[發明專利]磁懸浮飛輪齒輪鎖緊機構

有效

• 申請號: 201210544207.6
• 申請日: 2012-12-11
• 公開（公告）號: CN103029850A
• 公開（公告）日: 2013-04-10
• 發明（設計）人: 楊國倉;萬玉民;付紅偉
• 申請（專利權）人: 北京興華機械廠
• 主分類號: B64G1/24
• 分類號: B64G1/24;H02K7/116
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 王衛軍

技術領域

本發明屬于航天器技術領域，特別涉及一種適用于磁懸浮飛輪的齒輪鎖緊機構。

背景技術

慣性執行機構是各類衛星、空間站等航天器平臺進行姿態控制所普遍采用的核心執行機構，磁懸浮飛輪即是其中重要的一類。航天器變軌時，為防止飛輪的轉子對航天器系統進行干擾，需對轉子進行鎖緊，入軌工作時，還需解除原有的鎖緊狀態。鎖緊機構是磁懸浮飛輪中的關鍵技術，對可靠性、體積、重量、功耗等都有嚴格要求。

要實現鎖緊機構的鎖緊和解鎖運動，最直觀的辦法是采用記憶合金。但記憶合金需要通以大電流、功耗特別大，而且使用壽命短，安全系數低，不能滿足高可靠、低功耗、重復鎖緊、解鎖的設計要求。

1986年2月法國發射的“SPOT4”衛星所采用的氣動鎖緊機構，依靠鋼絲繩勒緊碳纖維壓縮氣囊將飛輪抱緊，通過火工品斬斷鋼絲繩實現解鎖功能。這種方案的優點是結構簡單可靠，缺點是由于鋼絲繩是柔性件，在拉升過程中會發生塑性變形，解鎖過程中由于鋼絲繩產生變形難以回彈，容易發生無法解鎖的危險。同時，氣囊結構在真空環境中工作，壓縮、膨脹過程很難控制，安全系數低。而且只能使用一次，不能重復使用，采用火攻品強制解鎖，一旦爆炸解鎖，就會產生大量的多余物，影響航天器的安全，這對于磁懸浮飛輪是絕對不能允許的。

發明內容

本發明的目的是：克服現有技術不足，提供一種高可靠、輕質量、低功耗、可重復鎖緊的齒輪傳動、鎖緊機構。

本發明的技術方案是，磁懸浮飛輪齒輪鎖緊機構，包括電機驅動裝置、右連桿、右主動鎖緊齒輪、蓋板、4個小齒輪、4個從動鎖緊齒輪、左主動鎖緊齒輪、底座和左連桿；底座上有10個支撐座，右主動鎖緊齒輪、4個小齒輪、4個從動鎖緊齒輪和左主動鎖緊齒輪安裝在底座的支撐座上；右主動鎖緊齒輪、左主動鎖緊齒輪以及4個從動鎖緊齒輪上設有凸緣，用于與飛輪轉子內側輪緣的鎖緊槽相配合；蓋板緊固在底座上，蓋板上開有月牙形凹槽，對各鎖緊齒輪起限位作用；右連桿通過定位螺釘分別與右主動鎖緊齒輪和電機驅動裝置連接；左連桿通過定位螺釘分別與左主動鎖緊齒輪和電機驅動裝置連接。

所述電機驅動裝置包括絲杠、右滑塊、左滑塊、絲杠齒輪、軸齒輪、電機齒輪、鎖緊微動開關、解鎖微動開關、電機和機座；所述絲杠采用兩段式T型螺紋，左右兩端分別為左旋螺紋和右旋螺紋；左滑塊、右滑塊的內孔螺紋分別和絲杠左旋螺紋、右旋螺紋配合；電機通過由電機齒輪、軸齒輪和絲杠齒輪組成的三級減速機構，帶動絲杠旋轉。

所述電機齒輪、軸齒輪和絲杠齒輪組成的三級減速裝置，其電機減速比為1∶200。

所述右主動鎖緊齒輪、4個從動鎖緊齒輪和左主動鎖緊齒輪采用不銹鋼材料。

所述右主動鎖緊齒輪、左主動鎖緊齒輪以及4個從動鎖緊齒輪上的凸緣進行了硫化處理。

本發明與現有技術相比的優點在于：

(1)本發明采用電機驅動的齒輪傳動、鎖緊機構設計，能保證恒定傳動比、適用于重載荷傳動、結構緊湊，軸向尺寸較小，質量輕，效率高達90％以上，滿足系統設計要求。

(2)本發明采用單電機鎖緊結構，避免了因為加工、裝配形成的誤差累積而造成個別鎖緊齒輪無法鎖緊的問題。

(3)本發明的鎖緊機構采用了絲杠、滑塊內孔T型螺紋配合結構，在鎖緊、解鎖過程中，滑塊都能實現自鎖，和采用彈片抱緊飛輪、利用彈力回彈實現鎖緊、解鎖相比，提高了安全系數。

(4)本發明各鎖緊齒輪的凸緣采用硫化處理，包覆了一層硫化橡膠，這樣處理后，一方面可以在飛輪受沖擊振動過程中吸收一部份能量，另一方面可以增加鎖緊齒輪凸緣和凹槽嚙合時的預載荷，增加飛輪鎖緊狀態的安全系數。

(5)本發明的鎖緊齒輪采用不銹鋼(1Cr18Ni9Ti)，滿足了飛輪帶磁環境設計的要求，鎖緊齒輪經優化后，厚度只有8mm，質量比較輕，滿足設計要求。

附圖說明

圖1為本發明的結構示意圖；

圖2為本發明電機驅動裝置結構示意圖；

圖3為本發明的工作流程框圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明做進一步說明。

如圖1所示，磁懸浮飛輪齒輪鎖緊機構，包括電機驅動裝置1、右連桿2、右主動鎖緊齒輪3、蓋板4、4個小齒輪5、4個從動鎖緊齒輪6、左主動鎖緊齒輪7、底座8、左連桿9和4個定位螺釘10。

底座8上有10個支撐座，右主動鎖緊齒輪3、4個小齒輪5、4個從動鎖緊齒輪6和左主動鎖緊齒輪7安裝在支撐座上。各個齒輪的內孔和各支撐座的外圓采用間隙配合，保證各齒輪在支撐座10上能夠自由轉動。