一种采用记忆合金的可重复锁紧轴向锁紧结构的制作方法

本发明涉及应用于伺服转台的一种采用记忆合金的可重复锁紧轴向锁紧机构，属于空间机构领域。

背景技术：

为了提高火箭发射时伺服转台的机械频率，防止发生共振造成火箭或转台损坏。星载设备的伺服转台一般都采用锁紧机构对转台运动部件进行锁紧，提高转台固有频率保证发射安全，在卫星入轨后锁紧机构进行解锁，转台运动部件恢复自由转动。常用的锁紧方式是采用爆炸螺栓等火攻品对运动部件进行连接，但爆炸螺栓体积、重量大，解锁冲击大，随着转台越来越小轻小型化要求越来越高，火工品锁紧越发无法满足系统要求。随之产生了以记忆合金为驱动力的锁紧机构代替火攻品实现转台锁紧，记忆合金锁紧机构具有体积小、重量轻、解锁冲击小、经优化设计可实现重复锁紧等优势。现有的锁紧机构一般是采用轴系外部的过度件对旋转轴系进行锁紧限制轴的转动，由于锁紧点不在回转轴线上造成轴系受力不均，对锁紧结构刚度提出了更高的要求，不利于轻量化易造成整体刚度不足。

本发明提出了一种采用记忆合金的可重复锁紧轴向锁紧结构，其特点是锁紧力作用点距离轴承距离近，作用力直接作用到回转轴线上，锁紧机构对轴系作用力均匀，可以起到更好的锁紧效果。锁紧机构采用记忆合金驱动，并可进行重复锁紧。

技术实现要素：

为了满足小型转台对轻小型锁紧机构的需求，发明了应用于伺服转台的一种采用记忆合金的可重复锁紧轴向锁紧机构，，其所需设备和实现步骤如下：

所需设备由轴系定子1、弹性簧片2、轴承3、轴系转子4、锁紧箱体5、钢丝绳6、连接件7，加热器8和记忆合金丝9组成。轴系定子1、轴承3和轴系转子4构成转动轴系，多个弹性簧片2与轴系定子1固连，并以轴系转动轴为回转轴均布，锁紧箱体5和轴系定子1固连。轴系定子1和弹性簧片2设计有环槽，安装时保证轴系定子1与弹性簧片2的环槽对齐形成定位槽，钢丝绳6缠绕在定位槽内，一端与轴系定子1固连，一端与连接件7固连，可在记忆合金丝9的带动下完成绕紧与放松。轴系定子1设计有穿线孔，保证钢丝绳6可从轴系定子1内穿到外部与连接件7连接。弹性簧片2上设计有刚性球头，并且水平方向刚度大保证锁紧后轴系刚度，垂向刚度小并具有一定弹性，弹性簧片2在初始位置时保证不干涉轴系转子4转动。轴系转子4对应位置上设计有球窝。记忆合金丝9一端与锁紧箱体5固连，一端与连接件7固连。锁紧时，加热器8通电并对记忆合金丝9加热，记忆合金丝9温度升高到阈值温度后，记忆合金丝9收缩通过连接件7带动钢丝绳6绕紧，钢丝绳6绕紧后拉动弹性簧片2变形，带动弹性簧片2上的钢性球头下移与轴系转子4上的球窝配合，限制轴系转子4转动，实现对轴系的锁紧。解锁时，加热器8断电，记忆合金丝9温度降低到阈值温度后，记忆合金丝9伸长，钢丝绳6放松后，弹性簧片2在弹性的作用下恢复初始位置，轴系转子4可自由转动，实现轴系解锁。轴系定子1与弹性簧片2的环槽保证钢丝绳6绕紧和放松时不会滑脱。

实现步骤：

步骤1、轴系锁紧时，轴系转子4转动到锁紧位置后保持不动，加热器8通电，对记忆合金丝9加热。

步骤2、记忆合金丝9温度升高到阈值温度后，记忆合金丝9开始收缩，记忆合金9通过连接件7带动钢丝绳6绕紧。

步骤3、钢丝绳6绕紧后，压缩弹性簧片2变形，弹性簧片2上的刚性球头与轴系转子4的球窝接触，限制轴系转子4的转动，实现对轴系锁紧。

步骤4、锁紧后加热器8保持通电状态，保证记忆合金丝9的温度，保持轴系锁紧。

步骤5、解锁时，加热器8断电，停止对记忆合金丝9的加热，记忆合金9温度开始下降。

步骤6、当记忆合金丝9温度低于阈值温度后，记忆合金丝9开始伸长，钢丝绳6放松，弹性簧片2弹在性作用下恢复初始位置，弹性簧片2的刚性球头与轴系转子4的球窝分离并回到初始位置，此时轴系转子4可以自由转动，实现轴系的解锁。

步骤7、加热器8保持断电，轴系处于解锁状态。

重复步骤1至步骤4可实现轴系的重复锁紧，重复步骤5至步骤7可实现轴系的重复解锁。

本发明提出了一种采用记忆合金的可重复锁紧轴向锁紧机构：采用记忆合金驱动，实现对轴系的锁紧与解锁。结构质量轻、体积小、解锁冲击小，并且锁紧力作用点距离轴承距离近，作用力直接作用到轴系回转轴线上，可以起到更好的锁紧效果，并可完成轴系的重复锁紧与解锁。

附图说明

图1为一种采用记忆合金的可重复锁紧轴向锁紧机构所需设备组成图，其中：所需设备1为轴系定子、2为弹性簧片、3为轴承、4为轴系转子、5为锁紧箱体、6为钢丝绳、7为连接件、8为加热器、9为记忆合金丝。

图2为弹性簧片结构示意图。

两图也是说明书摘要附图。

具体实施方式

以某激光通信伺服转台俯仰轴系锁紧机构为例，该系统组成和实现步骤如下：

结构由轴系定子1、弹性簧片2、轴承3、轴系转子4、锁紧箱体5、钢丝绳6、连接件7，加热器8和记忆合金丝9组成。轴系定子1上均匀布置6个弹性簧片2，轴系转子4对应位置上开设有6个可与弹性簧片2上的刚性球头配合的球窝。记忆合金丝9的阈值温度设计为80℃，记忆合金丝9的温度大于80℃后记忆合金丝9收缩小于80℃后记忆合金9开始伸长。

步骤1、轴系锁紧时，轴系转子4转动到锁紧位置后保持不动，加热器8通电，对记忆合金丝9加热。

步骤2、记忆合金丝9温度升高到阈值温度(80℃)后，记忆合金丝9开始收缩，记忆合金丝9通过连接件7带动钢丝绳6绕紧。

步骤3、钢丝绳6收紧后，压缩弹性簧片2，弹性簧片2变形，弹性簧片2上的刚性球头与轴系转子4的球窝接触，限制轴系转子4的转动，实现对轴系锁紧。

步骤4、锁紧后加热器8保持通电状态，保证记忆合金丝9的温度，保持轴系锁紧。

步骤5、解锁时，加热器8断电，停止对记忆合金丝9的加热，记忆合金丝9温度开始下降。

步骤6、当记忆合金丝9温度低于阈值温度后，记忆合金丝9开始伸长，钢丝绳6放松，弹性簧片2弹在性作用下恢复初始位置，弹性簧片2的刚性球头与轴系转子4的球窝分离并回到初始位置，此时轴系转子4可以自由转动，实现轴系的解锁。

步骤7、加热器8保持断电，轴系处于解锁状态。

重复步骤1至步骤4可实现轴系的重复锁紧，重复步骤5至步骤7可实现轴系的重复解锁。通过以上步骤，完成俯仰轴系的锁紧与解锁。

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种采用记忆合金的可重复锁紧轴向锁紧机构，属于空间机构领域。本发明涉及一种采用记忆合金的可重复锁紧轴向锁紧机构，其特点是锁紧机构采用记忆合金驱动，设计有弹性簧片，在锁紧力撤除后可在弹性作用下恢复达到初始位置。记忆合金丝带动钢丝绳绕紧弹性簧片后，弹性簧片上的刚性球头和轴系转子上的球窝配合，实现轴系锁紧。机构锁紧力作用点距离轴承距离近，作用力直接作用到轴系回转轴线上，可以起到更好的锁紧效果。结构质量轻、体积小、解锁冲击小，并可完成轴系的重复锁紧与解锁。

技术研发人员：李小明;柳鸣;张立中;孟立新;张家齐;李响
受保护的技术使用者：长春理工大学
技术研发日：2018.05.02
技术公布日：2019.11.12