[發明專利]一種基于形狀記憶合金鎖緊與釋放的轉動關節

有效

• 申請號: 201711439151.7
• 申請日: 2017-12-27
• 公開（公告）號: CN108177800B
• 公開（公告）日: 2021-04-02
• 發明（設計）人: 李兵;黃海林;樊凌風;寧英豪;賈廣魯
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學（深圳）
• 主分類號: B64G1/64
• 分類號: B64G1/64
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 朱本利

本發明提供了一種基于形狀記憶合金鎖緊與釋放的轉動關節，其包括：支撐座、外套筒、內套筒、卡位蓋、蓋板、頂板、第一SMA絲；外套筒設在支撐座上，其內設有張緊彈簧；內套筒滑動設置于外套筒的內部，其設在張緊彈簧的上方；卡位蓋設在外套筒的內部，且固定設在內套筒的上方；卡位蓋設有至少兩個卡位桿；蓋板固定設在外套筒的上方，頂板設有卡位槽，卡位桿貫穿蓋板，對應卡位桿設置，且卡位槽的數目不小于卡位桿的數目；第一SMA絲一端固定，另一端驅動連接內套筒。本發明不僅能實現普通的鎖緊釋放，還能實現關節的鎖緊釋放，能應用在航天展開機構和航天運動關節等位置，具有多功能性；安裝尺寸不超過φ37mm，體積較小，質量較輕。

技術領域

本發明涉及一種基于形狀記憶合金鎖緊與釋放的轉動關節。

背景技術

傳統的航天器鎖緊釋放裝置，主要為火工裝置，他們具有可靠性高、能率大、作用速度快等諸多優點；但同時存在震動大，污染大，不可重復使用等缺點。因此尋找綜合性能更好的非火工壓緊釋放裝置成為了航天器領域的重要研究對象之一。通過對國內外相關文獻的廣泛查閱可以看出，利用SMA作為驅動源設計航天鎖緊釋放裝置已有不少的研究，其中一部分技術甚至已被應用在人造衛星等實物上了。而在非火工式的航天器鎖緊釋放機構中，SMA在被加熱后能發生馬氏體和奧氏體之間的相變，使得SMA材料產生6％左右的形變，通過這個形變可以完成航天鎖緊釋放裝置的驅動，形狀記憶合金SMA驅動的鎖緊釋放裝置憑借能量密度高，輸出應力和應變大，綜合性能突出等優勢，正吸引著越來越多人去研究。

中國專利201210293404.5公開了一種熔斷SMA絲空間連接與分離機構，其設置有：分瓣螺母、分瓣螺母的捆緊彈簧、捆緊彈簧的釋放裝置，該捆緊彈簧的釋放裝置為兩根SMA絲，其中第一根的一端與分瓣螺母的捆緊彈簧上端連接，另一端與外殼上端連接，在捆緊彈簧的作用下呈張緊狀態，第二根SMA絲的一端與分瓣螺母的捆緊彈簧另下端連接，另一端與外殼下端連接，在捆緊彈簧的作用下呈張緊狀態，當兩根SMA絲受到大電流加熱時，其內部因發生相變產生巨大回復應力，同時因高溫使材料斷裂強度下降，在兩者共同作用下發生斷裂，解除對捆緊彈簧的約束。

中國專利201610971361.X公開了一種SMA絲驅動的彈射釋放裝置，包括分離體、分離壓縮彈簧、帶螺紋的桿件、連接體、下限位鋼珠、限位壓縮彈簧、驅動壓縮彈簧、復位壓縮彈簧、鋼珠保持架、滑動栓、連接套、銷栓、上限位鋼珠、形狀記憶合金絲、外殼體和下端蓋；外殼體的上端安裝在連接體上；銷栓布置在外殼體內，外殼體的上端滑動穿過連接體，銷栓內安裝有鋼珠保持架，形狀記憶合金絲穿過滑動栓的下端并經外殼體引出，復位壓縮彈簧布置在滑動栓和鋼珠保持架之間，驅動壓縮彈簧布置在外殼體內；連接套套裝在外殼體的上端。

現有技術的缺陷在于：僅實現通過人為壓緊，然后控制進行完全釋放；或單單只能對飛輪等裝置鎖緊然后通過控制不完全釋放。這就導致這些SMA鎖緊釋放裝置不能實現多用途，特別是對于關節等位置的鎖緊釋放束手無策。

因此，如何提供一種響應速度快、體積小、可靠性高且功能多樣的可以鎖緊與釋放的轉動關節，成為業內需要解決的問題。

發明內容

針對現有技術的缺陷，本發明提供了一種基于形狀記憶合金鎖緊與釋放的轉動關節，其在響應速度、體積、質量、可靠性、多功能性等方面更具優勢，使用范圍廣。

為了實現上述目的，本發明提供了一種基于形狀記憶合金鎖緊與釋放的轉動關節，其包括：支撐座、外套筒、內套筒、卡位蓋、蓋板、頂板、第一SMA絲；

外套筒設在支撐座上，其內設有張緊彈簧；

內套筒滑動設置于外套筒的內部，其設在張緊彈簧的上方；

卡位蓋設在外套筒的內部，且固定設在內套筒的上方；卡位蓋設有至少兩個卡位桿；

蓋板固定設在外套筒的上方，頂板設有卡位槽，卡位桿貫穿蓋板，對應卡位桿設置，且卡位槽的數目不小于卡位桿的數目；