一种空间全滚动凸轮弹簧式冲击机构的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种凸轮弹黃式冲击机构。
【背景技术】
[0002] 冲击机构是空间冲击-回转型钻采取样系统的重要组成部分，在空间钻采取样中 其冲击作用是一种往复冲击运动，能够提供钻具对岩石的破碎能力。
[0003] 目前常用的冲击机构一般常采用液压、气动、电磁等冲击方式，在结构上一般采用 独立转迁机构，利用活塞运动实现冲击，并且通常都具有防空打和缓冲的机构。运类冲击机 构常用于道路、桥梁、煤矿、石油等钻探工作中，具有单次冲击力大、可有效进行岩石等的开 凿。但也存在如下不足：
[0004] (1)液压、气动类的冲击机构对密封的要求严格，使用不当容易造成油液或者气体 泄漏，对环境和样品造成污染。同时由于引入液压、气动等方式，难W适应深孔钻取中真空 的要求，也难W适应高低溫变化的环境溫度。
[0005] (2)目前常用的冲击机构大部分需要润滑泥浆或者干粉等润滑剂，为冲击钻进过 程提供润滑和冷却的作用，提高钻进效率。润滑剂的引入带来了污染样品的问题，无法适应 深空采样中样品无污染要求。
[0006] (3)目前常用的冲击机构一般体积和重量都较大，难W满足深空钻取采样要求钻 机体积小、重量轻的要求。
【发明内容】
[0007] 本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，本发明提供了一种空间全滚 动凸轮弹黃式冲击机构，具有重量轻、效率高、耗能低、结构紧凑、适应性好、无污染、重复性 好的特点，用于解决空间环境中钻取采样的冲击技术问题。
[000引本发明所采用的技术方案是：一种空间全滚动凸轮弹黃式冲击机构，包括：冲击 驱动组件、冲击传动组件；冲击驱动组件包括主动齿轮；冲击传动组件包括上盖、上壳体、 上滑动轴承、弹黃、重键、从动齿轮、从动齿轮用深沟球轴承、下壳体、滚子用深沟球轴承、滚 子、下滑动轴承、钢垫、防扭转深沟球轴承；主动齿轮与从动齿轮晒合，从动齿轮用深沟球轴 承安装在从动齿轮下端面中屯、处的圆柱结构上，从动齿轮通过从动齿轮用深沟球轴承安装 于下壳体上；滚子安装在从动齿轮上端面的安装座上，滚子用深沟球轴承安装在滚子两端， 重键外壁上有圆环形结构，圆环形结构下端面有与滚子配合的端面凸轮，圆环形结构下端 面通过钢垫与上壳体进行定位，重键下端插入从动齿轮的中屯、孔内，通过下滑动轴承定位， 下滑动轴承安装在重键下端和从动齿轮之间，重键上端插入上盖下端面的圆筒结构内，通 过上滑动轴承定位，上滑动轴承安装在上盖下端面的圆筒结构内且位于重键和上盖之间； 弹黃套在上盖下端面的圆筒结构上，一端固定在重键的圆环形结构上端面上，另一端固定 在上盖上；上盖安装在上壳体的上端，上壳体下端固定在下壳体上；重键圆环形结构的外 侧有连接轴，防扭转深沟球轴承安装在连接轴上，防扭转深沟球轴承安装于上壳体的配合 槽内。
[0009] 所述冲击驱动组件还包括电机轴端垫片、减速器、电机；电机与减速器连接，减速 器固定在下壳体上，减速器的输出轴穿过主动齿轮的中屯、，电机轴端垫片安装在主动齿轮 上端面中屯、处，并通过螺钉固定在输出轴的一端。
[0010] 所述重键上包括两个相同的端面凸轮；所述端面凸轮的端面凸轮曲线包括升程阶 段和回程阶段，i=0°~150°时为端面凸轮的升程阶段，i=150°~180°时为端面凸 轮的回程阶段；
[0011] 其中，升程阶段包括第一正弦加速度运动曲线、等速运动曲线、第二正弦加速运动 曲线；
[0012] 所述第一正弦加速度运动曲线符合如下公式：
[0014] 所述等速运动曲线符合如下公式：
[0016] 所述第二正弦加速度运动曲线符合如下公式：
[0018] 回程阶段包括如下两条直线，公式如下：
[0019] r二15mm
[0020] Omm < y<15mm i二JT ;
[0021] 其中，i为端面凸轮的展开角，y为端面凸轮位移，端面凸轮曲线距离重键上圆环 形结构近的一端端点处为i= 0°位置。
[0022] 所述从动齿轮用深沟球轴承有两个。
[0023] 所述冲击传动组件还包括上滑动轴承挡圈、从动齿轮用深沟球轴承挡圈、从动齿 轮用深沟球轴承内套筒、从动齿轮用深沟球轴承外套筒、滚子用深沟球轴承内挡圈、滚子用 深沟球轴承外挡圈、防扭转深沟球轴承内挡圈、防扭转挡圈螺母；上滑动轴承挡圈安装在上 滑动轴承下端；从动齿轮用深沟球轴承挡圈安装在从动齿轮中屯、处圆柱结构的末端，位于 从动齿轮用深沟球轴承与外部固定结构之间；从动齿轮用深沟球轴承内套筒、从动齿轮用 深沟球轴承外套筒位于两个从动齿轮用深沟球轴承之间；滚子用深沟球轴承内挡圈、滚子 用深沟球轴承外挡圈安装在滚子一端，固定在从动齿轮上端面；防扭转深沟球轴承内挡圈 位于防扭转深沟球轴承外侧，通过防扭转挡圈螺母固定在重键圆环形结构外侧的连接轴一 JLjJU 乂而。
[0024] 所述重键与从动齿轮同轴线。
[0025] 所述滚子的轴线与从动齿轮的轴线垂直相交。
[00%] 所述重键圆环形结构上的连接轴轴线与重键轴线垂直相交。
[0027] 所述主动齿轮与从动齿轮之间附有DLC基固体润滑复合薄膜。
[0028] 所述滚子外圆柱面、钢垫与重键间的配合面、防扭转深沟球轴承与上壳体上配合 槽间的配合面、重键的底面附有二硫化钢薄膜。
[0029] 本发明与现有技术相比的优点在于：
[0030] (1)本发明采用了冲击驱动组件驱动端面凸轮，通过弹黃储能驱动重键敲击钻杆 实现冲击能量的传递，大大简化了现有冲击机构的设计，具有体积小、重量轻的特点。
[0031] 似本发明通过冲击驱动组件驱动齿轮副传动实现重键的轴向运动，滚子采用滚 动的方式，减少传动环节，效率损失少，具有高效率的优点；采用端面凸轮机构加弹黃的传 统机械式设计方法，能够实现重复使用，比电磁式、气动式具有更高的可靠性，具有高可靠 性，重复性好的优点。
[0032] (3)本发明在冲击机构设计的过程中还充分考虑了空间环境的影响，采用粘接和 瓣射固体二硫化钢薄膜、DLC基固体润滑复合薄膜的润滑方式，具有对采集的样品无污染、 能够适应高真空度要求的优点。
【附图说明】
[0033] 图1为本发明的具体组成与装配剖视图；
[0034] 图2为图1中A部位的局部放大图；
[0035] 图3为本发明的具体组成与装配俯视图；
[0036] 图4为本发明的重键S维模型图；
[0037]图5为本发明中重键端面凸轮的端面凸轮曲线示意图。
【具体实施方式】
[003引一种空间全滚动凸轮弹黃式冲击机构，包括：冲击驱动组件、冲击传动组件。如图 1~图3所示，冲击驱动组件包括：电机轴端垫片7、主动齿轮8、减速器9和电机10。冲击 传动组件包括：上盖1、上壳体2、上滑动轴承3、上滑动轴承挡圈4、弹黃5、重键6、从动齿轮 用深沟球轴承挡圈11、从动齿轮用深沟球轴承12、从动齿轮用深沟球轴承内套筒13、从动 齿轮用深沟球轴承外套筒14、下壳体15、从动齿轮16、滚子用深沟球轴承内挡圈17、滚子用 深沟球轴承18、滚子用深沟球轴承外挡圈19、滚子20、下滑动轴承21、钢垫22、防扭转深沟 球轴承23、防扭转深沟球轴承内挡圈24和防扭转挡圈螺母25。
[0039] 由图1、图2、图3所示，电机10做为动力输出机构为冲击机构输入能量，减速器9 采用二级行星减速的方式，与电机10联接，电机10输出轴端安装减速器9第一级的太阳 轮。通过减速器9的法兰面和定位止口安装于下壳体15上。主动齿轮8安装于减速器9输 出轴的位置，通过电机轴端垫片7和螺钉限制主动齿轮8的轴向位置，通过主动齿轮8和减 速器9输出轴配合的圆柱面和异型面实现主动齿轮8扭矩的安装位置和扭矩的传递。主动 齿轮8和从动齿轮16晒合，主动齿轮8和从动齿轮16的中屯、距通过下壳体15机加保证。 从动齿轮16下端有轴承安装面，通过两个同种型号的轴承从动齿轮用深沟球轴承12悬臂 安装于下壳体15上，两个从动齿轮用深沟球轴承12采用一端游动一端固定的安装方式，距 离从动齿轮16远端的深沟球轴承12通过机壳、从动齿轮用深沟球轴承挡圈11、从动齿轮用 深沟球轴承内套筒13和从动齿轮用深沟球轴承外套筒14实现轴承内外圈固定，距离从动 齿轮16近端的深沟球轴承12通过从动齿轮用深沟球轴承内套筒13和从动齿轮16的轴肩 实现轴承内圈固体和外圈游动。从动齿轮16上端面有轴承安装座，滚子20利用从动齿轮 16的轴承安装座，通过滚子用深沟球轴承18、滚子用深沟球轴承内挡圈17和滚子用深沟球 轴承外挡圈19安装于从动齿轮16上端。从动齿轮16上端面安装有两个滚子20,滚子20 的中屯、轴线与从动齿轮16的中屯、轴线垂直相交。钢垫22安装在上壳体2上，上壳体2和 下壳体15通过定位面进行定位，同理上壳体2和上盖1也通过定位面定位，并通过螺钉联 接为一体。上滑动轴承3安装在上盖1的下端，通过上滑动轴承挡圈4进行轴向限位。下滑 动轴承21安装在从动齿轮16上，通过螺钉固定在从动齿轮16上。重键6有上圆柱段、下 圆柱段、冲击端面、防扭连接轴和端面凸轮组成，如图4所示，通过上圆柱段与上滑动轴承3 配合，下圆柱段与下滑动轴承21配合，将重键6安装在与从动齿轮16同轴线的位置；通过 端面凸轮与滚子20配合，冲击端面与钢垫22配合，对重键6轴向运动行程进行限制，使得 冲重键6按照预先设定的行程进行往复冲击运动；重键6通过2个防扭连接面，安装两