一种基于形状记忆聚合物复合材料的锁紧释放装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种基于形状记忆聚合物复合材料的锁紧释放装置，包括锁紧驱动机构、锁紧支撑机构和预紧机构，锁紧驱动机构包括由形状记忆聚合物复合材料制成的锁紧片层和弹簧，锁紧片层表面附着电加热膜，锁紧机构包括锁定销、弹簧支座和锁紧支座，预紧机构包括预紧螺母和顶丝，锁紧片层的两端分别与锁定销顶部和弹簧支座的顶部固定连接，弹簧两端分别与锁定销和弹簧支座固定连接，弹簧支座与锁紧支座上部固定连接，预紧螺母邻近锁紧支座的下部设置并固定在底板上，弹簧支座和预紧螺母设置在锁紧支座的相对两侧，顶丝穿入预紧螺母并与锁紧支座下部相抵触，锁紧支座上设有与底板连接用的长槽形安装孔。本发明专利技术锁紧释放过程平缓，对系统的冲击小。

A lock release device based on shape memory polymer composite

The invention provides a locking release device based on the shape memory polymer composite material, which comprises a locking driving mechanism, a locking support mechanism and a pre tightening mechanism. The locking driving mechanism comprises a locking sheet layer and a spring made of the shape memory polymer composite material, the surface of the locking sheet layer is attached with an electric heating film, the locking mechanism comprises a locking pin, a spring support and a locking support, and the pre tightening mechanism The mechanism comprises a pre tightening nut and a top screw, two ends of the locking sheet layer are respectively fixedly connected with the top of the locking pin and the top of the spring support, two ends of the spring are respectively fixedly connected with the locking pin and the spring support, the spring support is fixedly connected with the upper part of the locking support, the pre tightening nut is arranged adjacent to the lower part of the locking support and fixed on the base plate, and the spring support and the pre tightening nut are arranged on the top of the locking support On the opposite sides, the top thread penetrates the pre tightening nut and conflicts with the lower part of the locking support, which is provided with a long groove shaped installation hole for connecting with the bottom plate. The locking release process of the invention is smooth and has little impact on the system.

【技术实现步骤摘要】
一种基于形状记忆聚合物复合材料的锁紧释放装置
本专利技术属于航空航天
，尤其是涉及一种基于形状记忆聚合物复合材料的锁紧释放装置。
技术介绍
在航空航天领域，航天器与有效载荷的连接分离大多采用爆炸螺栓与火工切割器等火工装置，虽然具有结构简单、可靠性高等特点，但火工分离产生的巨大冲击对空间操控平台的姿态和精度控制均产生严重影响。目前，在我国，尽管近年来在航天器连接与分离机构领域的研究取得了诸多技术成果和工程应用，但针对在轨应用的大承载低冲击锁紧释放机构的研究尚未开展，而且现有的锁紧释放机构存在质量重、机构复杂、释放过程中冲击过大的问题。本专利技术所述的一种基于形状记忆聚合物复合材料的锁紧释放机构。由于形状记忆聚合物复合材料的形状记忆效应及其高比强度、比刚度的特点，应用其到锁紧释放机构中不仅可以有效降低机械结构复杂程度和锁紧释放难度，而且由于形状记忆聚合物复合材料的变形回复过程平缓，可使解锁过程较平缓，减轻对系统造成较大的冲击。为未来空间锁紧释放机构的设计制造提供新的思路和方法。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术旨在提出一种基于形状记忆聚合物复合材料的锁紧释放装置，解决传统的锁紧释放机构质量重、机构复杂、释放过程中冲击过大的问题。为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：一种基于形状记忆聚合物复合材料的锁紧释放装置，包括锁紧驱动机构、锁紧机构和预紧机构，所述的锁紧驱动机构包括形状记忆聚合物复合材料制成的锁紧片层和弹簧，所述的锁紧片层表面附着电加热膜，所述的锁紧机构包括锁定销、弹簧支座和锁紧支座，所述的预紧机构包括预紧螺母和顶丝，所述的锁紧片层的两端分别与锁定销的顶部和弹簧支座的顶部固定连接，所述的弹簧设置在锁紧片层的正下方，所述的弹簧两端分别与锁定销和弹簧支座固定连接，所述的弹簧支座与锁紧支座上部固定连接，所述的预紧螺母邻近锁紧支座的下部设置并固定在底板上，所述的弹簧支座和预紧螺母设置在锁紧支座的相对两侧，所述的顶丝穿入预紧螺母并与锁紧支座下部相抵触，所述的锁紧支座上设有与底板连接用的长槽形安装孔。进一步的，所述形状记忆聚合物复合材料包括基体材料和增强材料，所述的基体材料为环氧或氰酸酯，环氧种类为Tg＝80℃、Tg＝100℃、Tg＝120℃、Tg＝150℃或g＝170℃，氰酸酯种类为Tg＝180℃、Tg＝210℃；所述的增强方式为纤维增强和颗粒增强，所述的增强材料为碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维、石墨烯或碳纳米管。进一步的，所述由形状记忆聚合物复合材料制成的锁紧片层横截面为矩形，初始状态为弧形形状，赋形后的形状为平直状态。进一步的，所述锁紧片层上下表面各粘贴一个电加热膜，且粘贴方式为利用耐高温的聚酰亚胺双面胶或耐高温的丙烯酸双面胶粘贴，或者将薄膜型加热器固化在由形状记忆聚合物复合材料制成的锁紧片层材料内部。进一步的，所述弹簧一端套在弹簧支座上并与弹簧支座上的第一螺纹孔螺纹连接，另一端穿入锁定销的第二螺纹孔内并与第二螺纹孔螺纹连接。进一步的，所述锁紧支座下部设有与顶丝一端相抵触的凹槽。进一步的，所述锁紧支座上对称设置四个长槽形安装孔。进一步的，所述预紧螺母通过带有连接孔的连接板与底板固定连接。进一步的，所述锁定销为圆锥形插销。进一步的，所述锁紧释放装置两个或多个串联使用。相对于现有技术，本专利技术所述的一种基于形状记忆聚合物复合材料的锁紧释放装置具有以下优势：本专利技术所述的一种基于形状记忆聚合物复合材料的锁紧释放装置，具有释放过程稳定和可靠释放的好处；锁紧片层刚度、强度较高，密度低，变形回复力较大，形状保持能力较好同时可以将驱动力与锁定功能集于一身，减小可展开结构的复杂度，克服传统机械式空间可展开结构的缺陷并满足空间特殊要求。对比现有对比一种记忆合金驱动的星载锁紧释放装置，本申请的记忆材料为聚合物复合材料，并且其用来制作锁紧片层，集锁紧-展开功能一体化，大大简化了锁紧展开的机构，提高了锁紧展开的可靠性，同时本材料结合了复合材料具有可设计性，可以根据实际使用情况进行比强度和比刚度的设计，可以保证锁紧的强度、刚度和可靠性。本专利技术中锁紧释放装置和锁紧片层的大小和个数可依据负载的大小与质量而调节。本专利技术驱动展开的过程平稳，对系统的冲击小，尤其避免了展开开始瞬间和末期的剧烈冲击载荷，有效提高了锁紧锁紧释放装置在各类航天器中的适用性。附图说明构成本专利技术的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1为本专利技术实施例所述的一种基于形状记忆聚合物复合材料的锁紧释放装置的锁紧状态的主视图；图2为本专利技术实施例所述的一种基于形状记忆聚合物复合材料的锁紧释放装置的锁紧状态的俯视图；图3为本专利技术实施例所述的一种基于形状记忆聚合物复合材料的锁紧释放装置的释放状态的结构示意图；图4为形状记忆聚合物复合材料的形态变化过程示意图；图5为形状记忆聚合物复合材料制成的锁紧片层的初始形状示意图；图6为一种基于形状记忆聚合物复合材料的锁紧释放装置的试验解锁过程图。附图标记说明：1-锁紧片层，2-锁定销，3-弹簧支座，4-电加热膜，5-弹簧，6-锁紧支座，7-预紧螺母，8-顶丝，9-长槽形安装孔，10-连接孔，11-连接板。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。如图1-图3所示，一种基于形状记忆聚合物复合材料的锁紧释放装置，包括锁紧驱动机构、锁紧机构和预紧机构，所述的锁紧驱动机构包括由形状记忆聚合物复合材料制成的锁紧片层1和弹簧5，所述的锁紧片层1表面附着电加热膜4，所述的锁紧机构包括锁定销2、弹簧支座3和锁紧支座6，所述的预紧机构包括预紧螺母7和顶丝8，所述的锁紧片层1的两端分别与锁定销2的顶部和弹簧支座3的顶部固定连接，所述的弹簧5设置在锁紧片层1的正下方，所述的弹簧5两端分别与锁定销2和弹簧支座3固定连接，所述的弹簧支座3与锁紧支座6上部固定连接，所述的预紧螺母7邻近锁紧支座6的下部设置并固定在底板上，所述的弹簧支座3和预紧螺母7设置在锁紧支座6的相对两侧，所述的顶丝8穿入预紧螺母7并与锁紧支座6下部相抵触，所述的锁紧支座6上设有与底板连接用的长槽形安装孔9。形状记忆聚合物复合材料包括基体材料和增强材料，所述的基体材料为环氧或氰酸酯，环氧种类为Tg＝80℃、Tg＝100℃、Tg＝120℃、Tg＝150℃或Tg＝170℃，氰酸酯种类为Tg＝180℃、Tg＝210℃；所述的增强方式为纤维增强和颗粒增强，所述的增强材料为碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维、石墨烯或碳纳米管。由形状记忆聚合物复合材料制成的锁紧片层1的横截面为矩形，初始状态为弧形形状，赋形后的形状为平直状态，加热方式为外贴电热膜4加热，当电加热膜4提供的温度超过由形状记忆聚合物复合材料制本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于形状记忆聚合物复合材料的锁紧释放装置，其特征在于：包括锁紧驱动机构、锁紧机构和预紧机构，所述的锁紧驱动机构包括由形状记忆聚合物复合材料制成的锁紧片层(1)和弹簧(5)，所述的锁紧片层(1)表面附着电加热膜(4)，所述的锁紧机构包括锁定销(2)、弹簧支座(3)和锁紧支座(6)，所述的预紧机构包括预紧螺母(7)和顶丝(8)，所述的锁紧片层(1)的两端分别与锁定销(2)的顶部和弹簧支座(3)的顶部固定连接，所述的弹簧(5)设置在锁紧片层(1)的正下方，所述的弹簧(5)两端分别与锁定销(2)和弹簧支座(3)固定连接，所述的弹簧支座(3)与锁紧支座(6)上部固定连接，所述的预紧螺母(7)邻近锁紧支座(6)的下部设置并固定在底板上，所述的弹簧支座(3)和预紧螺母(7)设置在锁紧支座(6)的相对两侧，所述的顶丝(8)穿入预紧螺母(7)并与锁紧支座(6)下部相抵触，所述的锁紧支座(6)上设有与底板连接用的长槽形安装孔(9)。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于形状记忆聚合物复合材料的锁紧释放装置，其特征在于：包括锁紧驱动机构、锁紧机构和预紧机构，所述的锁紧驱动机构包括由形状记忆聚合物复合材料制成的锁紧片层(1)和弹簧(5)，所述的锁紧片层(1)表面附着电加热膜(4)，所述的锁紧机构包括锁定销(2)、弹簧支座(3)和锁紧支座(6)，所述的预紧机构包括预紧螺母(7)和顶丝(8)，所述的锁紧片层(1)的两端分别与锁定销(2)的顶部和弹簧支座(3)的顶部固定连接，所述的弹簧(5)设置在锁紧片层(1)的正下方，所述的弹簧(5)两端分别与锁定销(2)和弹簧支座(3)固定连接，所述的弹簧支座(3)与锁紧支座(6)上部固定连接，所述的预紧螺母(7)邻近锁紧支座(6)的下部设置并固定在底板上，所述的弹簧支座(3)和预紧螺母(7)设置在锁紧支座(6)的相对两侧，所述的顶丝(8)穿入预紧螺母(7)并与锁紧支座(6)下部相抵触，所述的锁紧支座(6)上设有与底板连接用的长槽形安装孔(9)。


2.根据权利要求1所述的一种基于形状记忆聚合物复合材料的锁紧释放装置，其特征在于：所述形状记忆聚合物复合材料包括基体材料和增强材料，所述的基体材料为环氧或氰酸酯，环氧种类为Tg＝80℃、Tg＝100℃、Tg＝120℃、Tg＝150℃或Tg＝170℃，氰酸酯种类为Tg＝180℃、Tg＝210℃；所述的增强方式为纤维增强和颗粒增强，所述的增强材料为碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维、石墨烯或碳纳米管。


3.根据权利要求2所述的一种基于形状记忆聚合物复合材料的锁紧释放装置，其特征在于：所述由形状记忆聚合物复合材料制成的锁紧片层(...

【专利技术属性】
技术研发人员：冷劲松，刘彦菊，刘政贤，刘立武，兰鑫，戴雯煦，彭凡，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙;23