一種防卡滯精密同步鉸鏈的製作方法
2023-05-26 01:04:51 1
專利名稱：一種防卡滯精密同步鉸鏈的製作方法
技術領域：
本發明涉及空間折展機構技術領域，具體涉及一種防卡滯精密同步鉸鏈。
背景技術：
同步鉸鏈是通過一對齒輪副的平穩嚙合來實現所連部件同步運動的一種機構，這 種機構結構簡單，可靠性高，運用廣泛，尤其是在空間折展機構領域的應用越來越多。由於 運載火箭搭載平臺空間尺寸的限制，大型空間桁架結構在發射階段摺疊收攏於運載火箭搭 載平臺內，待其入軌到達指定位置後，再展開成預期工作狀態，並實現正常工作。同步鉸鏈 因其結構簡單可靠的優點常被大量用於大型空間星載桁架的同步展開機構中。
與本發明最為接近的現有技術是中國肖勇著碩士論文《環形可展開大型衛星天線 結構設計與研究》一文中第58頁圖4. 3-15所示空間同步鉸鏈組合。如圖1所示，該空間同 步鉸鏈組合結構包括鉸鏈架I和兩對同步齒2，鉸鏈架I和同步齒2之間通過連接軸連接， 連接軸兩端安裝有墊片3，兩對同步齒2以連接軸為中心轉動，鉸鏈架I和兩對同步齒2均 可以與桁架結構相連，同步接頭架4和齒圈6通過聯接銷5連接成為同步齒2，聯接銷5具 有連接和基準定位作用。這種空間同步鉸鏈組合的最大缺點是結構複雜、加工成本高、裝 配精度不易保證、結構卡滯失效情況多有發生，不利於大型空間星載桁架的同步展開機構 可靠性的提高。發明內容
為了解決現有空間同步鉸鏈組合結構存在的結構複雜、加工成本高、裝配精度低、 結構卡滯失效情況多的問題，本發明提供一種結構簡單可靠、低成本、高裝配精度的防卡滯 精密同步鉸鏈。
本發明為解決技術問題所採用的技術方案如下
一種防卡滯精密同步鉸鏈，該同步鉸鏈包括
與桁架結構相連的同步鉸鏈架，所述同步鉸鏈架上設置有裝配工藝槽；
安裝在所述同步鉸鏈架的中空腔體內的兩組同步錐齒結構，所述每組同步錐齒結 構均包括通過轉軸與裝配工藝槽的配合實現與所述同步鉸鏈架相連的同步錐齒連接架； 通過自定位緊固釘與所述同步錐齒連接架定位相連的同步錐齒和熱靴卡滯調整墊，兩組同 步錐齒結構通過兩個同步錐齒的相互嚙合實現同步運動。
所述同步錐齒連接架和同步鉸鏈架上均設置有可與桁架結構相連的接口。
所述兩個同步錐齒分別為同一等頂隙直齒錐齒輪的1/3圓周部分。
該同步鉸鏈還包括安裝在所述轉軸與所述裝配工藝槽連接處的限位彈性擋圈。
所述同步錐齒的小端面與所述熱靴卡滯調整墊接觸，所述同步錐齒的大端面與所 述同步錐齒連接架之間留有調整間隙。
所述熱靴卡滯調整墊採用殷鋼、TC4或硬鋁製成。
所述調整墊片採用銅合金製成。
本發明的積極效果是1、本發明中的同步鉸鏈架13中兩個成對放置的同步錐齒8分別為同一直齒錐齒輪的1/3圓周部分，它們的參數一致、當量齒輪模數和壓力角分別相等且軸交角成一定夾角，可有效避免由加工裝配誤差造成的同步鉸鏈的卡滯失效情況；2、本發明中的熱靴卡滯調整墊9可依據同步鉸鏈的使用環境要求進行熱補償設計，從而使該同步鉸鏈具備一定工作溫度範圍內的防卡滯功能，這將有利於大型空間桁架結構同步展開機構可靠性的提高，通過合理選擇熱靴卡滯調整墊9與調整墊片12的材料和尺寸可實現同步鉸鏈無卡滯運動；3、本發明的同步鉸鏈結構簡單，極易加工和裝配，避免了複雜組合結構所引起的加工製造難題，可大幅降低結構件加工裝調成本，縮短加工周期，同時該同步鉸鏈結構簡潔化的處理方式，可大大提高其安全性和可靠性，在空間項目的研製中是極其重要的一項考核指標；4、本發明的同步鉸鏈利用簡單可靠結構實現高精度的大型空間桁架結構的同步展開功能，且其採用防卡滯設計方法，有效地避免了同步鉸鏈的卡滯失效，非常利於大型空間桁架結構同步展開機構可靠性的提高，適應性較好，使用範圍廣泛，尤其適用於空間展開機構。
圖1為現有的空間同步鉸鏈組合結構的示意圖；圖2為現有的空間同步鉸鏈組合結構中同步齒的結構示意圖；圖3為本發明的一種防卡滯精密同步鉸鏈的結構示意圖；圖4為圖3中的防卡滯精密同步鉸鏈內部的結構示意圖；圖5為圖4中的防卡滯精密同步鉸鏈內部的半剖視圖。圖中1、鉸鏈架，2、同步齒，3、墊片，4、同步接頭架，5、聯接銷，6、齒圈，7、同步錐齒連接架，8、同步錐齒，9、熱靴卡滯調整墊，10、轉軸，11、自定位緊固釘，12、調整墊片，13、同步鉸鏈架，14、限位彈性擋圈，15、裝配工藝槽，16、接口。
具體實施例方式以下結合附圖對本發明作進一步詳細說明。如圖3所示，本發明的防卡滯精密同步鉸鏈為組合體結構，主要由同步錐齒連接架7、同步錐齒8、熱靴卡滯調整墊9和同步鉸鏈架13組成，該同步鉸鏈的主體為同步鉸鏈架13，提供加工與裝配基準，它與桁架結構聯接杆相連，是整個大型空間桁架結構同步展開機構的主要運動部件，同步鉸鏈架13為一中空腔體，其上設置有作為裝配調整窗口的裝配工藝槽15，用於實現與同步錐齒連接架7的連接，同步鉸鏈架13上的固定夾角實現桁架結構連接的分度功能，該固定夾角為桁架結構的連接角度；同步錐齒連接架7、同步錐齒8和熱靴卡滯調整墊9組成同步錐齒結構，本發明中包括兩組同步錐齒結構，首先將同步錐齒8和熱靴卡滯調整墊9通過具有自定位和連接作用的自定位緊固釘11與同步錐齒連接架7定位相連在一起，然後再將同步錐齒連接架7、同步錐齒8和熱靴卡滯調整墊9組成的同步錐齒結構通過轉軸10與裝配工藝槽15的配合再與同步鉸鏈架13相連；兩組同步錐齒結構通過兩個同步錐齒8的相互嚙合實現同步運動。如圖4所示，同步錐齒連接架7上設置有用於安裝轉軸10的中心通孔，還設置有與桁架結構聯接杆連接的接口 16以及用於安裝自定位緊固釘11的三個螺釘孔。如圖5所示，首先將同步錐齒8安裝在同步錐齒連接架7上，然後再將熱靴卡滯調整墊9安裝在同步錐齒8與同步錐齒連接架7之間的間隙位置，同步錐齒8的小端面與熱靴卡滯調整墊9接觸，同步錐齒8的大端面與同步錐齒連接架7之間留有調整間隙，調整熱靴卡滯調整墊9的厚度尺寸及材料屬性可使該同步鉸鏈具備一定溫度範圍內的防卡滯功能，保證了裝配的準確性和定位重複性。上述的小端面和大端面均位於同步錐齒8上，是相對來說的，分別指的是同步錐齒8的兩個側面。上述的同步錐齒連接架7、同步錐齒8、熱靴卡滯調整墊9由自定位緊固釘11定位連接後，再通過轉軸10、調整墊片12和限位彈性擋圈14連接固定，並通過熱靴卡滯調整墊9、調整墊片12和同步鉸鏈架13上的裝配工藝槽15對同步錐齒8的嚙合情況進行精確裝調定位。同步鉸鏈架13中兩個成對放置的同步錐齒8相互嚙合，實現與之相連的同步錐齒連接架7的同步運動，兩個成對放置的同步錐齒8分別為同一等頂隙直齒錐齒輪的1/3圓周部分，兩個同步錐齒8的參數一致，當量齒輪模數和壓力角分別相等，且軸交角成一定夾角，減小了同步錐齒8的加工裝配誤差對同步鉸鏈運動的影響，保證了兩個相互嚙合的同步錐齒8的加工參數、當量齒輪模數和壓力角的一致性，可提高同步錐齒8的加工和裝調精度，有效避免了由加工裝配誤差造成的同步鉸鏈的卡滯失效情況。在精密機械中，由於齒輪的工作條件不同，輪齒的損壞形式也不同，因此，同步錐齒8根據其不同的工作條件，如載荷的大小及性質、溫度變化的範圍及運動速度範圍等選用不同性能的材料，一般對於傳遞載荷較大的齒輪，常選用強度、硬度等綜合性能較好的45Cr、40Cr等；對於受衝擊後易折斷的齒輪，常選用韌性較好的20Cr等；對於要求重量較輕的齒輪，常選用塑料或輕金屬2A12等。同步錐齒連接架7和同步鉸鏈架13均設置有與桁架結構聯接杆連接的接口 16，可使大型空間桁架結構同步展開機構的轉動實現同步，且同步鉸鏈架13左右兩側凸出空腔在桁架結構收攏時可將桁架結構聯接杆收攏於同步鉸鏈架13內，起到施加預應力和收緊桁架結構聯接杆的作用。熱靴卡滯調整墊9可依據本發明的同步鉸鏈的使用環境要求進行熱補償設計，熱靴卡滯調整墊9的厚度尺寸及材料可作為該同步鉸鏈熱補償設計的參數變量，從而使該同步鉸鏈在一定溫度範圍內具有防卡滯功能，有利於大型空間桁架結構同步展開機構可靠性的提聞。熱靴卡滯調整墊9可選用材料熱膨脹係數可調節的殷鋼(Invar)材料、TC4及硬鋁
坐寸o修研熱靴卡滯調整墊9和調整墊片12的厚度可以調整同步鉸鏈架13中兩個同步錐齒8的嚙合關係，保證嚙合傳動的平穩性和傳動靈活性，調整墊片12可選用耐摩擦自潤滑的銅合金等。同步錐齒連接架7、轉軸10和同步鉸鏈架13可選用硬鋁合金2A12，或者選用抗拉強度更高、加工性能更好的鈦合金，或者選用高/低體份鋁基碳化矽SiC/Al等材料。
權利要求
1.一種防卡滯精密同步鉸鏈，其特徵在於，該同步鉸鏈包括 與桁架結構相連的同步鉸鏈架(13)，所述同步鉸鏈架(13)上設置有裝配工藝槽(15)； 安裝在所述同步鉸鏈架(13)的中空腔體內的兩組同步錐齒結構，所述每組同步錐齒結構均包括通過轉軸(10)與裝配工藝槽(15)的配合實現與所述同步鉸鏈架(13)相連的同步錐齒連接架(7);通過自定位緊固釘(11)與所述同步錐齒連接架(7)定位相連的同步錐齒(8)和熱靴卡滯調整墊(9)，兩組同步錐齒結構通過兩個同步錐齒(8)的相互嚙合實現同步運動。
2.根據權利要求1所述的一種防卡滯精密同步鉸鏈，其特徵在於，所述同步錐齒連接架(7 )和同步鉸鏈架(13 )上均設置有可與桁架結構相連的接口( 16 )。
3.根據權利要求1所述的一種防卡滯精密同步鉸鏈，其特徵在於，所述兩個同步錐齒(8)分別為同一等頂隙直齒錐齒輪的1/3圓周部分。
4.根據權利要求1所述的一種防卡滯精密同步鉸鏈，其特徵在於，還包括安裝在所述轉軸(10)與所述裝配工藝槽(15)連接處的限位彈性擋圈(14)。
5.根據權利要求1所述的一種防卡滯精密同步鉸鏈，其特徵在於，所述同步錐齒(8)的小端面與所述熱靴卡滯調整墊(9)接觸，所述同步錐齒(8)的大端面與所述同步錐齒連接架(7)之間留有調整間隙。
6.根據權利要求1所述的一種防卡滯精密同步鉸鏈，其特徵在於，所述熱靴卡滯調整墊(9 )採用殷鋼、TC4或硬鋁製成。
7.根據權利要求1所述的一種防卡滯精密同步鉸鏈，其特徵在於，所述調整墊片(12)採用銅合金製成。
全文摘要
一種防卡滯精密同步鉸鏈，涉及空間折展機構技術領域，解決了現有空間同步鉸鏈組合結構存在的結構複雜、加工成本高、裝配精度低、結構卡滯失效情況多的問題。該同步鉸鏈包括與桁架結構相連的同步鉸鏈架，同步鉸鏈架上設置有裝配工藝槽；安裝在同步鉸鏈架的中空腔體內的兩組同步錐齒結構，每組同步錐齒結構均包括通過轉軸與裝配工藝槽的配合實現與同步鉸鏈架相連的同步錐齒連接架；通過自定位緊固釘與同步錐齒連接架定位相連的同步錐齒和熱靴卡滯調整墊，兩組同步錐齒結構通過兩個同步錐齒的相互嚙合實現同步運動。本發明的同步鉸鏈結構簡單，極易加工和裝配，成本低，有效避免了卡滯失效，提高了同步展開機構的可靠性，適應性好，使用廣。
文檔編號F16C11/04GK103032451SQ20121056293
公開日2013年4月10日 申請日期2012年12月21日 優先權日2012年12月21日
發明者閆勇, 金光, 張雷, 安源, 孔林 申請人:中國科學院長春光學精密機械與物理研究所