一种基于电磁驱动的新型连接解锁机构的制作方法

本发明属于空间解锁技术领域，尤其是涉及一种基于电磁驱动的新型连接解锁机构。

背景技术：

有效载荷随运载器发射升空过程中，需要对其进行可靠锁紧以提高在飞行过程中的结构刚度和震动基频，从而克服运载过程中恶劣的力学环境，进入预定轨道后，需在适当的时机进行解锁释放以保证载荷能够正常工作。传统航天器上采用的锁紧释放装置多为火工作动，包括爆炸螺栓、火工螺母、拔销器等，反应迅速、分离推力大，技术已经颇为成熟。然而，火工装置工作时会产生较大的冲击，对卫星的姿态控制和敏感设备造成很大的影响；其次，火工装置爆炸后所释放出的化学气体具有污染性，会对镜头和电子器件等精密器械造成损害；且装置只能使用一次，单机产品可靠性难以验证，同时存在安全隐患。因此，需针对以上问题研制一种非火工连接解锁机构，此种机构应具有分离冲击小、解锁过程无污染、可重复使用的能力。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明旨在提出一种基于电磁驱动的新型连接解锁机构，大承载、低冲击、可重复使用，实现对有效载荷的锁紧和解锁。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种基于电磁驱动的新型连接解锁机构，包括主承力杆、加载螺母、上连接板、下连接板、两个摆臂、箍紧环、飞轮、电磁铁、限位销、底座和外壳；

所述的外壳固定在上连接板上，所述的底座设置在外壳内，且与所述外壳围成容纳空间，所述的箍紧环和飞轮设置在容纳空间内，且箍紧环的外圈与飞轮通过非自锁螺纹旋合，所述的飞轮通过轴承支撑在底座和外壳上；

所述的主承力杆一端为螺纹结构，另一端为圆柱段，且在圆柱段上加工有对称的两个斜面，所述的螺纹结构与加载螺母配合，主承力杆的圆柱段依次穿过下连接板、上连接板、底座和箍紧环通过对称的两个斜面与两个摆臂上的相应的斜面结构配合，两个摆臂的顶端均通过一转轴安装在外壳的上部，两个摆臂关于主承力杆的中轴线对称设置，两个摆臂的末端也加工有斜面，且与箍紧环内部的斜面配合，旋转加载螺母，主承力杆锁紧两个摆臂，通过两个摆臂预紧箍紧环，从而预紧飞轮；

通过一限位销对所述箍紧环周向限位，所述电磁铁固定在外壳上，限位或解锁飞轮。

进一步的，所述摆臂上的斜面结构为设置在摆臂上的凸起结构，且凸起结构的上表面与主承力杆上的斜面配合。

进一步的，所述上连接板上开有锥形孔，在解锁时对所述主承力杆导向，在所述锥形孔的上表面加工有阶梯孔，在阶梯孔内安装一拉紧弹簧，拉紧弹簧的另一端固定在箍紧环的底部。

进一步的，所述箍紧环一侧加工有一通孔，所述外壳对应位置也加工有一通孔，所述限位销自外壳的通孔插入到箍紧环的通孔内。

进一步的，所述电磁铁固定在外壳上，断电状态下衔铁伸出，对飞轮周向限位，通电状态下衔铁退回电磁铁内部，解锁飞轮。

进一步的，所述飞轮由径向轴承和推力轴承支撑，所述径向轴承安装在所述底座内，所述推力轴承安装在所述外壳内。

进一步的，所述底座为圆柱状结构，内部加工有安装径向轴承的阶梯孔，所述外壳的内部也加工有安装推力轴承的阶梯孔。

进一步的，每个转轴的两端均通过一耳座支撑，所有耳座固定在外壳的外部上部。

进一步的，所述外壳上部开有通槽。

进一步的，所述外壳通过四个均布的螺钉安装在所述上连接板上。

相对于现有技术，本发明所述的一种基于电磁驱动的新型连接解锁机构具有以下优势：

本发明所述的一种基于电磁驱动的新型连接解锁机构，通过结构设计将锁紧力正交转化降低对解锁力的需求，以显著提高装置的承载能力，利用电磁铁代替火工品作为解锁装置的触发器以显著降低解锁冲击，同时装置在解锁过程中无元器件破坏，完成解锁后即可重新装配再次使用。

电磁铁作为机械设备及自动化系统的各种操作机构的远距离控制及机械制动的动力元件，技术成熟、使用方便，驱动力范围大。使用过程中，外接电源通电，即可快速吸附衔铁运动，作为驱动元件具有低冲击、无污染、响应迅速、可重复利用性强等多重优点。

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一种基于电磁驱动的新型连接解锁机构的主视图(锁紧状态)；

图2为本发明实施例所述的一种基于电磁驱动的新型连接解锁机构的左视图(锁紧状态)；

图3为本发明实施例所述的一种基于电磁驱动的新型连接解锁机构解锁状态结构示意图；

图4为本发明实施例所述的一种基于电磁驱动的新型连接解锁机构的外形图。

附图标记说明：

1-主承力杆，2-加载螺母，3-下连接板，4-上连接板，5-螺钉，6-外壳，7-飞轮，8-底座，9-径向轴承，10-箍紧环，11-推力轴承，12-摆臂，13-转轴，14-螺母，15-弹簧，16-电磁铁，17-限位销，19-耳座，20-通槽。

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。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图1-图4所示，一种基于电磁驱动的新型连接解锁机构，包括主承力杆1、加载螺母2、上连接板4、下连接板3、两个摆臂12、箍紧环10、飞轮7、电磁铁16、限位销17、底座8和外壳6；

所述的外壳6固定在上连接板4上，所述的底座8设置在外壳6内，且与所述外壳6围成容纳空间，所述的箍紧环10和飞轮7设置在容纳空间内，且箍紧环10的外圈与飞轮7通过非自锁螺纹旋合，所述的飞轮7通过轴承支撑在底座8和外壳6上；

上连接板3、下连接板4均设有通孔，所述的主承力杆1一端为螺纹结构，另一端为圆柱段，且在圆柱段上加工有对称的两个斜面，所述的螺纹结构与加载螺母2配合，主承力杆1的圆柱段依次穿过下连接板3、上连接板4、底座8和箍紧环10通过对称的两个斜面与两个摆臂12上的相应的斜面结构配合，两个摆臂12的顶端均通过一转轴13安装在外壳6的上部，两个摆臂12关于主承力杆1的中轴线对称设置，两个摆臂12的末端也加工有斜面，且与箍紧环10内部的斜面配合，旋转加载螺母2，主承力杆1锁紧两个摆臂12，通过两个摆臂12预紧箍紧环10，从而预紧飞轮7；

通过一限位销17对所述箍紧环10周向限位，所述电磁铁16固定在外壳6上，限位或解锁飞轮7。

摆臂12上的斜面结构为设置在摆臂上的凸起结构，且凸起结构的上表面与主承力杆1上的斜面配合。

上连接板4上开有锥形孔，在解锁时对所述主承力杆1导向，避免其在拔出过程中被卡住，在所述锥形孔的上表面加工有阶梯孔，在阶梯孔内安装一拉紧弹簧15，拉紧弹簧15的另一端固定在箍紧环10的底部。

箍紧环10一侧加工有一通孔，所述外壳6对应位置也加工有一通孔，所述限位销17自外壳6的通孔插入到箍紧环10的通孔内，在加载过程中限制所述箍紧环10的转动。

电磁铁16固定在外壳6的外部上部，通过螺钉固定，断电状态下衔铁伸出，对飞轮7周向限位，通电状态下衔铁退回电磁铁16内部，解锁飞轮7。

飞轮7由径向轴承9和推力轴承11支撑，所述径向轴承9安装在所述底座8内，所述推力轴承11安装在所述外壳6内。

底座8为圆柱状结构，内部加工有安装径向轴承9的阶梯孔，所述外壳6的内部也加工有安装推力轴承11的阶梯孔。

每个转轴13的两端均通过一耳座19支撑，所有耳座19固定在外壳6的外部上部，转轴13穿过耳座19并用螺母14固定。

外壳6上部开有通槽20，避免影响所述摆臂12的运动，同时可通过所述通槽在外部对所述摆臂12进行复位。

外壳6通过四个均布的螺钉5安装在所述上连接板4上。

本连接解锁机构的工作原理：连接状态下两对称安装的摆臂12与主承力杆1的一端通过斜面配合，再通过所述加载螺母2与主承力杆1的另一端通过细牙螺纹旋合，进而实现对上连接板4、下连接板3的连接，通过调整所述预紧螺母2进行加载，以实现对两被连接件之间的锁紧，预紧后，将主承力杆1所受的轴向载荷转化为两摆臂12的转矩，所述两摆臂12末端与所述箍紧环10内部斜面配合，将摆臂12的转矩转化为对箍紧环10的轴向推力，所述箍紧环10外圈与所述飞轮7内圈通过非自锁螺纹传动，将箍紧环10的轴向推力转化为飞轮7的转矩，通过所述电磁铁16伸出的衔铁对所述飞轮7进行周向限位，进而实现对整个装置的锁紧。解锁时，对所述电磁铁16通电，衔铁在通电线圈磁场作用下迅速回退到电磁铁内部，解除对飞轮7的周向限位，在预紧力作用下，所述飞轮7定轴转动，通过螺旋传动，箍紧环10向下直线运动，运动至一定位置后解除对所述两个摆臂12的约束，所述两摆臂12分别向两侧定轴转动，解除对所述主承力杆1的限位，进而实现装置的解锁，所述箍紧环10一直有弹簧15的预紧拉力，这样就保证了箍紧环10的向下运动，从而保证了解锁的顺利进行。

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。