作用，且U形端盖12呈U形结构，便于电磁铁7内部的衔铁7-1伸出，避免其伸出时与端盖发生干涉。U形端盖的内壁呈弧形结构，便于解锁时凸起转动不受阻碍。
所述蜗杆6为多头蜗杆。
工作原理：
两个连接板连接状态下，螺杆3的一端部与蜗轮5内圈之间通过非自锁螺纹旋合，螺杆3的另一端部与加载螺母4之间螺纹连接，通过所述加载螺母4对两个连接板进行预紧，螺杆3的预紧载荷通过非自锁螺纹结构转化为蜗轮5的扭矩，蜗轮5与蜗杆6为非自锁配合连接，进而将蜗轮5的扭矩转化为蜗杆6的扭矩，通过电磁铁7内伸出的衔铁7-1对蜗杆6一端的凸起8结构进行限位，进而限制了蜗杆6的转动，从而实现装置的锁紧。
解锁时，对电磁铁7通电，衔铁7-1在通电线圈磁场作用下迅速回退到电磁铁7内部，解除对蜗杆6末端凸起8的约束，在预紧力的作用下，蜗轮5、蜗杆6旋转运动，再通过其它外部分离装置将第二连接板2推离第一连接板1，此时的蜗轮5类似飞轮，螺杆3直线后退至螺杆3与蜗轮5之间的螺纹连接解除，实现释放连接板。

Claims (10)

1.一种基于蜗杆传动的连接解锁机构，其特征在于：它包括第一连接板(1)、第二连接板(2)、螺杆(3)、加载螺母(4)、蜗轮(5)、蜗杆(6)及电磁铁(7)，所述螺杆(3)同时穿装在两个连接板上，且螺杆(3)的一端与蜗轮(5)同轴非自锁螺纹连接，螺杆(3)的另一端与加载螺母(4)螺纹连接，两个连接板通过蜗轮(5)及加载螺母(4)实现紧密接触，所述蜗杆(6)、所述蜗轮(5)及所述电磁铁(7)均布置在第一连接板(1)的一侧，且所述蜗杆(6)与所述蜗轮(5)啮合，蜗杆(6)的一端固设有凸起(8)，电磁铁(7)内的衔铁(7-1)伸出状态下与所述凸起(8)配合实现对蜗杆(6)的周向限位。
2.根据权利要求1所述的一种基于蜗杆传动的连接解锁机构，其特征在于：蜗轮(5)与蜗杆(6)的外部同时罩设有壳体(9)，且同时通过壳体(9)布置在第一连接板(1)的一侧，其中蜗轮(5)的一端部与壳体(9)之间、蜗轮(5)的另一端面与第一连接板(1)之间以及蜗杆(6)的两端部与壳体(9)之间分别通过轴承(10)转动连接。
3.根据权利要求2所述的一种基于蜗杆传动的连接解锁机构，其特征在于：蜗轮(5)的一端部与壳体(9)之间以及蜗杆(6)的两端部与壳体(9)之间的轴承(10)均为滚针轴承，蜗轮(5)的另一端面与第一连接板(1)之间的轴承(10)为推力轴承。
4.根据权利要求3所述的一种基于蜗杆传动的连接解锁机构，其特征在于：螺杆(3)与第一连接板(1)之间套设有连接套筒(11)，且连接套筒(11)的一端卡设在第一连接板(1)的一侧面，所述推力轴承位于蜗轮(5)的另一端面与连接套筒(11)之间。
5.根据权利要求3所述的一种基于蜗杆传动的连接解锁机构，其特征在于：连接套筒(11)的内圈横截面为六边形结构，螺杆(3)上与连接套筒(11)配合连接的部分为六棱柱段。
6.根据权利要求4或5所述的一种基于蜗杆传动的连接解锁机构，其特征在于：螺杆(3)与连接套筒(11)之间以及螺杆(3)与第二连接板(2)这间均为间隙配合。
7.根据权利要求1、2、3、4或5所述的一种基于蜗杆传动的连接解锁机构，其特征在于：螺杆(3)上与蜗轮(5)配合的表面加工为多线大升角梯形非自锁螺纹，与加载螺母(4)配合的表面加工为细牙螺纹。
8.根据权利要求7所述的一种基于蜗杆传动的连接解锁机构，其特征在于：所述外壳及所述连接套筒(11)分别通过螺钉固装在第一连接板(1)上。
9.根据权利要求2、3、4、5或8所述的一种基于蜗杆传动的连接解锁机构，其特征在于：位于蜗杆(6)一端的壳体(9)为开口结构，其上固装有U形端盖(12)，所述凸起(8)伸出U形端盖(12)外部，且衔铁(7-1)通过U形端盖(12)的开口端与所述凸起(8)卡接。
10.根据权利要求9所述的一种基于蜗杆传动的连接解锁机构，其特征在于：所述蜗杆(6)为多头蜗杆。
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