空间载荷变位用电动螺纹副锁紧装置的制作方法

1.本发明涉及空间锁紧机构技术领域，具体地，涉及一种空间载荷变位用电动螺纹副锁紧装置。


背景技术：

2.为满足越来越高的在轨观测需求，空间相机载荷技术不断发展，功能要求也越来越多，在轨运动过程更加复杂。以某型号卫星载荷相机为例，其重量约400kg，且由于运载包络尺寸的限制，其发射状态和在轨工作状态不一致，入轨后需进行在轨重构，即入轨后由发射时的安装固定状态在多种作动机构的控制下进行一系列的解锁、移动、转位及锁紧动作，最终形成在轨工作状态，完成重构。为保证相机移位之后具有足够的刚度和稳定性，单个锁紧点的轴向锁紧力需达到30kn，其锁紧机构必须起到可靠的锁紧功能，也是实现相机重构的关键技术。
3.目前，国内外在用的在轨锁紧机构如用于太阳翼锁定和释放的弹簧销轴式重复锁定和释放机构、拉索式重复锁定和释放机构，一般是利用定位销实现定位，很难有效控制并达到较大的锁紧力。而利用记忆合金或弹性记忆复合材料的锁紧机构虽然取消了电机等驱动元件，但锁定精度还有待进一步验证。
4.经现有技术检索发现，中国实用新型专利公告号为cn201159787y，公开了一种空间观测光学遥感器特大口径可展开主镜精密锁定装置，包括定位装置和锁紧装置。定位装置由限制三个自由度的一组定位块、限制两个自由度的一组定位块和限制一个自由度的一组定位块组成；每组定位块由固定在主镜中间镜支撑结构上的母定位块和固定在主镜分块镜支撑结构上的子定位块组成。锁紧装置由固定弹簧螺母、前基座、弹簧、锁紧螺母、后基座、推力轴承、锁紧螺栓、减速器和步进电机组成。但是上述专利存在以下不足：由于螺纹副相对运动形式和压紧面干涉问题的限制，同样无法满足特定条件下的锁紧要求。


技术实现要素：

5.针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种空间载荷变位用电动螺纹副锁紧装置。
6.根据本发明提供的一种空间载荷变位用电动螺纹副锁紧装置，包括驱动组件、连接件以及被连接件；
7.所述驱动组件包括驱动电机和传动轴，所述传动轴设置在所述驱动电机上，且所述传动轴通过所述驱动电机驱动而转动设置；
8.所述连接件上设置有螺母底座，所述螺母底座上开设有第一通槽，所述第一通槽内设置有锁紧螺母和螺母压紧弹簧，所述锁紧螺母滑动设置在所述第一通槽内，所述螺母压紧弹簧设置在所述锁紧螺母与所述连接件之间；
9.所述被连接件上设置有螺栓外壳，所述螺栓外壳内设置有锁紧螺栓，所述锁紧螺栓一端对应所述锁紧螺母设置，所述锁紧螺栓的另一端对应所述传动轴设置；
10.所述锁紧螺栓通过所述传动轴转动与所述锁紧螺母啮合设置，所述连接件与所述被连接件压紧设置。
11.一些实施方式中，所述驱动组件还包括谐波减速器和减速器外壳，所述谐波减速器连接设置在所述驱动电机上，所述减速器外壳套设在所述谐波减速器上，所述传动轴连接设置在所述谐波减速器上，所述传动轴另一端贯穿所述减速器外壳设置。
12.一些实施方式中，所述驱动组件还包括深沟球轴承，所述深沟球轴承设置在所述减速器外壳内，所述深沟球轴承套设在所述传动轴上。
13.一些实施方式中，所述谐波减速器包括刚轮、柔轮以及波发生器，所述刚轮与所述柔轮配合设置，所述驱动电机上设有法兰，所述刚轮分别与所述法兰、所述减速器外壳均采用孔轴配合设置，所述波发生器固定设置在所述驱动电机的输出轴上，所述柔轮与所述传动轴固定设置。
14.一些实施方式中，所述螺栓外壳上设有第二通槽，所述第二通槽内设置有锁紧螺栓和螺栓压紧螺母，所述锁紧螺栓滑动设置在所述第二通槽内，所述螺栓压紧螺母设置在所述锁紧螺栓和所述螺栓外壳之间。
15.一些实施方式中，所述锁紧螺栓的顶部有外螺纹，所述锁紧螺栓的底部设有四方孔，所述锁紧螺栓的底部为外球面，所述减速器外壳内设有内球面，所述锁紧螺栓通过所述外球面与所述内球面相互配合而与所述减速器外壳接触设置。
16.一些实施方式中，所述螺母底座包括压紧面，所述螺母底座通过所述压紧面与所述螺栓外壳接触设置，所述螺母底座采用四处凸台结构设置。
17.一些实施方式中，所述锁紧螺母采用六方凸台，所述螺母底座上设有六方孔，所述锁紧螺母通过所述六方凸台与所述六方孔相互配合而设置在所述螺母底座中。
18.一些实施方式中，所述驱动电机通电，所述驱动电机的输出轴驱动波发生器旋转，所述驱动电机减速后带动柔轮和所述传动轴转动，继而驱动所述锁紧螺栓旋转；所述锁紧螺栓继续旋转，所述锁紧螺母在螺纹副的作用下向下运动2mm直至与所述螺纹底座内端面贴合，所述锁紧螺母无法继续移动，所述锁紧螺栓开始向上运动直至所述锁紧螺栓的台阶面与所述螺栓外壳内端面贴紧；所述驱动电机继续通电，所述锁紧螺栓的台阶面与所述螺栓外壳已贴合，在所述驱动电机作用下所述锁紧螺栓开始产生拧紧力矩，且随着所述锁紧螺栓的旋转至达到所需的力矩要求，所述驱动电机断电，完成锁紧。
19.与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
20.1、本发明通过设置连接件和被连接件，连接件连同螺母底座、锁紧螺母、螺母压紧弹簧，被连接件连同锁紧螺栓、螺栓压紧弹簧、螺栓外壳，锁紧机构尺寸小，零件加工难度低，依靠螺纹连接实现可靠锁紧，且可多次使用，实现重复解锁和锁紧；
21.2、本发明通过设置螺母压紧弹簧，螺母压紧弹簧的压力作用下和锁紧螺母相互啮合，螺栓缓慢上升，并逐步将连接件和被连接件压紧，最终通过电机控制达到所需的拧紧力矩，使得相机载荷在轨变位后可靠锁紧。
附图说明
22.通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
23.图1为本发明空间载荷变位用电动螺纹副锁紧装置初始状态下的剖面示意图；
24.图2为本发明空间载荷变位用电动螺纹副锁紧装置完成锁紧状态下的剖面示意图；
25.图3为本发明驱动组件的剖面示意图；
26.图4为本发明锁紧螺栓的结构示意图；
27.图5为本发明锁紧螺母的结构示意图；
28.图6为本发明螺母底座的结构示意图；
29.附图标记：
[0030][0031]
具体实施方式
[0032]
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
[0033]
如图1所示为空间载荷变位用电动螺纹副锁紧装置初始状态下的剖面示意图，如图2所示为空间载荷变位用电动螺纹副锁紧装置完成锁紧状态下的剖面示意图，包括驱动组件1、连接件2以及被连接件3。连接件2上设置有螺母底座9，螺母底座9上开设有第一通槽，第一通槽内设置有锁紧螺母5和螺母压紧弹簧7，锁紧螺母5滑动设置在第一通槽内，螺母压紧弹簧7设置在锁紧螺母5与连接件2之间。
[0034]
被连接件3上设置有螺栓外壳8，螺栓外壳8内设置有锁紧螺栓4，锁紧螺栓4一端对应锁紧螺母5设置，锁紧螺栓4的另一端对应传动轴14设置。螺栓外壳8上设有第二通槽，第二通槽内设置有锁紧螺栓4和螺栓压紧螺母，锁紧螺栓4滑动设置在第二通槽内，螺栓压紧螺母设置在锁紧螺栓4和螺栓外壳8之间，锁紧螺母5通过螺母压紧弹簧7压紧在螺母底座9内端面上，以提供螺纹初始啮合过程中的轴向力，保证螺纹进入啮合状态。锁紧螺栓4通过传动轴14转动与锁紧螺母5啮合设置，连接件2与被连接件3压紧设置。
[0035]
如图3所示为驱动组件1的剖面示意图，驱动组件1包括驱动电机11、传动轴14、谐波减速器12、减速器外壳13以及深沟球轴承15，传动轴14设置在驱动电机11上，且传动轴14通过驱动电机11驱动而转动设置。谐波减速器12连接设置在驱动电机11上，减速器外壳13套设在谐波减速器12上，传动轴14连接设置在谐波减速器12上，传动轴14另一端贯穿减速器外壳13设置。深沟球轴承15设置在减速器外壳13内，深沟球轴承15套设在传动轴14上。
[0036]
谐波减速器12包括刚轮121、柔轮123以及波发生器122，刚轮121与柔轮123配合设
置，驱动电机11上设有法兰，刚轮121分别与法兰、减速器外壳13均采用孔轴配合设置，波发生器122固定设置在驱动电机11的输出轴上，柔轮123与传动轴14固定设置。
[0037]
如图4所示为锁紧螺栓4的结构示意图，如图5所示为锁紧螺母5的结构示意图，如图6所示为螺母底座9的结构示意图，锁紧螺栓4的顶部有外螺纹，锁紧螺栓4的底部设有四方孔，实现扭矩传递，锁紧螺栓4可沿传动轴14滑动，且能容许较大的同轴度误差。锁紧螺栓4的底部为外球面，减速器外壳13内设有内球面，锁紧螺栓4通过外球面与内球面相互配合而与减速器外壳13接触设置，以适应锁紧螺栓4的倾斜误差。锁紧螺母5用螺母压紧弹簧7压紧，未受到锁紧螺栓4顶升时锁紧螺母5突出压紧面约4mm，被连接上设置有锁紧螺母5突出部分的容纳槽。锁紧机构各滑动面之间采用固体mos2润滑和防冷焊。
[0038]
螺母底座9包括压紧面，螺母底座9通过压紧面与螺栓外壳8接触设置，螺母底座9采用四处凸台结构设置，以扩大支撑面积，提高连接刚度。锁紧螺母5采用六方凸台，螺母底座9上设有六方孔，锁紧螺母5通过六方凸台与六方孔相互配合而设置在螺母底座9中，以限制螺纹啮合过程中锁紧螺母5发生旋转。
[0039]
在进行使用时，使用不少于3套数量的锁紧机构，拧紧过程均匀、对称、分步施加拧紧力矩。工作原理：初始状态下，锁紧螺栓4和锁紧螺栓4已运动至同轴状态，连接件2连同螺母底座9、锁紧螺母5、螺母压紧弹簧7已在其他位移机构的作动下向被连接件3靠近直至连接面贴合，锁紧螺母5与螺母压紧弹簧7被锁紧螺栓4推动并上移约2mm，由于锁紧螺栓4与锁紧螺母5均有倒角的设计，锁紧螺栓4的倒角顶入锁紧螺母5倒角，此时内外螺纹处于半啮合或未啮合状态。
[0040]
驱动电机11通电，驱动电机11的输出轴驱动波发生器122旋转，驱动电机11减速后带动柔轮123和传动轴14转动，继而驱动锁紧螺栓4旋转。由于此时锁紧螺母5被六角孔限制了转动自由度，且受到螺母压紧弹簧7的压力作用，锁紧螺栓4转过一定角度后其顶端的外螺纹会与螺母内螺纹由半啮合或未啮合状态进行全啮合状态。锁紧螺栓4继续旋转，锁紧螺母5在螺纹副的作用下向下运动2mm直至与螺纹底座内端面贴合，锁紧螺母5无法继续移动，锁紧螺栓4开始向上运动直至锁紧螺栓4的台阶面与螺栓外壳8内端面贴紧；驱动电机11继续通电，锁紧螺栓4的台阶面与螺栓外壳8已贴合，在电机作用下锁紧螺栓4开始产生拧紧力矩，且随着螺栓的旋转，力矩逐渐增大，通过控制脉冲频率或电流，直至达到所需的力矩要求，电机断电，完成锁紧。
[0041]
在本技术的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
[0042]
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本技术的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。