一种高精度的多维度空间接口的高刚度、低应力连接装置

一种高精度的多维度空间接口的高刚度、低应力连接装置，属于精密机械及光学仪器等相关，特别是大型力学环境振动试验下的高精度光学仪器在低精度振动台上的固定连接。

背景技术：

1、在航空航天任务中，通常采用力学试验方式对产品进行力学环境鉴定和验收试验。为了进行力学环境试验，其试验工装相对于产品具有更高的刚度需求。在产品规模较小时，可以进行整体式工装设计与制造，较容易满足力学工装刚度等需求。另一方面，小型产品通常具有同一安装面的特性，共同的安装基面对于加工制造、装配等较容易保证精度，安装应力小，不会对产品性能等造成影响。

2、当前空间光学仪器或望远镜的口径、功能与性能等大幅提升，产品的规模也越来越庞大，力学试验规模随之增大。光学仪器为高精密产品，一方面大型光学仪器受精度、性能等各方面因素等制约影响，安装接口有时不在同一安装平面，安装平面具有空间多维的特性。另一方面光学仪器为保障性能与精度等指标，刚度要求非常高，为了进行力学环境试验，其试验工装具有更高的刚度需求。在多维度空间接口情况下，增加一些辅助支撑点来提升刚度，抵抗发射等恶劣力学环境。因此光学仪器的安装接口异常复杂，对高刚度的力学工装提出了非常大的挑战。

技术实现思路

1、为了突破高刚度的大型光学仪器多维度空间接口与高刚度力学试验工装实现高刚度、低应力连接的挑战，发明了一种高精度的多维度空间接口的高刚度、低应力连接装置。

2、本发明提出一种高精度的多维度空间接口的高刚度、低应力连接装置，该连接装置实现光学仪器与振动台的连接，连接装置包括第一接口、第二接口、第三接口和第四接口；

3、第一接口包括第一转接件、第一接口球座和第一接口支撑台；其中，第一连接件连接光学仪器，第一接口支撑台安装到振动台面上；

4、第二接口包括第二转接件、第二接口球座和第二接口支撑台；其中，第二连接件连接光学仪器，第二接口支撑台安装到振动台面上；

5、第三接口包括第三转接件、第三接口球座和第三接口支撑台；其中，第三连接件连接光学仪器，第三接口支撑台安装到振动台面上；

6、第四接口包括第四转接件和第四接口支撑台；其中，第四连接件连接光学仪器，第四接口支撑台安装到振动台面上；

7、其中，第一接口和第二装接口安装于光学仪器的两侧，第三接口安装于光学仪器的前侧，第四接口安装于光学仪器底侧。

8、本发明的优点：

9、1)可实现光学仪器多维度空间接口安装，且兼顾接口高刚度和光学仪器低应力需求；

10、2)该设计方法适用于各种大小和不同形态的载荷，通用性好；

11、3)结构简单，加工难度小；

12、4)安装、调试和试验操作方便；

13、5)可多次反复使用而不影响工装刚度、精度等性能。

技术特征：

1.一种高精度的多维度空间接口的高刚度、低应力连接装置，该连接装置实现光学仪器与振动台的连接，其特征在于：连接装置包括第一接口、第二接口、第三接口和第四接口；

2.根据权利要求1所述的连接装置，其特征在于，接口转接件与接口球座通过球窝与球头或者球头与圆锥结构形式的配合实现三个旋转方向的装调调整以及6自由度的刚性约束固定。

3.根据权利要求1所述的连接装置，其特征在于，第四接口转接件采用4条倾斜的薄壁支腿结构，4条薄壁支腿同时张开或收缩相同距离来实现沿振动台面垂直方向的调整，4条薄壁支腿张开、收缩不同距离来实现绕2个水平轴的倾斜角度量调整。

4.根据权利要求1所述的连接装置，其特征在于，第四接口还采用3条薄壁支腿或者2维卸载槽与柔性支腿或者1对楔形调整块形式实现。

技术总结
一种高精度的多维度空间接口的高刚度、低应力连接装置，高精度、高刚度的光学仪器与低精度、高刚度的力学试验振动台在多维度空间接口条件下通过力学试验工装转接的方式实现高刚度、低应力安装连接，该多维度空间安装接口具有4处接口安装点A、B、C、D接口，通过球头与圆锥或球头与球窝的结构形式将光学仪器的A、B、C接口转接为共同的安装面或相互平行的安装面，从而可采用3点定位原理对共同的安装面接口进行安装固定；在此基础上，通过6自由度可调的D点处接口对光学仪器进行额外的固定连接。本发明的连接装置结构简单，制造加工精度需求低，具备光学仪器自身接口精度高、结构互联刚度高与安装应力低的优点。

技术研发人员：梁伟,蒋仁奎,杜俊峰
受保护的技术使用者：中国科学院光电技术研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15