一种适用于伸缩套筒的可重复锁紧机构的制作方法

本发明涉及航天锁紧，特别涉及一种用于套筒式伸展机构的锁紧机构。

背景技术：

1、大型空间可展开机构因其具有收拢包络小、在轨可展开刚化的特点而得到广泛应用。其中，可重复展收套筒式伸展机构是一类典型的一维展开机构，具有指向性好、刚度大、质量轻、关节少、结构简单、可靠性高等优点，已多次成功在轨应用。

2、在发展可重复展收的套筒式伸展机构方面，国内外都有一定的进展，并提出了多种适用于套筒式伸展机构的的锁紧方案，其中最典型的是弹簧销式锁紧技术。以哈尔滨工业大学钟博文提出的内置销钉式锁定方案为例，锁紧状态下，如图1(a)所示，弹簧销16位于中套筒13内，受到弹簧14的推力，左端卡在外套筒15的孔內，内套筒11上端装有解锁斜面12，当需要解锁时，如图1(b)所示，内套筒11向下移动，解锁斜面12与弹簧销16的头部配合，将弹簧销16从中套筒13中拔出，实现中套筒13与外套筒15的解锁。弹簧销式锁紧方案具有结构简单，可重复解锁的优点；但是由于销钉安装在套筒内部，对装配要求较高，弹簧提供的锁紧力有限，因此轴向承载小，使得套筒在展开后刚性不足，展开长度受限。

技术实现思路

1、本发明主要针对现有套筒式伸展机构的锁紧技术的不足，提供一种适用于伸缩套筒的可重复锁紧机构。

2、本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种适用于伸缩套筒的可重复锁紧机构，其包括固定支架、抱紧环、抱紧sma丝、锁定销钉和驱动组件。该锁紧机构适用于上支撑筒和下支撑筒之间的重复锁紧。

3、其中，下支撑筒套在上支撑筒外，自由状态下二者间隙配合、可在轴向自由伸缩。下支撑筒的上端沿周向设置有弹性片，柔性的抱紧环与弧形的固定支架配合围绕在下支撑筒的弹性片外，弹性片受到抱紧环挤压时能够向内收拢压紧上支撑筒，从而实现锁紧，当抱紧环解除对下支撑筒的约束时，弹性片向外张开，从而使上下支撑筒之间恢复间隙配合状态。

4、其中，固定支架一端带有固定抱紧sma丝的凸耳，另一端带有滑槽，滑槽之下设有收纳仓，滑槽上设有上下贯穿的通孔。

5、其中，抱紧环一端为固定端，与固定支架带凸耳一端相连，另一端为移动端，设有锁定孔和连接抱紧sma丝的凸耳，受抱紧sma丝拉力作用时，抱紧环移动端沿固定支架的滑槽移动，从而给下支撑筒提供向内的压紧力。

6、其中，所述锁定销钉和驱动组件安装在固定支架的收纳仓内。锁定销钉的位置与滑槽上的通孔对齐。锁紧时，抱紧sma丝拉动抱紧环向滑槽内移动，当锁定孔移动到与锁定销钉对齐时，锁定销钉上移穿过通孔和锁定孔，对抱紧环进行限位。解锁时，锁定销钉下移从锁定孔拔出，抱紧环失去限位，弹性片向外张开，抱紧环从滑槽移出，从而解除对上下支撑筒的锁紧约束，系统恢复至解锁状态。驱动组件用于为锁紧销钉提供推销过程(即锁定销钉上移锁紧抱紧环的过程)和拔销过程(即锁定销钉下移解除对抱紧环限位的过程)的驱动力。

7、进一步地，所述下支撑筒的外圆周面加工有沿其周向的环形限位凸台，与固定支架内壁的凹槽配合，确保固定支架与下支撑筒之间的相对位置不变，使得抱紧环收缩时能够压紧弹性片。

8、进一步地，所述驱动组件为sma丝-弹簧驱动结构。

9、进一步地，所述sma丝-弹簧驱动结构由锁定sma丝和锁定弹簧组成；锁紧销钉上移锁紧过程由锁定弹簧的弹性回复力驱动，其下移解锁过程由锁定sma丝通电收缩来进行驱动。

10、进一步地，所述锁定sma丝设有两根，解锁时，对其中任意一根sma丝通电即能拔出锁定销钉，这种冗余设计能够提高机构释放的可靠性。

11、进一步地，所述锁定弹簧下端固定在固定支架的收纳仓的底部，以避免驱动过程中锁定弹簧上下窜动，从而保证锁紧的可靠性。

12、进一步地，在安装时对抱紧环施加预紧力，确保在收拢状态下固定支架在支撑筒的间隙内位置固定，避免在大振动、冲击载荷下发生运动而导致失效。

13、进一步地，不同直径的下支撑筒配合长度不同的抱紧环，以提供大小不同的压紧力，确保支撑筒能够被牢固锁紧且不会因过大的压紧力而破坏；其中，处在多层伸缩套筒结构最外层的支撑筒选用的抱紧环的长度最大，最内层的长度最小。

14、与现有技术相比，本发明的有益效果体现在：

15、(1)本发明的锁紧机构通过抱紧环压紧弹性片从而实现支撑筒间的锁紧，这种方式锁紧力大，锁紧可靠。

16、(2)本发明通过弹性片的弹性回复力解除支撑筒间的约束，进而实现收缩套筒装置的收拢，这种解锁方式运动平稳，冲击力小。

17、(3)本发明通过抱紧sma丝的和锁定sma丝的收缩来控制锁紧和驱动解锁，结构简单，有效减少了零部件数量。

技术特征：

1.一种适用于伸缩套筒的可重复锁紧机构，下支撑筒(3)有间隙地套在上支撑筒(4)外，自由状态下二者可在轴向自由伸缩；其特征在于：该锁紧机构包括固定支架(1)、抱紧sma丝(2)、抱紧环(5)、锁定销钉(6)和驱动组件；

2.根据权利要求1所述的适用于伸缩套筒的可重复锁紧机构，其特征在于，所述下支撑筒(3)的外圆周面设有沿其周向的环形限位凸台(302)，环形限位凸台(302)与固定支架(1)上的凹槽配合，确保固定支架(1)与下支撑筒(3)的相对位置不变。

3.根据权利要求1所述的适用于伸缩套筒的可重复锁紧机构，其特征在于，所述驱动组件为sma丝-弹簧驱动结构，由锁定sma丝(8)和锁定弹簧(7)组成；锁定sma丝(8)上端连接在锁定销钉(6)头部，下端固定在收纳仓(103)底部；锁定弹簧(7)上端支撑在锁定销钉(6)的头部，下端支撑在收纳仓(103)底部；锁紧销钉(6)上移锁紧的驱动力来自锁定弹簧(7)的弹性回复力，其下移解锁过程通过对锁定sma丝(8)通电收缩来进行驱动。

4.根据权利要求3所述的适用于伸缩套筒的可重复锁紧机构，其特征在于，所述锁定sma丝(8)设有两根，对任意一根通电均能拔出锁定销钉(6)，从而完成解锁。

5.根据权利要求3所述的适用于伸缩套筒的可重复锁紧机构，其特征在于，所述锁定弹簧(7)下端固定在固定支架(1)内。

6.根据权利要求1所述的适用于伸缩套筒的可重复锁紧机构，其特征在于，不同直径的下支撑筒(3)配合长度不同的抱紧环(5)，以提供大小不同的压紧力，处在伸缩套筒结构最外层的支撑筒选用的抱紧环(5)的长度最大，最内层的长度最小。

7.根据权利要求1所述的适用于伸缩套筒的可重复锁紧机构，其特征在于，所述抱紧环(5)在安装前施加有预紧力。

技术总结
本发明提供一种适用于伸缩套筒的可重复锁紧机构，上下支撑筒间隙配合，下支撑筒的上端设有多个自然状态张开的弹性片；固定支架与抱紧环配合围绕在弹性片外，并通过抱紧SMA丝驱动压紧支撑筒，抱紧环上设有锁定孔，固定支架上设有滑槽。锁紧时，抱紧SMA丝拉动抱紧环向滑槽内移动，当锁定孔移动到与锁定销钉对齐时，锁定弹簧推动锁定销钉上移插入锁定孔，对抱紧环进行限位；解锁时，锁定SMA丝拉动锁定销钉下移从锁定孔拔出，抱紧环失去限位从滑槽移出，弹性片向外张开，抱紧环从而解除对上下支撑筒的锁紧约束，系统恢复至解锁状态。本发明结构简单、径向尺寸小，解锁方式运动平稳、冲击力小，锁紧力大、锁紧可靠，能够自动可重复锁紧。

技术研发人员：请求不公布姓名,付佳丽
受保护的技术使用者：北京灵翼航宇科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11