三轴气浮台销锁机构的制作方法

本发明属于航天器地面试验设备领域，尤其是涉及一种三轴气浮台销锁机构。

背景技术：

三轴气浮台是目前国际上采用的最先进的卫星姿态控制系统全物理仿真设备，其可模拟卫星在外层空间无干扰力矩环境的姿态运动。

为保证地面试验的有效性，气浮台的干扰力矩需要满足指标要求。当三轴气浮台质心和球心不重合时，将会产生干扰力矩，所以三轴气浮台使用前需要将三个轴向的质心调至球心。为降低调试难度，需将两个水平轴进行解耦，此时需研究一种销锁机构，该机构可以分别销住两个水平轴。当其中一个轴销锁以后，台体可以绕着销锁住的轴旋转，进而可以对被锁轴的质心位置进行调节。目前没有关于三轴气浮台销锁机构的专利。现有的销锁机构一般包括凸型连接部件和凹形连接部件。通过沿轴向将凸型连接件插入/拔出凹型连接件从而实现连接/分离。该装置需要手动插拔进行连接/解锁，解锁过程会对被锁物体产生作用力，从而干扰台体，不适用于三轴气浮台。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明旨在提出一种三轴气浮台销锁机构，以一种能够销住水平轴的机构，能够满足根据三轴气浮台试验前质心测试状态，当其中一个轴销锁以后，水平另一个轴可以绕着销锁住的轴旋转，进而可以对质心位置进行调节。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种三轴气浮台销锁机构，包括锁孔组件、锁针组件、三向调节结构，三向调节结构上方一侧与锁针组件可拆卸连接，锁针组件的锁针与锁孔组件锁孔能够自动对准，锁孔组件固结至三轴气浮台的主惯量轴位置，且锁孔中心对准三轴气浮台的球心。

进一步的，所述锁孔组件包括锁孔壳体，锁孔壳体为设有凸台的桶状结构，锁孔壳体靠近三轴气浮台的一侧设有盲孔，盲孔用于安装三轴气浮台的设备，锁孔壳体另一侧设有锁孔。

进一步的，所述锁针组件包括外壳体、外伸缩组件和锁针，外壳体内部设有外伸缩组件，外伸缩组件在外力作用下，沿外壳体做往复运动；外伸缩组件内部安装锁针，外伸缩组件与外壳体之间套接回复弹簧，用于外伸缩组件的解锁复位。

进一步的，所述外伸缩组件包括针套、导向套、按轴和卡扣单元，针套外部套接回复弹簧，且回复弹簧的一端与一号壳体的内壁接触，另一端与针套的针套座接触；针套内部的针套孔内设有锁针，且锁针能在外力下沿针套相对运动；针套一端安装导向套，导向套远离针套的一端安装按轴和卡扣单元，且卡扣单元内部固定套接按轴，按轴的端部延伸至底盖外部；按轴和针锁之间设有导向弹簧。

进一步的，所述锁孔组件靠近锁孔的一侧设有锁孔导向槽，锁孔导向槽为圆台形结构，锁孔导向槽的中心处设有锁孔；针套包括一体结构的导向部、针套连接部和针套座，针套连接部一侧与针套座固结后形成t字行结构，针套连接部的另一端连接至导向部，导向部内部设有通槽，通槽用于穿过锁针；导向部的尺寸与锁孔导向槽尺寸匹配，使得在外力作用下，导向部能够进入锁孔导向槽，从而使得锁针与锁孔实现自动对准。

进一步的，所述外壳体包括一号壳体、二号壳体、底盖，二号壳体两侧分别固接一号壳体和底盖后形成壳体结构，底盖中部设有底盖通孔，底盖通孔用于穿过按轴，且按轴在外力下能够沿底盖相对运动。

进一步的，所述一号壳体为一端开口的筒状结构，且一号壳体靠近锁孔组件的一侧设有一号壳体通孔，一号壳体通孔的外径大于针套连接部的外径，且小于回复弹簧的横截面。

进一步的，所述三向调节结构包括z向调节部、夹持部和xy调节部，z向调节部一侧固定安装夹持部，夹持部用于加持锁针组件，z向调节部底部安装xy调节部。

进一步的，所述导向套包括导向套座、导向套本体和导向座，导向套本体和导向座固接后形成t字形结构，导向套本体外壁对称设有导向座，导向座与二号壳体上的导向台滑动连接。

进一步的，所述卡扣单元包括按钮、外挡盖、片簧安装座和片簧，外挡盖为圆环结构，外挡盖内部固定套接片簧安装座，片簧安装座中部设有卡扣单元通孔，用于固定套接按轴，片簧安装座内壁上安装片簧，片簧固定连接至按钮，且位于外挡盖外部，片簧具有刚度；外壳体的外壁上对称设有一对卡槽和按钮孔，且按钮孔为通孔，用于放置初始状态的按钮，卡槽为通槽，用于锁定按钮。

相对于现有技术，本发明所述的三轴气浮台销锁机构具有以下优势：

(1)本发明所述的三轴气浮台销锁机构，采用针套、导向套、卡扣单元与按轴等组成外伸缩组件，该组件与外壳体形成滑动副，从而实现锁定与解锁。

(2)本发明所述的三轴气浮台销锁机构，通过锁针与针套、导向套形成内伸缩滑动副，且锁孔与锁针设计配合倒锥面，从而实现自对准。

(3)本发明所述的三轴气浮台销锁机构，通过三向调节机构调节锁针组件与锁孔的相对位置，从而实现可靠对准。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例所述的三轴气浮台销锁机构的示意图；

图2为本发明实施例所述的锁孔组件和锁针组件锁定状态的示意图；

图3为图2的a-a向剖视图；

图4为图3中a部的放大图；

图5为本发明实施例所述的锁孔组件的剖视图；

图6为本发明实施例所述的锁针组件解锁状态的侧视图；

图7为图6的b-b向剖视图；

图8为本发明实施例所述二号壳体的示意图；

图9为本发明实施例所述的针套的剖视图；

图10为本发明实施例所述的导向套的示意图；

图11为本发明实施例所述的卡扣单元的示意图；

图12为本发明实施例所述的按钮和片簧的连接图；

图13为本发明实施例所述的三向调节结构的示意图；

图14为本发明实施例所述的x向调节底座的示意图；

图15为本发明实施例所述的x向移动板的示意图。

附图标记说明：

1-锁孔组件；11-锁孔壳体；12-锁孔；13-盲孔；14-锁孔导向槽；2-锁针组件；21-一号壳体；22-二号壳体；221-卡槽；222-按钮孔；223-导向台；23-底盖；24-锁针；25-针套；251-导向部；252-针套连接部；253-针套座；254-通槽；26-回复弹簧；27-导向套；271-导向套座；272-导向套本体；273-导向座；28-导向弹簧；29-按轴；210-卡扣单元；2101-按钮；2102-外挡盖；2103-片簧安装座；2104-片簧；3-三向调节结构；31-z向调节部；311-松紧调节座；312-调节杆；32-夹持部；33-xy调节部；331-x向调节底座；332-x向移动板；333-y向调节底座；334-y向移动板；335-x向调节柄固定座；336-x向调节柄；337-y向调节柄固定座；338-y向调节柄；4-支撑柱；5-磁力吸座。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“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发明和简化描述，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

三轴气浮台销锁机构，如图1至图15所示，包括锁孔组件1、锁针组件2、三向调节结构3、支撑柱4、磁力吸座5，向调节结构3上方一侧与锁针组件2可拆卸连接，锁针组件2的锁针与锁孔组件1锁孔能够自动对准，锁孔组件1固结至三轴气浮台的主惯量轴位置，且锁孔中心对准三轴气浮台的球心。本申请通过三向调节机构调节锁针组件与锁孔的相对位置，从而实现可靠对准。

三向调节结构3底部通过支撑柱4连接至磁力吸座5，方便三轴气浮台销锁机构整体的放置和搬运。

锁孔组件1包括锁孔壳体11，锁孔壳体11为设有凸台的桶装结构，锁孔壳体11靠近三轴气浮台的一侧设有盲孔13，盲孔13用于安装三轴气浮台的设备，锁孔壳体11另一侧设有锁孔12。

锁针组件2包括外壳体、外伸缩组件和锁针24，外壳体内部设有外伸缩组件，外伸缩组件能在外力作用下，沿外壳体做往复运动；外伸缩组件内部安装锁针24，外伸缩组件与外壳体之间套接回复弹簧26，用于外伸缩组件的解锁复位。

在一个或多个实施例中，外壳体包括一号壳体21、二号壳体22、底盖23，二号壳体22两侧分别固接一号壳体21和底盖23后形成壳体结构，底盖23中部设有底盖通孔。底盖通孔用于穿过按轴29，且按轴29在外力下能够沿底盖23相对运动。

二号壳体22和一号壳体21、底盖23之间均为螺栓连接，方便拆装。

在一个或多个实施例中，锁孔壳体11靠近锁孔12的一侧设有锁孔导向槽14，锁孔导向槽14为圆台形结构，锁孔导向槽14的中心处设有锁孔12。

针套25内部设有用于安装锁针24的针套孔。

针套25包括一体结构的导向部251、针套连接部252和针套座253，针套连接部252一侧与针套座253固结后形成t字行结构，针套连接部252的另一端连接至导向部251，导向部251内部设有通槽254，通槽254用于穿过锁针24；导向部251的尺寸与锁孔导向槽14尺寸匹配，使得在外力作用下，导向部251能够进入锁孔导向槽14，从而使得锁针24与锁孔12实现自动对准。

针套连接部252为空心圆柱结构，导向部251为空心圆台结构，针套连接部252的内部空心腔体、导向部251的内部空心腔体和通槽254联通后形成针套孔。

外伸缩组件包括针套25、导向套27、按轴29和卡扣单元210，针套25外部套接回复弹簧26，且回复弹簧26的一端与一号壳体21的内壁接触，另一端与针套25的针套座253接触；针套25内部的针套孔内设有锁针24，且锁针24能在外力下沿针套25相对运动；针套25一端安装导向套27，导向套27的远离针套25的一端安装按轴29和卡扣单元210，且卡扣单元210内部固定套接按轴29，按轴29的端部延伸至底盖23外部；按轴29和针锁24之间设有导向弹簧28，导向弹簧28用于保证锁针可靠与锁孔连接。

本申请的三轴气浮台销锁机构，采用针套、导向套、卡扣单元与按轴等组成外伸缩组件，该外伸缩组件与外壳体形成滑动副，从而实现锁定与解锁。通过锁针与针套、导向套形成内伸缩滑动副，且锁孔与锁针设计配合倒锥面，从而实现自对准。

优选的，按轴29外部套接螺母，螺母位于底盖23和卡扣单元210之间，螺母起到限位的作用。

一号壳体21为一端开口的筒状结构，且一号壳体21靠近锁孔组件1的一侧设有一号壳体通孔，一号壳体通孔的外径大于针套连接部252的外径，且小于回复弹簧26的横截面，使得针套25能够在外力和回复弹簧26的共同作用下穿过一号壳体通孔往复运动。

二号壳体22为空心圆柱结构，且两端设有翻边结构，二号壳体22的内壁上对称设有导向台223，外壁上对称设有一对卡槽221和按钮孔222，且按钮孔222为通孔，用于放置初始状态的按钮2101；卡槽221为通槽，用于锁定按钮2101。

导向套27包括导向套座271、导向套本体272和导向座273，导向套本体272和导向座273固接后形成t字形结构，导向套本体272外壁对称设有导向座273，导向座273上设有凹槽，导向座273与导向台223插接后，互相配合，对导向套27起到导向和限位作用，有效保证锁孔12与锁针24配合，从而实现自对准。

卡扣单元210包括按钮2101、外挡盖2102、片簧安装座2103和片簧2104，外挡盖2102为圆环结构，外挡盖2102内部固定套接片簧安装座2103，片簧安装座2103中部设有卡扣单元通孔，用于固定套接按轴29，片簧安装座2103内壁上安装片簧2104，片簧2104固定连接至按钮2101，且2101位于外挡盖2102外部，片簧2104具备一定刚度，保证按钮2101在无约束状态可伸出外挡盖2102；同样地，按钮2101在受力或约束情况下可挤压片簧2104，导致其变形完成复位。

优选的，片簧2104通过螺钉与片簧安装座2103固定，并对按钮2101进行预定位。

优选的，外挡盖2102、片簧安装座2103上均设有用于穿过按钮2101的按钮通孔。

卡扣单元210的工作原理为：初始片簧2104处于自由状态，按钮2101突出外挡盖2102之外，当卡扣单元210安装入二号壳体22之中时，按钮2101被按下，片簧2104受力变形。锁定状态时，即按钮2101到达卡槽221处时，按钮2101被片簧2104弹出，弹出二号壳体22的卡槽221处，实现锁定。

锁针组件2的工作原理为：

外伸缩工作：工作阶段，工作人员一手按动按钮2101，另一只手握住按轴29向三轴气浮台方向推，按钮2101初始时位于按钮孔222处，受推力作用，按轴29带动卡扣单元210、导向套27和针套25沿外壳体向三轴气浮台轴向运动，使得导向座273沿导向台223运动，当卡扣单元210的按钮2101移动到卡槽221处后实现锁定；此时回复弹簧26被压缩储能。

内伸缩工作：针套25穿过一号壳体通孔继续向三轴气浮台方向运动，此时针锁24受到三轴气浮台一侧的压力后先缩入导向套27内，并压缩导向弹簧28，由于针套25的导向部251为圆台结构，即导向锥面，当导向部251与锁孔导向槽14的位置找正后，锁针24对准锁孔12，在导向弹簧28的作用下，锁针24弹入锁孔12，完成定位。

外伸缩工作：当需要复位时，按压按钮2101，卡扣单元210在回复弹簧26的作用下恢复至原位。按钮2101设计为对侧，防止按压时卡滞。另外按轴29尾部两侧设计成平面，用于使用外部工具使锁针组件2复位，防止锁针组件2使用过程中微变形导致回复弹簧26输出力不够致使锁针组件2无法复位。锁针24与锁孔12不接触实现解锁，回复弹簧26释放能量，靠导向套27末端螺母实现限位。

三向调节结构3包括z向调节部31、夹持部32和xy调节部33，z向调节部31一侧固定安装夹持部32，夹持部32用于加持锁针组件2，z向调节部31底部安装xy调节部33。

z向调节部31包括松紧调节座311和调节杆312，松紧调节座311一侧安装夹持部32，内部与调节杆312可拆卸连接。

工作过程为：松紧调节座311一侧设有螺栓，内部设有调节孔，调节孔内部套接调节杆312，使用时，先拧松螺栓，并调节松紧调节座311在调节杆312的位置后，拧紧螺栓，此时夹持部32的z向位置调整完毕。

xy调节部33包括x向调节底座331、x向移动板332、y向调节底座333、y向移动板334、x向调节柄固定座335、x向调节柄336、y向调节柄固定座337和y向调节柄338，x向调节底座331底部通过连接件安装支撑柱4，x向调节底座331上方与x向移动板332滑动连接，x向调节底座331一侧固定安装x向调节柄固定座335，x向调节柄固定座335上设有x向调节柄336，x向调节柄336固接至x向移动板332；x向移动板332上方固定安装y向调节底座333，y向调节底座333上方与y向移动板334滑动连接，y向调节底座333一侧固定安装y向调节柄固定座337，y向调节柄固定座337上设有y向调节柄338，y向调节柄338固定连接至y向移动板334，且x向调节柄336和y向调节柄338的方向互相垂直。

x向调节底座331和y向调节底座333的结构相同，x向移动板332和y向移动板334的结构相同；x向调节底座331上方设有调节座导轨3311，一侧设有调节座固定板3312，且调节座固定板3312的方向与调节座导轨3311的方向平行，调节座固定板3312上设有长条行孔，x向移动板332底部设有移动板导轨3321，移动板导轨3321与调节座导轨3311插接后，在外力作用下滑动连接，x向移动板332一侧设有调节螺栓3322，调节螺栓3322一端穿过调节座固定板3312的长条行孔后，与x向移动板332压紧。

xy向的调节过程为：工作人员握住x向调节柄336带动x向移动板332沿x方向移动，从而使得x向移动板332上方的部件沿x轴运动；调整到相应位置后，拧紧调节螺栓3322，将x向调节底座331和x向移动板332固定；再握住y向调节柄338带动y向移动板334沿y方向移动，从而使得y向移动板334上方的部件沿y轴运动；调整到相应位置后，拧紧调节螺栓3322，将y向调节底座333和y向移动板334固定。

三轴气浮台销锁机构的工作原理为：

初始阶段，通过调整三向调节机构3粗调锁针组件2与锁孔组件1的相对位置，并通过磁力吸座5吸附于地面上；然后工作人员一手按动按钮2101，另一只手握住按轴29向三轴气浮台方向推，按钮2101初始时位于按钮孔222处，受推力作用，按轴29带动卡扣单元210、导向套27和针套25沿外壳体向三轴气浮台轴向运动，当卡扣单元210的按钮2101移动到卡槽221处后实现锁定,此时回复弹簧26被压缩；针套25穿过一号壳体通孔继续向三轴气浮台方向运动，此时针锁24受到三轴气浮台一侧的压力后先缩入导向套27内，并压缩导向弹簧28，当导向部251与锁孔导向槽14的位置找正后，锁针24对准锁孔12，在导向弹簧28的作用下，锁针24弹入锁孔12，完成定位；当需要复位时，工作人员按压按钮2101，卡扣单元210在回复弹簧26的作用下恢复至原位。按钮2101设计为对侧，防止按压时卡滞。另外按轴29尾部两侧设计成平面，用于使用外部工具使锁针组件2复位，防止锁针组件2使用过程中微变形导致回复弹簧26输出力不够致使锁针组件2无法复位。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。