专利名称：一种磁悬浮控制力矩陀螺用三体框架的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种磁悬浮控制力矩陀螺用三体框架。
背景技术：
磁悬浮控制力矩陀螺是应用于大型航天器如空间实验室和空间站稳定姿态控制的惯性执行机构，通过框架系统改变高速转子系统角动量，从而实现和达到航太器姿态调整的目的。框架是用来搭建框架系统，目前，国内外使用的磁悬浮控制力矩陀螺均采用两体框架来搭建框架系统。在国外，自1986年开始，苏联率先使用两体框架的大型磁悬浮控制力矩陀螺，最大输出力矩200Nm，进而实现94吨重的空间站姿态控制。在国内，自2007以来，以北京航空航天大学为代表，一直延续研制两体框架的IOOONms以及200Nms角动量的磁悬浮控制力矩陀螺。两体框架顾名思义即由两个半球型框架组成，每个半球型框架均为薄壁结构，在球型顶部留有旋转轴的配合圆柱形安装孔，高速转子系统两个旋转轴分别安装在两体框架的安装孔内，两个半球型框架扣合对称安装后实现高速转子系统角动量的改变。这种两体框架在装配和结构方面上存在几点不足，首先，框架采用两体式对称装配，无法实现高速转子系统两端旋转轴高精度同轴，从而制约框架系统旋转精度；其次，其球型结构无法设置框架控制电路盒的安装平台，造成框架控制系统与整机产品分离，无法实现框架控制系统与整机产品的集成化，而且框架本身的薄壁结构会大大降低整机结构刚度，在环境力学及温度变化等因素影响下容易出现大变形，从而使装配精度丧失，引起部件间不可拆卸的难题。
实用新型内容本实用新型解决的技术问题是:克服现有技术的不足，提供一种磁悬浮控制力矩陀螺用三体框架，很好的保证了框架系统旋转同轴度，为框架控制电路及接插件提供安装平面，使驱动端输入和检测端的输出电路全部集成在结构本体上，避免了大变形带来的不可拆卸问题。本实用新型的技术方案是:一种磁悬浮控制力矩陀螺用三体框架，包括环型框架、右防尘盖和左防尘盖；环型框架径向左右两端对称位置各有一个圆形的芯轴安装孔；每个圆形芯轴安装孔的左右两侧各有一个用于与航天器连接的安装平台；环型框架上下半环的两侧均为平面结构，两平面之间均通过圆弧形结构相连，构成整环；环型框架径向环型表面采用用于减轻重量的减重槽，右防尘盖和左防尘盖均采用半球型金属薄壁结构，固定安装在环形框架轴向两端面表面。所述的两个芯轴安装孔同轴度不大于0.012mm。本实用新型与现有技术相比的优点在于:本实用新型采用环形框架这一个结构搭载高速转子系统两端旋转轴，彻底改变两体框架的分离装配，进而实现了高速转子系统两端转轴在一个结构上旋转，其旋转同轴度由目前技术的0.1mm增加到0.012mm ;在环型框架径向端面采用方形减重槽以及留有加强筋，大幅度的减轻了重量，避免了两体框架薄壁大变形问题和装配不可拆卸的潜在危险；左、右防尘盖采用薄壁球型结构，避开了直接受力位置，从而大幅度降低薄壁结构对整体产品刚度影响；框架控制系统与框架的一体化，使产品结构简单，易于制造。
图1是本实用新型磁悬浮控制力矩陀螺用三体框架示意图；图2是本实用新型环型框架简图；图3是本实用新型磁悬浮控制力矩陀螺用三体框架集成化装配示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步说明:本实用新型的磁悬浮控制力矩陀螺用三体框架如图1，包括环型框架1、右防尘盖2和左防尘盖3。如图1、图2所示，环型框架I径向左右两端对称位置各有一个圆形的芯轴安装孔
12;通过机械镗加工工艺很容易保证对称圆孔的同轴度，为高速转子系统提供高精度旋转基准，每个圆形芯轴安装孔12的左右两侧各有一个用于与航天器连接的安装平台11，设计安装面与环型框架轴线平行，使整机装配更加容易；安装平台11的具体设计结构需根据所连接航天器的结构而定。环型框架I上下半环的两侧均为斜面结构，两斜面之间均通过圆弧形结构相连，构成整环，这种斜直面与弧型面环型结构大大减小了结构体积；环型框架I径向环型面采用用于减轻重量的减重槽9和加强筋10实现了三体框架低质量的前提下，大幅度提高结构刚度；右防尘盖2和左防尘盖3采用半球型金属薄壁结构，固定安装在环形框架I轴向两端面表面，实现结构内部防尘，轴向安装位置使薄壁结构避开直接受力，从而大幅度降低薄壁结构对整体产品刚度影响。图3为本实用新型的磁悬浮控制力矩陀螺用三体框架集成化装配示意图。利用环型框架I通过两端对称高度同轴的安装孔12，搭载高速转子系统6驱动端旋转芯轴7和检测端旋转芯轴8，实现高速转子系统6高精度旋转。框架控制电路盒5与电路接插件安装座4安装在环型框架I提供的斜直面安装平台上，使得框架控制系统与框架一体化，通过控制系统，驱动高速转子系统按一定角速度围绕芯轴旋转，从而可以连续改变高速转子系统的角动量，从而对外产生大小不同的力矩，用以改变空间实验室和空间站等航天器的空间姿态调节以及姿态稳定控制。经计量和测试，三体框架能够实现高速转子系统旋转同轴度优于0.012_，其旋转角测量精度优于0.6’。本实用新型说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知技术。
权利要求1.一种磁悬浮控制力矩陀螺用三体框架，其特征在于:包括环型框架(I)、右防尘盖(2)和左防尘盖(3);环型框架(I)径向左右两端对称位置各有一个圆形的芯轴安装孔(12);每个圆形芯轴安装孔(12)的左右两侧各有一个用于与航天器连接的安装平台(11)；环型框架(I)上下半环的两侧均为平面结构，两平面之间均通过圆弧形结构相连，构成整环；环型框架(I)径向环型表面采用用于减轻重量的减重槽(9)，右防尘盖(2)和左防尘盖(3)均采用半球型金属薄壁结构，固定安装在环形框架(I)轴向两端面表面。
2.根据权利要求1所述的磁悬浮控制力矩陀螺用三体框架，其特征在于:所述两个芯轴安装孔(12)同轴度不大于0.012_。
专利摘要本实用新型公开了一种磁悬浮控制力矩陀螺用三体框架，包括环形框架、右防尘盖和左防尘盖；环型框架搭载高速转子系统两端旋转轴，大幅度降低部件装配难度，提高高速转子系统旋转精度；环型框架利用减重槽和加强筋结构以及采用径向端面安装左、右防尘盖装配方式，避免薄壁结构大变形问题，使三体框架低质量的前提下，大幅度提高结构刚度；并且采用斜直面与弧型过渡面组成整环，提供搭建框架控制系统盒安装平面，实现框架控制系统与框架结构一体化。本实用新型具有装配精度高、结构刚度大、产品集成化高、结构简单易于制造等优点。
文档编号F16M13/02GK203010161SQ201220749870
公开日2013年6月19日 申请日期2012年12月26日 优先权日2012年12月26日
发明者牛立新, 付红伟, 刘正华, 王亚楠, 杨国仓 申请人:北京兴华机械厂