一种分体式反作用飞轮轮体的制作方法
【专利说明】一种分体式反作用飞轮轮体
[0001]
技术领域
[0002]本发明涉及航天器控制领域，具体涉及一种分体式反作用飞轮轮体，适用于卫星姿态控制系统。
[0003]
【背景技术】
[0004]反作用飞轮是卫星姿态控制的重要执行机构，按照姿控计算机的要求进行相应的转速和电流控制，从而产生动量矩和反作用力矩，实现与航天器角动量的高精度交换，达到校正航天器姿态偏差的目的，或完成航天器某种预定的姿态调整。动量矩的实现依赖于轮体，轮体是反作用飞轮转动惯量的主要贡献者。
[0005]转速选定的情况下，角动量大小的设计转化为轮体转动惯量的设计。传统的一体式轮体，由于轮辐和轮毂均采用高密度材料，可以获得较好的强度/质量比，但只能获得较小的转动惯量/质量比，因此即使采用了有限元优化分析技术，由于受制于结构的约束，也难以保证获得最优的转动惯量/质量比，从而获得较轻的质量。
[0006]在卫星上使用的反作用飞轮，大多数都是采用一体式轮体。典型的轮体结构由轮缘、轮辐和轮毂三部分组成。一体式轮体由于整个结构一体加工，工艺较简单，强度较高。轮缘由于径向尺寸大，提供了大部分转动惯量。轮辐和轮毂部分径向尺寸小，提供转动惯量小，但由于采用高密度材料，其分布质量较大，因此未获得较优的转动惯量/质量比，从而带来飞轮整体结构质量的增加。伴随卫星轻量化要求的不断提高，反作用飞轮的轻量化已经成了未来发展的趋势。由于轮体在反作用飞轮整个部件和零件中，基本接近总体质量的一半，质量是最大的，因此轮体轻量化设计就显得尤为重要了。
[0007]
【发明内容】
[0008]针对现有技术存在的不足，本发明要解决的技术问题是提供一种分体式反作用飞轮轮体，在保证足够强度/惯量比和刚度/惯量比的条件下，能够获得较高的转动惯量/质量比，从而实现轮体的轻量化。
[0009]为了达到上述发明目的，本发明提供了一种分体式反作用飞轮轮体，包括轮缘、轮辐、调整垫片和轮毂；轮缘与轮辐同轴间隙配合，并采用螺钉联接；轮辐和轮毂采用焊接工艺成一体式结构；调整垫片为非金属材料环氧玻璃布板，夹在轮辐和轮缘之间，用以调整整个轮体的阻尼系数，抑制轮体在振动环境下工作时的共振放大。
[0010]一些实施例中，所述的轮缘采用环状圆柱结构，圆柱内侧设有螺孔，可与轮辐同轴螺钉联接。轮缘为轮体径向的最远端，采用高密度材料不锈钢，尽可能提高转动惯量。轮缘两个端面中心处设有中心浅孔，用于去重动平衡。
[0011]—些实施例中，所述的轮辐和轮毂，可采用焊接工艺成一体式结构。由于径向尺寸较小，对转动惯量贡献不大，采用低密度金属合金材料。为保证结构强度和刚度，轮辐外缘采用奇数根支承筋，轮辐内侧采用五角形结构，用以增强径向强度和刚度。为减轻质量，轮辐五角形区域内侧设计了减重槽。
[0012]相对于现有技术，本发明所采用的分体式轮体，其优点和效果是:
采用分体式轮体，加工工艺简单，结构强度/质量比、结构刚度/质量比高，质量有明显减少，从而减小了反作用飞轮的轴向负载，增加了反作用飞轮的可靠性。
[0013]结合附图，根据下文的通过示例说明本发明主旨的描述可清楚本发明的其他方面和优点。
[0014]
【附图说明】
[0015]通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
图1是本发明的分体式轮体结构示意图；
图2是本发明在反作用飞轮上的安装示意图。
【具体实施方式】
[0016]参见示出本发明实施例的附图，下文将更详细地描述本发明。然而，本发明可以以许多不同形式实现，并且不应解释为受在此提出之实施例的限制。
[0017]现通过详细说明根据本发明的较佳具体实施例，以对本发明做进一步阐述。
[0018]如图1和图2所示，为本实施例的分体式轮体，轮缘I为不锈钢材料，是一个环状结构，径向均布设有若干螺孔与轮毂4同轴联接，其两端面设有浅孔，用于去重动平衡。轮辐2为盘状辐条式结构，并采用了奇数根筋和五角形的结构，保证良好的力学性能。轮辐2外径与轮毂4内径设有加工余量，轮辐2与轮毂4采用焊接连成一体，焊接完毕对轮辐2外径和轮毂4精加工，消除焊接带来的变形，保证其焊接后的同轴度。调整垫片3的厚度可调，用以调整整个轮体的阻尼系数。
[0019]分体式轮体的装配工作过程:
首先将轮辐2与轮毂4焊接成一体，并精车轮辐2外径和轮毂4内径，保证其同轴度。然后采用辅助工装，使轮辐2与轮缘I同轴螺钉联接，调整垫片3置于其中，通过调整其厚度，调整分体式轮体的阻尼系数。
[0020]轮体安装完毕，将轮体的轮毂4与反作用飞轮的轴承座5同轴螺钉联接，最后在动平衡设备上，对轮缘I两端面去重进行动平衡。
[0021]对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
【主权项】
1.一种分体式反作用飞轮轮体，其特征在于，包括轮缘、轮辐、调整垫片和轮毂； 所述轮缘与轮辐同轴间隙配合，并采用螺钉联接； 所述轮辐和轮毂采用焊接工艺成一体式结构； 所述调整垫片为非金属材料环氧玻璃布板，夹在轮辐和轮缘之间。2.根据权利要求1所述的分体式反作用飞轮轮体，其特征在于，所述轮缘采用环状圆柱结构，圆柱内侧设有螺孔，与轮辐同轴螺钉联接。3.根据权利要求1所述的分体式反作用飞轮轮体，其特征在于，所述轮缘为轮体径向的最远端，采用高密度材料不锈钢。4.根据权利要求1所述的分体式反作用飞轮轮体，其特征在于，所述轮缘两个端面中心处设有中心浅孔，用于去重动平衡。5.根据权利要求1所述的分体式反作用飞轮轮体，其特征在于，所述轮辐和轮毂采用低密度金属合金材料。6.根据权利要求1所述的分体式反作用飞轮轮体，其特征在于，所述轮辐外缘采用奇数根支承筋，轮辐内侧采用五角形结构，用以增强径向强度和刚度。7.根据权利要求6所述的分体式反作用飞轮轮体，其特征在于，所述轮辐五角形区域内侧设有减重槽。8.根据权利要求1所述的分体式反作用飞轮轮体，其特征在于，所述调整垫片的厚度可调，用以调整整个轮体的阻尼系数。
【专利摘要】本发明公开的一种分体式反作用飞轮轮体，包括轮缘、轮辐、调整垫片和轮毂；轮缘与轮辐同轴间隙配合，并采用螺钉联接；轮辐和轮毂采用焊接工艺成一体式结构；调整垫片为非金属材料环氧玻璃布板，夹在轮辐和轮缘之间，用以调整整个轮体的阻尼系数，抑制轮体在振动环境下工作时的共振放大。轮缘采用环状圆柱结构，圆柱内侧设有螺孔，可与轮辐同轴螺钉联接。轮缘为轮体径向的最远端，采用高密度材料不锈钢，尽可能提高转动惯量。轮缘两个端面中心处设有中心浅孔，用于去重动平衡。本发明的分体式轮体，加工工艺简单，结构强度/质量比、结构刚度/质量比高，质量有明显减少，从而减小了反作用飞轮的轴向负载，增加了反作用飞轮的可靠性。
【IPC分类】B64G1/28
【公开号】CN105217056
【申请号】CN201410291638
【发明人】王勇, 王森, 周华俊, 王超, 孙丹, 陶侃凯
【申请人】上海新跃仪表厂
【公开日】2016年1月6日
【申请日】2014年6月26日