一种筒状旋转抛离式驱动解锁机构的制作方法

本发明涉及航空航天机电及压紧解锁，具体涉及一种筒状旋转抛离式驱动解锁机构。

背景技术：

1、随着各国航天技术的飞速发展，常规动力飞行器因燃料携带量有限，无法实现深空领域探测，电推进推力小无法满足动力需求，要实现航天器远距离飞行，对太阳系边际进行探测，必须使用核动力飞行器。

2、本发明涉及一种核动力飞行器中的筒状驱动机构，用于保证核安全，防止核安全事故的产生，当位于地面环境和发射段时，作动筒分离体朝向核反应堆，抑制反应堆核反应的产生。在入轨之后，作动筒旋转180°，分离体朝向外部，压紧释放组件解锁，分离体分离。一种筒状旋转抛离式驱动解锁机构涉及一维转动机构、压紧解锁装置、霍尔传感器定位装置及拔销器锁定装置。现代航天器对可靠性、多功能的需求越来越高，航天器各组件小包络体积、轻量化、低功耗愈显重要，达到航天器性能可靠、功能多元化、质量轻、体积小的目的。

3、本发明结合一维驱动、压紧释放和限位锁定等功能，具备高可靠性、包络体积小、功能多元化和重量轻等特点，可用于航天领域，为一维驱动机构和压紧释放机构的设计提供了借鉴。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种筒状旋转抛离式驱动解锁机构，该设计具备驱动力矩裕度大、包络体积小和解锁限位可靠等特点，适应现代航天器发展需求。

2、为了达到上述的目的，本发明提供1、一种筒状旋转抛离式驱动解锁机构，其特征在于，包括：旋转驱动机构1、霍尔传感器2、压紧释放组件3、弹簧分离装置6、自润滑轴承组件4和拔销器锁定装置5；

3、旋转驱动机构1包括：组合式永磁同步电机、电机输出轴15、谐波减速器22、旋转驱动机构输出轴17、凸缘双列角接触球轴承16、输出轴转接件18、减速器壳体21，所述旋转驱动机构1通过输出轴转接件18安装在作动筒组件8上，所述减速器壳体21安装在飞行器上，

4、在飞行器入轨之后，拔销器锁定装置5首先解锁，旋转驱动机构1接收指令驱动作动筒组件8旋转180°，霍尔传感器2检测到位置信号后，压紧释放组件3接收指令，解锁释放，弹簧分离装置工作，分离体7在弹簧力作用下与飞行器本体分离，最后，作动筒保持在固定位置，完成任务。进一步的是，所述组合式永磁同步电机包括：永磁体转子14、定子13、转子轴承10、电机转轴12、电机输出轴15、电机壳体11、电机端盖9；

5、所述转子轴承10安装在电机转轴12两端，永磁体转子14与电机转轴12安装在一起，通电后，电机转轴12跟随永磁体转子14转动；所述定子13安装于电机壳体11内，电机端盖9通过螺钉与电机壳体11固定安装，电机端盖9同时固定转子轴承10外圈；所述电机壳体11安装时固定另一个转子轴承10外圈，所述电机输出轴15通过端面定位，与电机转轴12固接。

6、进一步的是，所述转子轴承10为61801深沟球轴承，分别通过轴肩定位，安装在电机转轴12两端。

7、进一步的是，所述谐波减速器22柔轮端面与旋转驱动机构输出轴17定位安装固接；所述旋转驱动机构输出轴17通过轴肩定位与凸缘双列角接触球轴承16安装，凸缘双列角接触球轴承16与减速器壳体21固连；所述谐波减速器22通过波发生器端面与电机输出轴15定位固接，钢轮和减速器壳体21通过螺栓与电机固连；所述输出轴转接件18与旋转驱动机构输出轴17端面定位固接在一起。

8、进一步的是，所述旋转驱动机构1总质量为0.7kg，包络体积为φ74mm×73mm，谐波减速器22减速比为100，电机输出力矩为0.05n·m。

9、进一步的是，所述霍尔传感器2包括感应器19和磁钢20，磁钢20通过安装接口与飞行器分离体7固接，分离体7需在作动筒组件8旋转180°后抛弃，所述感应器19与减速器壳体21固接。

10、进一步的是，所述压紧释放组件3包括：底座29、安装块24、压紧块25、锁紧螺母27、压紧螺杆23、主备份胀断器26、减震块28和安装垫片32；共设置有两组压紧释放组件3，

11、所述底座29与作动筒组件8固接，所述压紧螺杆23穿过安装块24、压紧块25、安装垫片32、主备份胀断器26尾部通过锁紧螺母27安装，所述安装块24与分离体7固接。

12、进一步的是，所述弹簧分离装置6包括螺柱30和分离弹簧31，螺柱30、分离弹簧31安装于作动筒组件8内，螺柱30用于弹簧导向，共设置有两组弹簧分离装置6。

13、进一步的是，所述自润滑轴承组件4包括自润滑轴承33、轴承端盖34、转轴和紧定螺钉35，所述自润滑轴承33通过端面定位与转轴安装，旋转驱动机构输出轴17与作动筒组件8固接，所述紧定螺钉35用于限制轴承的轴向和周向运动，所述轴承端盖34与自润滑轴承33固接。

14、进一步的是，所述拔销器锁定装置5采用拔销器36，通过外部接口与飞行器安装，用于作动筒的周向限位，在作动筒转动到特定位置后对其进行锁定。

15、与现有技术相比，本发明的技术有益效果是：

16、第一，使用组合式永磁同步电机和谐波减速器22驱动，转子轴承10布置于电机转轴12空腔内，满足驱动力矩裕度的同时，结构更加紧凑、占用空间小；

17、第二，霍尔传感器2固接在驱动组件壳体，磁钢20固接于旋转部件，体积小，灵敏度高，满足设计需求，提高机构的工作可靠性；

18、第三，旋转驱动组件输出轴17段布置有带凸缘双列角接触球轴承16，承载能力大，抗振动性能强，满足航天器发射段基频要求；

19、第四，作动筒组件8设置有两组压紧释放组件3，保证分离体7稳定性及释放可靠性；

20、第五，作动筒另一端设置自润滑滑动轴承，通过紧定螺钉35保证轴向和周向固定，提高了空间利用率，此外此设置有拔销器36，对作动筒进行限位锁定，进一步增强了机构的可靠性和抗振动性能。

技术特征：

1.一种筒状旋转抛离式驱动解锁机构，其特征在于，包括：旋转驱动机构(1)、霍尔传感器(2)、压紧释放组件(3)、弹簧分离装置(6)、自润滑轴承组件(4)和拔销器锁定装置(5)；

2.如权利要求1所述的一种筒状旋转抛离式驱动解锁机构，其特征在于，所述组合式永磁同步电机包括：永磁体转子(14)、定子(13)、转子轴承(10)、电机转轴(12)、电机输出轴(15)、电机壳体(11)、电机端盖(9)；

3.如权利要求1所述的一种筒状旋转抛离式驱动解锁机构，其特征在于，所述转子轴承(10)为61801深沟球轴承，分别通过轴肩定位，安装在电机转轴(12)两端。

4.如权利要求1所述的一种筒状旋转抛离式驱动解锁机构，其特征在于，所述谐波减速器(22)柔轮端面与旋转驱动机构输出轴(17)定位安装固接；所述旋转驱动机构输出轴(17)通过轴肩定位与凸缘双列角接触球轴承(16)安装，凸缘双列角接触球轴承(16)与减速器壳体(21)固连；所述谐波减速器(22)通过波发生器端面与电机输出轴(15)定位固接，钢轮和减速器壳体(21)通过螺栓与电机固连；所述输出轴转接件(18)与旋转驱动机构输出轴(17)端面定位固接在一起。

5.如权利要求1所述的一种筒状旋转抛离式驱动解锁机构，其特征在于，所述旋转驱动机构(1)总质量为0.7kg，包络体积为φ74mm×73mm，谐波减速器22减速比为100，电机输出力矩为0.05n·m。

6.如权利要求1所述的一种筒状旋转抛离式驱动解锁机构，其特征在于，所述霍尔传感器(2)包括感应器(19)和磁钢(20)，磁钢(20)通过安装接口与飞行器分离体(7)固接，分离体(7)需在作动筒组件(8)旋转180°后抛弃，所述感应器(19)与减速器壳体(21)固接。

7.如权利要求1所述的一种筒状旋转抛离式驱动解锁机构，其特征在于，所述压紧释放组件(3)包括：底座(29)、安装块(24)、压紧块(25)、锁紧螺母(27)、压紧螺杆(23)、主备份胀断器(26)、减震块(28)和安装垫片(32)；共设置有两组压紧释放组件(3)，

8.如权利要求1所述的一种筒状旋转抛离式驱动解锁机构，其特征在于，所述弹簧分离装置(6)包括螺柱(30)和分离弹簧(31)，螺柱(30)、分离弹簧(31)安装于作动筒组件(8)内，螺柱(30)用于弹簧导向，共设置有两组弹簧分离装置(6)。

9.如权利要求1所述的一种筒状旋转抛离式驱动解锁机构，其特征在于，所述自润滑轴承组件(4)包括自润滑轴承(33)、轴承端盖(34)、转轴和紧定螺钉(35)，所述自润滑轴承(33)通过端面定位与转轴安装，旋转驱动机构输出轴(17)与作动筒组件(8)固接，所述紧定螺钉(35)用于限制轴承的轴向和周向运动，所述轴承端盖(34)与自润滑轴承(33)固接。

10.如权利要求1所述的一种筒状旋转抛离式驱动解锁机构，其特征在于，所述拔销器锁定装置(5)，通过外部接口与飞行器安装，用于作动筒的周向限位，在发射段拔销器锁定装置(5)处于锁定状态，适应发射段力学环境。

技术总结本发明公开了一种筒状旋转抛离式驱动解锁机构，其特征在于，包括：旋转驱动机构(1)、霍尔传感器(2)、压紧释放组件(3)、弹簧分离装置(6)、自润滑轴承组件(4)和拔销器锁定装置(5)；旋转驱动机构(1)包括：组合式永磁同步电机、电机输出轴(15)、谐波减速器(22)、旋转驱动机构输出轴(17)、凸缘双列角接触球轴承(16)、输出轴转接件(18)、减速器壳体(21)，在飞行器入轨之后，拔销器锁定装置(5)首先解锁，压紧释放组件(3)接收指令，解锁释放，弹簧分离装置(6)工作，分离体(7)在弹簧力作用下与飞行器本体分离。本发明驱动力矩裕度大、重量轻、安全可靠性高、包络体积小、抗振动冲击能力强。技术研发人员：崔继云,经贵如,赵明宣,周艾玉,王凯,王治易,邱浩东,咸奎成,赖东方受保护的技术使用者：上海宇航系统工程研究所技术研发日：技术公布日：2024/4/24