CN202338577U - 一种航天器用万向节 - Google Patents

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满剑锋
杨建中
曾福明
徐青华
朱汪
罗敏
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Abstract

本实用新型涉及一种航天器用万向节，所述万向节由叉形接头、中心块和半轴组成；其中，两个叉形接头分别为第一叉形接头和第二叉形接头，叉形接头的耳片上开有同轴的通孔，中心块是一个开有两个正交螺纹通孔的六面体，半轴的形状同六角头光杆螺栓；第一叉形接头和第二叉形接头的通孔正交放置，中心块位于叉形接头的中间，四个半轴通过叉形接头上的通孔与中心块螺接；四个半轴与中心块共同组成十字轴，十字轴两个轴的轴颈分别与第一叉形接头和第二叉形接头耳片上的通孔配合组成两个转动副，形成所述用万向节。所述万向节结构简单、轴向承载能力强且便于拆装。

Description

一种航天器用万向节
技术领域
本实用新型涉及一种航天器用万向节，具体地说，涉及一种单十字轴万向节，尤其适用于航天器上有较高轴向承载要求的场合。
背景技术
万向节属于空间连杆机构，能够连接空间同一平面上相交的两轴，具有两个转动自由度，其种类有很多。其中，现有常用的单十字轴万向节如图1和图2所示，由叉形接头、中心块、塞销、销杆和套筒组成。其中，两个叉形接头分别为第一叉形接头和第二叉形接头，叉形接头的耳片上开有同轴的通孔，中心块为一个开有两个正交孔的六面体，塞销中部开有凹槽；塞销与外套套筒的销杆相互垂直配置并插入中心块的孔中，与中心块构成十字轴，两个叉形接头的通孔正交放置，中心块位于叉形接头的中间，十字轴的轴颈分别支撑在两个叉形接头的通孔中组成转动副，并通过销杆两端与其连接叉形接头铆接在一起，使整个万向节形成一个整体。这种万向节广泛应用于各种需要传递扭矩的场合。
单十字轴万向节在航天器上也有一定的应用，如月球着陆器着陆缓冲机构与主结构间的连接要求具有两个转动自由度，另外，由于着陆缓冲机构需要缓冲整个主结构的着陆冲击载荷，缓冲后需支撑着陆器主结构，因此要求此处连接具备高的轴向承载能力。图1和图2中所示的万向节由于采用铆接的连接形式，其承受轴向载荷的能力较弱，若要提高其轴向承载能力，那么必须采用较大结构尺寸的万向节，重量和体积也必将会有较大的增加，这对于对重量和尺寸有极为苛刻要求的航天产品显然是不适合的。另外，着陆缓冲机构需要进行大量的地面试验，试验过程中需对着陆缓冲机构进行多次的分解和重装配，而图1和图2所示的万向节由于采用铆接的连接形式，若要分解必须将销杆破坏，因此从方便拆装的角度讲，图1和图2的万向节也是不适合的。
发明内容
为克服现有常用的单十字轴万向节轴向承载能力不足、拆装便利性不高以及无法适用于航天器连接要求的问题，本实用新型的目的在于提供一种航天器用万向节，具体地说，涉及一种单十字轴万向节，所述万向节结构简单、轴向承载能力强且便于拆装。
本实用新型的目的是通过下述技术方案实现的。
一种航天器用万向节，所述万向节由叉形接头、中心块和半轴组成。
其中，两个叉形接头分别为第一叉形接头和第二叉形接头，叉形接头的耳片上开有同轴的通孔，中心块是一个开有两个正交螺纹通孔的六面体，半轴的形状同六角头光杆螺栓。两个叉形接头的通孔正交放置，中心块位于叉形接头的中间，四个半轴通过叉形接头上的通孔与中心块螺接；四个半轴与中心块共同组成十字轴，十字轴两个轴的轴颈分别与第一叉形接头和第二叉形接头耳片上的通孔配合组成两个转动副，形成一种航天器用万向节。
优选在所述十字轴的轴颈与第一叉形接头和第二叉形接头耳片上通孔的配合处涂覆MoS2实现润滑；在所述十字轴的轴颈与第一叉形接头和第二叉形接头耳片上通孔的配合处设置一个轴套或者滚动轴承，能够进一步减小该配合面的摩擦；在第一叉形接和第二叉形接头的端面设置螺纹外部接口，便于用螺钉将所述万向节与物体连接。
本实用新型中，所述叉形接头、中心块和半轴所使用材料均为本领域制备万向节的常规材料。
有益效果
1.本实用新型一种航天器用万向节，所述万向节的十字轴采用螺栓半轴形式，与现有常用单十字轴万向节铆接形式的十字轴结构相比，承受轴向载荷的能力有较大提高；特别是当两个叉形接头轴线存在较大夹角且轴向载荷较大的情况下，现有的单十字轴万向节铆接点由于承载能力弱，可能导致叉形接头的耳片从十字轴处脱开，从而导致连接失效，而本实用新型万向节十字轴的螺栓半轴形式尾端的螺栓头结构对叉形接头的耳片有约束和限位作用，可防止叉形接头耳片从十字轴处脱开；
2.本实用新型一种航天器用万向节，采用螺栓半轴与中心块螺接装配为一个整体，方便分解和装配，现有常用单十字轴万向节铆接形式的十字轴结构在分解时必须将销杆破坏后才能分解，重装配时需更换新的销杆；
3.本实用新型一种航天器用万向节，在转动副的接触表面通过涂覆MoS2实现润滑，与现有万向节采用的脂润滑方式相比，可有效防止空间环境下的真空冷焊和摩擦焊现象的发生。
附图说明
图1为现有单十字轴万向节结构图。
图2为图1的A-A剖面图。
图3为本实用新型一种航天器用万向节结构示意图。
图4为图3的B-B剖面图。
图5为本实用新型一种航天器用万向节的叉形接头端面外部接口示意图。
其中：1-第一叉形接头，2-第二叉形接头，3-中心块，4-销杆，5-套筒，6-塞销，7-半轴，8-外部接口。
具体实施方式
为了充分说明本实用新型的特性以及实施本实用新型的方式，下面给出实施例。
实施例
如图3、4所示，一种航天器用万向节，所述万向节由第一叉形接头1、第二叉形接头2、中心块3和半轴7组成。
其中，第一叉形接头1和第二叉形接头2分别有两个对称布置的耳片，在两个耳片上开有同轴的通孔；中心块3是一个开有两个正交螺纹通孔的六面体；半轴7的结构同六角头光杆螺栓，前端为螺纹部分，中部为圆柱段，尾部为六角头形式。
装配时，第一叉形接头1和第二叉形接头2的通孔正交放置，中心块3位于第一叉形接头1和第二叉形接头2的中间，四个半轴7通过第一叉形接头1和第二叉形接头2耳片上的四个通孔与中心块3上的螺纹孔螺接，使第一叉形接头1、第二叉形接头2、中心块3和四个半轴7组成一个整体。如图4所示，四个半轴7与中心块3共同组成十字轴，十字轴的两个轴的轴颈分别与第一叉形接头1和第二叉形接头2耳片上的通孔配合组成两个转动副，使整个万向节具备两个自由度。为保证万向节在真空高承载条件下运动的可靠性，在半轴7的圆柱段采用涂覆MoS2干膜的方式进行润滑。
如图5所示，第一叉形接头1和第二叉形接头2的端面分别均布有四个带螺纹的外部接口8，可以方便的用四个螺钉与物体连接。
在所述半轴7与第一叉形接头1和第二叉形接头2耳片上通孔的配合处，即十字轴两个轴的轴颈分别与第一叉形接头1和第二叉形接头2耳片上的通孔配合处，可以设置一个轴套或者滚动轴承，能够进一步减小该配合面的摩擦。
本实用新型未公开技术属本领域技术人员公知常识。
本实用新型包括但不限于以上实施例，凡是在本实用新型的精神和原则之下进行的任何等同替换或局部改进，都将视为在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种航天器用万向节，其特征在于：所述万向节由叉形接头、中心块(3)和半轴(7)组成；其中，两个叉形接头分别为第一叉形接头(1)和第二叉形接头(2)，叉形接头的耳片上开有同轴的通孔，中心块(3)是一个开有两个正交螺纹通孔的六面体，半轴(7)的形状同六角头光杆螺栓；第一叉形接头(1)和第二叉形接头(2)的通孔正交放置，中心块(3)位于叉形接头的中间，四个半轴(7)通过叉形接头上的通孔与中心块(3)螺接；四个半轴(7)与中心块(3)共同组成十字轴，十字轴两个轴的轴颈分别与第一叉形接头(1)和第二叉形接头(2)耳片上的通孔配合组成两个转动副，形成一种航天器用万向节。
2.根据权利要求1所述的一种航天器用万向节，其特征在于：在十字轴的轴颈与第一叉形接头(1)和第二叉形接头(2)耳片上通孔的配合处涂覆MoS2。
3.根据权利要求1所述的一种航天器用万向节，其特征在于：在十字轴的轴颈与第一叉形接头(1)和第二叉形接头(2)耳片上通孔的配合处设置一个轴套。
4.根据权利要求1所述的一种航天器用万向节，其特征在于：在十字轴的轴颈与第一叉形接头(1)和第二叉形接头(2)耳片上通孔的配合处设置一个滚动轴承。
5.根据权利要求1所述的一种航天器用万向节，其特征在于：叉形接头(1)和叉形接头(2)的端面设置螺纹外部接口(8)。 
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104455057A (zh) * 2014-10-31 2015-03-25 北京空间飞行器总体设计部 一种适合航天器高精度机构在轨应用的柔性万向节
CN105858104A (zh) * 2016-05-26 2016-08-17 北京安达维尔通用航空工程技术有限公司 涡轮发动机托架

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