一种小型化、高精度锁紧机构的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种锁紧机构，特别涉及一种用于锁紧转位机构的锁紧机构。
【背景技术】
[0002]基于捷联惯组的车载定位定向设备可以在不依赖外部信息的条件下，为车辆提供方位、姿态和定位信息。多位置旋转调制方式可提高车载定位定向设备的初始对准精度，在完成初始对准后转位机构电机断电，此时转位机构轴系处于自由状态，为了保证在车辆行进过程中转位机构不受外部环境干扰，提高导航精度和可靠性，需要设计锁紧机构将转位机构轴系进行锁紧。
[0003]随着捷联惯组小型化趋势，需要设计一种小型化、结构简单、成本低、高精度的锁紧机构，以满足系统需求。
[0004]目前多位置旋转调制定位定向设备采用的锁紧机构主要包括以下三种，但是均存在一些问题和不足:
[0005]I)机械挡块加电机堵转锁紧方式:转位机构主轴电机在堵转工作中会产生大量的热量甚至会烧毁电机，使系统失效；
[0006]2)电磁铁锁紧方式:由于电磁铁的影响光学陀螺精度进而影响系统精度；
[0007]3)固定环加螺杆锁紧方式:时常发生抱死主轴的情况。
[0008]其他机械锁紧方式如齿盘存在结构复杂、尺寸较大、部件易磨损等缺点。
【发明内容】
[0009]本发明要解决的技术问题是:克服现有技术不足，提供一种可靠性高、定位精度高、使用寿命长的转位机构锁紧机构。
[0010]本发明所采用的技术方案是:
[0011]—种小型化、高精度锁紧机构，包括球头、片簧、角度电机、挡块和基座；片簧的一端、角度电机、挡块和转位机构均与基座固定连接;角度电机转动轴与转位机构的转动轴垂直;挡块对转位机构进行限位;球头固定连接在转位机构上，球头的一端为球面;片簧为片状，片簧的另一端弯成拱形，并与角度电机上的旋转臂杆连接；
[0012]锁紧时，角度电机的旋转臂杆对片簧不施加力矩；片簧的拱形部位外侧与球头的球面接触对球头施加弹性力，使转位机构与挡块靠紧，锁紧转位机构;解锁时，角度电机的旋转臂杆转动，带动片簧的拱形部位与球头的球面分离，转位机构自由转动。
[0013]所述弹性力对球头的作用方向与转位机构的转动轴方向的角度为25°?65°。
[0014]所述球头的球面半径与片簧的拱形部位半径的比为0.5?0.7。
[0015]所述球头的球面半径与片簧的宽度之比为0.5?0.7。
[0016]所述挡块与转位机构的接触面为圆柱面，挡块与转位机构以圆柱母线接触。
[0017]所述弹性力的大小为200cN?400cN。
[0018]所述片簧的材料为铍青铜。
[0019]本发明与现有技术相比的优点在于:
[0020]I)可靠性高:锁紧机构工作常态为锁紧状态，在锁紧状态下不需要角度电机等执行机构通电工作，锁紧可靠性高，且避免了角度电机长时间工作引起的发热以及烧毁电机的可能。
[0021]2)锁紧精度高:挡块为圆柱体，与转位机构在圆柱体母线上定位，定位精度高，抗磨损性能好，磨损后易于调整；
[0022]3)使用寿命长:锁紧机构通过片簧的固有弹性力实现锁紧功能，片簧由铍青铜材料制成，具有使用寿命长、抗磨损、结构不易变形等优点。由于片簧是弹性部件，磨损后仍然可以达到定位精度要求;锁紧力在片簧的弹性工作区域内使用次数可达上万次；
[0023]4)节省空间:锁紧机构通过球头与片簧为解除改变作用力方向，角度电机、片簧占用空间小，方便紧凑布局，尤其高度方向上占用空间小，体积可小于120_ X 60mm X 30mm。
[0024]5)对系统无磁场干扰:转位机构无强磁场干扰不会对光学陀螺等磁敏感器件的精度造成影响。
[0025]6)锁紧力矩可达0.765Nm，满足车载静态、动态环境使用要求；
【附图说明】
[0026]图1为本发明锁紧机构测试图；
[0027]图2为本发明锁紧机构俯视图；
[0028]图3为本发明片簧侧视图；
[0029]图4为本发明片簧俯视图；
[0030]图5为本发明球头俯视图；
[0031 ]图6为本发明球头侧视图。
【具体实施方式】
[0032]本发明应用于采用多位置转位方式的捷联惯组，用于转位机构轴系锁紧和解锁。
[0033]锁紧机构主要由球头1、片簧3、角度电机4、基座5、挡块6组成。
[0034]各个部分主要实现的功能如下:
[0035]I)片簧3生成锁紧力；
[0036]2)挡块6对转位机构2进行限位；
[0037]3)球头I与转位机构2固连将片簧3的锁紧力转化到水平方向使转位机构2靠紧挡块6;
[0038]4)角度电机4输出转动力矩实现片簧3的拉伸；
[0039]5)基座5是将锁紧机构转位机构2进行固定的结构。
[0040]如图1和图2所示，转位机构2、角度电机4、挡块6和片簧3固定连接在基座5上。挡块6处于转位机构2的转动轨迹上，对转动平台起限位作用。球头I固定连接在转位机构2上。转位机构2的轴线方向为竖直方向，角度电机4转动轴为水平方向。如图3和图4所示，片簧3为片状，一端弯成拱形，与角度电机4上的旋转臂杆通过销轴连接，也可以固定连接，如图5和图6所示，球头I与片簧3配合的一端为球面，球面的半径与拱形半径的比为0.5?0.7，优选
0.5，本实施例中，拱形半径为15mm;片簧3的另一端固定在基座5上。球头I的球面的半径大于5mm，本实施例中为8mm。球头I的球面半径与片簧3的宽度之比为0.5?0.7，优选0.5。
[0041 ]锁紧模式下，角度电机4不工作，角度电机4的旋转臂杆对片簧3不施加外部力矩。通过调整片簧3安装角度，使其拱形部位与球头I点接触并拉伸产生一定的弹性力，弹性力对球头I的方向作用方向与转位机构2的轴线方向的角度为25°-65°，优选为45°。弹性力的大小为200cN?400cN。此弹性力作用在球头I上并分解为水平方向力，由片簧3产生的水平方向力使转位机构2与挡块6靠紧，从而实现转位机构2锁紧。挡块6与转位机构2的接触面为圆柱面，以圆柱母线接触。
[0042]解锁模式下，通过角度电机4的旋转臂杆转动使片簧3的拱形端向下移动一定距离，克服片簧3的弹性力矩，转位机构2可自由转动，实现转位机构2解锁；
[0043]片簧3的材料为铍青铜，也可以为65猛或者碳素弹簧钢。
[0044]在锁紧模式下:
[0045]I)片簧3固有弹性力产生的水平方向锁紧压力达到9N，片簧3与球头I接触点距离转位机构轴系中心的距离为85mm，因此由片簧生成的锁紧力矩为0.765Nm。转位机构转动电机的连续堵转力矩为0.36Nm峰值堵转力矩为0.75Nm。锁紧力矩大于转位机构电机峰值力矩。
[0046]2)动态情况下，系统安装在载车上，车体转弯的最大角加速度为lrad/s2引起的转动力矩为0.017Nm，远远小于0.765Nm的锁紧力矩。
[0047]解锁模式下:角度电机4最大可提供37.5N的转动力，远远大于片簧3的固有弹性力。
[0048]本发明未详细说明部分属于本领域技术人员公知技术。
【主权项】
1.一种小型化、高精度锁紧机构，其特征在于:包括球头(I)、片簧(3)、角度电机(4)、挡块(6)和基座(5);片簧(3)的一端、角度电机(4)、挡块(6)和转位机构(2)均与基座(5)固定连接;角度电机(4)转动轴与转位机构(2)的转动轴垂直;挡块(6)对转位机构(2)进行限位；球头(I)固定连接在转位机构(2)上，球头(I)的一端为球面;片簧(3)为片状，片簧(3)的另一端弯成拱形，并与角度电机(4)上的旋转臂杆连接； 锁紧时，角度电机(4)的旋转臂杆对片簧(3)不施加力矩;片簧(3)的拱形部位外侧与球头(I)的球面接触对球头(I)施加弹性力，使转位机构(2)与挡块(6)靠紧，锁紧转位机构(2);解锁时，角度电机(4)的旋转臂杆转动，带动片簧(3)的拱形部位与球头(I)的球面分离，转位机构(2)自由转动。2.—种如权利要求1所述的小型化、高精度锁紧机构，其特征在于:所述弹性力对球头(I)的作用方向与转位机构(2)的转动轴方向的角度为25°?65°。3.—种如权利要求1或2所述的小型化、高精度锁紧机构，其特征在于:所述球头(I)的球面半径与片簧(3)的拱形部位半径的比为0.5?0.7。4.一种如权利要求1或2所述的小型化、高精度锁紧机构，其特征在于:所述球头(I)的球面半径与片簧(3)的宽度之比为0.5?0.7。5.—种如权利要求1或2所述的小型化、高精度锁紧机构，其特征在于:所述挡块(6)与转位机构(2)的接触面为圆柱面，挡块(6)与转位机构(2)以圆柱母线接触。6.—种如权利要求1或2所述的小型化、高精度锁紧机构，其特征在于:所述弹性力的大小为 200cN ?400cN。7.—种如权利要求1或2所述的小型化、高精度锁紧机构，其特征在于:所述片簧(3)的材料为铍青铜。
【专利摘要】一种小型化、高精度锁紧机构，包括球头(1)、片簧(3)、角度电机(4)和挡块(6)；片簧(3)的一端、角度电机(4)、挡块(6)和转位机构(2)与基座(5)固定连接；球头(1)固连在转动机构(2)上；片簧(3)为片状，其另一端弯成拱形，与角度电机(4)上的旋转臂杆转动连接；锁紧时，角度电机(4)的旋转臂杆对片簧(3)不施加力矩；片簧(3)的拱形部位外侧与球头(1)点接触，对球头(1)施加弹性力，使转动机构(2)与挡块(6)靠紧，锁紧转动机构(2)；解锁时，角度电机(4)的旋转臂杆转动，使片簧(3)的拱形部位与球头(1)分离。本发明可靠性高、锁紧精度高、使用寿命长、节省空间、对系统无磁场干扰。
【IPC分类】F16B1/04
【公开号】CN105650069
【申请号】
【发明人】邓志宝, 任建国, 王盛, 白焕旭, 张桃源, 刘炳章
【申请人】北京航天发射技术研究所, 中国运载火箭技术研究院
【公开日】2016年6月8日
【申请日】2016年1月7日