一种利用SMA丝驱动的飞轮螺母解锁分离机构制造技术

本发明专利技术提出一种利用SMA丝驱动的飞轮螺母解锁分离机构，包括：外壳、两个承力螺杆、飞轮螺母、挡块、导向器、SMA丝、二级摆臂和一级摆臂，外壳的前后两侧均设有通孔，内壁上设有导轨；两个承力螺杆分别由外壳前后通孔插入外壳内；飞轮螺母位于外壳前后两侧的通孔间，分别与两个承力螺杆螺接形成非自锁螺纹副旋合，两个承力螺杆与飞轮螺母间皆设有拉力预紧力；挡块与外壳内壁上的导轨滑动连接；导向器安装在外壳的内壁上；SMA丝的两端分别连接两个导向器且绕经转向环；二级摆臂设有周向预紧力并抵紧挡块；一级摆臂设有周向预紧力并抵紧二级摆臂，且一级摆臂对飞轮螺母周向限位。本发明专利技术可靠性高、大承载、低冲击、响应快，能够满足现阶段航天应用的实际需求。

A Flywheel Nut Unlocking and Separating Mechanism Driven by SMA Wire

The invention provides a flywheel nut unlocking and separating mechanism driven by SMA wires, which comprises a shell, two load-bearing screw, flywheel nut, block, guide, SMA wire, two swing arms and one swing arm. The front and rear sides of the shell are provided with through holes, and the inner wall is provided with guide rails; the two load-bearing screw are inserted into the shell by the front and rear through holes of the shell respectively; the flywheel nut is located in the front and back of the shell. Between the through holes on the side, two non-self-locking screw pairs are connected with two load-bearing screw bolts respectively, and there is tension pre-tightening force between the two load-bearing screw and flywheel nut; sliding connection between the block and the guide rail on the inner wall of the outer shell; the guide is installed on the inner wall of the outer shell; the two ends of the SMA wire are connected with two guide devices and around the steering ring ring ring ring ring ring ring ring ring ring ring ring ring ring ring ring ring ring ring ring ring ring ring ring ring ring ring ring ring ring ring ring ring ring ring ring ring arm; and The first swing arm is equipped with circumferential pre-tightening force to tighten the second swing arm, and the first swing arm circumferentially limits the flywheel nut. The invention has the advantages of high reliability, large load bearing, low impact and fast response, and can meet the actual needs of space applications at the present stage.

【技术实现步骤摘要】
一种利用SMA丝驱动的飞轮螺母解锁分离机构
本专利技术涉及一种解锁分离机构，具体地，涉及一种利用SMA丝驱动的飞轮螺母解锁分离机构。
技术介绍
卫星随运载火箭发射升空后，在适当的时机需要进行星箭分离以保证卫星进入预定轨道正常工作。传统的星箭级间分离动作主要是通过爆炸螺栓、作动筒和反推火箭等火工触发方式实现，多个型号的星箭分离冲击试验表明，火工分离装置在星箭分离作动过程中产生巨大冲击，量级可达10000G以上，此类冲击将造成星上敏感部件和精密有效载荷的力学环境超标，影响产品精度和使用寿命。为保证卫星在轨高精度分离，迫切需要解决大承载、低冲击、非火工分离技术难题。针对以上问题研制的非火工连接解锁机构应具有分离冲击小、解锁过程无污染、可重复使用等优点。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种利用SMA丝驱动的飞轮螺母解锁分离机构，提供一种具有高可靠性、大承载、低冲击的连接解锁机构，用以满足现阶段航天应用的实际需求。本专利技术提供了一种利用SMA丝驱动的飞轮螺母解锁分离机构，包括：外壳、两个承力螺杆、飞轮螺母、挡块、导向器、SMA丝、二级摆臂和一级摆臂，所述外壳由前后两半壳组成，所述外壳的前后两侧均设有通孔，所述外壳的内壁上设有导轨；所述两个承力螺杆分别由所述外壳前后两侧的通孔插入所述外壳内；所述飞轮螺母位于所述外壳前后两侧的通孔间，分别与所述两个承力螺杆螺接形成非自锁螺纹副旋合，所述两个承力螺杆与所述飞轮螺母间皆设有拉力预紧力，且两股拉力预紧力对称；所述挡块与所述外壳内壁上的导轨滑动连接,且所述挡块上还安装有转向环；所述两个导向器均安装在所述外壳的内壁上；所述SMA丝的两端分别连接所述两个导向器，且所述SMA丝绕经所述转向环；所述二级摆臂的一端转动连接于所述外壳的内壁，且所述二级摆臂设有周向预紧力并抵紧所述挡块；所述一级摆臂的一端转动连接于所述外壳的内壁，且所述一级摆臂设有周向预紧力并抵紧所述二级摆臂，且所述一级摆臂卡紧所述飞轮螺母，对所述飞轮螺母周向限位。进一步的，所述解锁分离机构还包括导向环，所述导向环安装于所述外壳的内壁上，且所述SMA丝在所述两个导向器间绕经所述导向环和所述转向环。进一步的，所述转向环安装在所述挡块相对所述导向环的一侧，所述SMA丝通过转向环带动所述挡块。进一步的，所述解锁分离机构还包括弹簧导向器，所述弹簧导向器安装于所述外壳的内壁上，且位于所述挡块附近。进一步的，所述解锁分离机构还包括弹簧，所述弹簧分别连接所述挡块和所述弹簧导向器，且所述弹簧具有预紧力。进一步的，所述解锁分离机构还包括两个轴承，所述两个轴承分别对称安装于所述外壳的前后半壳内壁上的通孔处，且所述两个轴承分别接触所述飞轮螺母的两侧。进一步的，所述两个轴承采用圆锥滚子轴承。进一步的，所述飞轮螺母的质量集中于外圈。进一步的，所述两个承力螺杆和飞轮螺母均采用多线大升角梯形螺纹。进一步的，所述两个承力螺杆的旋向相反。与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：1、传统的星箭级间解锁分离机构，采用火工作动，解锁瞬间会产生10000g量级以上的冲击，本专利技术所述的解锁分离机构从冲击源头和能量传递路径两方面降低冲击：1)以智能材料SMA丝代替火工爆炸触发，从源头降震，将4000Hz频域内的分离冲击控制在500g以内。2)解锁过程中，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。2、本专利技术的两个承力螺杆与飞轮螺母，采用大承载梯形非自锁螺纹结构，可实现连接状态下的可靠锁紧，解锁状态下的快速分离。3、本专利技术采用二级摆臂机构对飞轮螺母进行周向限位，多级增力，有效减小解锁所需的触发力，实现以小丝径SMA丝触发，大大提高解锁响应速度。4、本专利技术有效避免了传统火工爆炸产生的结构破坏游离物和燃烧烟气污染，有效降低了对高精度光学镜头及电子线路设备污染的风险。5、本专利技术结构简单、性能可靠、可实现大承载条件下的快速解锁。经实验测试，解锁时间稳定在800ms以内。附图说明图1是本专利技术所述的一种利用SMA丝驱动的飞轮螺母解锁分离机构的锁紧状态结构示意图(隐藏部分壳体)；图2是本专利技术所述的一种利用SMA丝驱动的飞轮螺母解锁分离机构的解锁状态结构示意图(隐藏部分壳体)；图3是本专利技术所述的一种利用SMA丝驱动的飞轮螺母解锁分离机构的立体示意图。图中：1为两个轴承，2为两个承力螺杆，3为飞轮螺母，4为两个导向器，5为螺钉，6为弹性挡圈，7为导向环，8为螺母，9为螺栓，10为壳体，11为弹簧导向器，12为弹簧，13为SMA丝，14为转向环，15为挡块，16为二级摆臂，17为一级摆臂。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。参照图1-图3所示，本专利技术提出了一种利用SMA丝驱动的飞轮螺母解锁分离机构，包括：外壳10、两个承力螺杆2、飞轮螺母3、挡块15、导向器5、SMA丝13、二级摆臂16和一级摆臂17，外壳10由前后两半壳组成，通过螺母8和螺栓9将前后两半壳固定在一起形成完整外壳10，外壳10的前后两侧均设有通孔，外壳10的内壁上设有导轨；两个承力螺杆2分别由外壳10前后两侧的通孔插入外壳10内；飞轮螺母3位于外壳10前后两侧的通孔间，分别与两个承力螺杆2螺接形成非自锁螺纹副旋合，两个承力螺杆2与飞轮螺母3间皆设有拉力预紧力，且两股拉力预紧力对称；挡块15与外壳10内壁上的导轨滑动连接，且挡块15上还安装有转向环14；两个导向器4均安装在外壳10的内壁上；SMA丝13的两端分别连接两个导向器4，且SMA丝13绕经转向环14；二级摆臂16的一端转动连接于外壳10的内壁，且二级摆臂16设有周向预紧力并抵紧挡块15；一级摆臂17的一端转动连接于外壳10的内壁，且一级摆臂17设有周向预紧力并抵紧二级摆臂16，且一级摆臂17卡紧飞轮螺母3，对飞轮螺母3周向限位。具体的，工作过程中，利用直流电源对SMA丝13进行通电加热，SMA丝13收缩(SMA丝13在低于其相变温度时经过预拉伸会变长，最大拉伸率根据丝径的不同而有所不同；当温度高于相变温度之后，SMA丝13会回缩到预拉伸之前的长度，回缩过程中还会产生应力)，拉动挡块15沿壳体10上的导轨滑动，挡块15运动至一定位置后解除对二级摆臂16的限位，在本实施例中，二级摆臂16在解除限位后会顺时针旋转至导轨的凹槽中，解除对一级摆臂17的限位，进而一级摆臂17顺时针旋转，解除对飞轮螺母3的周向限位。在其他实施例中，可以根据需要改变一级摆臂17和二级摆臂16的预紧力方向以增加配合方式。其中，两个承力螺杆2与飞轮螺母3通过非自锁螺纹连接，飞轮螺母3在其两侧的两个承力螺杆2的拉力预紧力的作用下，飞轮螺母3高速旋转，解除与两个承力螺杆2之间的螺纹副配合并将其旋出，实现解锁。SMA丝13的两端分别与两个导向器4连接，通过两个导向器4固定SMA丝13并对其施加预紧力。在本市实施例中，挡块15上有孔，孔中插入耳轴，耳轴上套有转向环14，转向环14为圆环状且外表面有圆弧形凹槽，SMA丝1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用SMA丝驱动的飞轮螺母解锁分离机构，其特征在于，包括：外壳(10)、两个承力螺杆(2)、飞轮螺母(3)、挡块(15)、两个导向器(4)、SMA丝(13)、二级摆臂(16)和一级摆臂(17)，所述外壳(10)由前后两半壳组成，所述外壳(10)的前后两侧均设有通孔，所述外壳(10)的内壁上设有导轨；所述两个承力螺杆(2)分别由所述外壳(10)前后两侧的通孔插入所述外壳(10)内；所述飞轮螺母(3)位于所述外壳(10)前后两侧的通孔间，分别与所述两个承力螺杆(2)螺接形成非自锁螺纹副旋合，所述两个承力螺杆(2)与所述飞轮螺母(3)间皆设有拉力预紧力，且两股拉力预紧力对称；所述挡块(15)与所述外壳(10)内壁上的导轨滑动连接，且所述挡块(15)上还安装有转向环(14)；所述两个导向器(4)均安装在所述外壳(10)的内壁上；所述SMA丝(13)的两端分别连接所述两个导向器(4)，且所述SMA丝(13)绕经所述转向环(14)；所述二级摆臂(16)的一端转动连接于所述外壳(10)的内壁，且所述二级摆臂(16)设有周向预紧力并抵紧所述挡块(15)；所述一级摆臂(17)的一端转动连接于所述外壳(10)的内壁，且所述一级摆臂(17)设有周向预紧力并抵紧所述二级摆臂(16)，且所述一级摆臂(17)卡紧所述飞轮螺母(3)，对所述飞轮螺母(3)周向限位。...

【技术特征摘要】
1.一种利用SMA丝驱动的飞轮螺母解锁分离机构，其特征在于，包括：外壳(10)、两个承力螺杆(2)、飞轮螺母(3)、挡块(15)、两个导向器(4)、SMA丝(13)、二级摆臂(16)和一级摆臂(17)，所述外壳(10)由前后两半壳组成，所述外壳(10)的前后两侧均设有通孔，所述外壳(10)的内壁上设有导轨；所述两个承力螺杆(2)分别由所述外壳(10)前后两侧的通孔插入所述外壳(10)内；所述飞轮螺母(3)位于所述外壳(10)前后两侧的通孔间，分别与所述两个承力螺杆(2)螺接形成非自锁螺纹副旋合，所述两个承力螺杆(2)与所述飞轮螺母(3)间皆设有拉力预紧力，且两股拉力预紧力对称；所述挡块(15)与所述外壳(10)内壁上的导轨滑动连接，且所述挡块(15)上还安装有转向环(14)；所述两个导向器(4)均安装在所述外壳(10)的内壁上；所述SMA丝(13)的两端分别连接所述两个导向器(4)，且所述SMA丝(13)绕经所述转向环(14)；所述二级摆臂(16)的一端转动连接于所述外壳(10)的内壁，且所述二级摆臂(16)设有周向预紧力并抵紧所述挡块(15)；所述一级摆臂(17)的一端转动连接于所述外壳(10)的内壁，且所述一级摆臂(17)设有周向预紧力并抵紧所述二级摆臂(16)，且所述一级摆臂(17)卡紧所述飞轮螺母(3)，对所述飞轮螺母(3)周向限位。2.根据权利要求1所述的一种利用SMA丝驱动的飞轮螺母解锁分离机构，其特征在于，所述解锁分离机构还包括导向环(7)，所述导向环(7)安装于所述外壳(10)的内壁上，且所述SMA丝(13)在所述两个导向器(4)间绕经所述导向环(...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨飞，岳洪浩，潘雪婷，陆一凡，许冶，邓宗全，吴君，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23