[發明專利]舵機加載用剛度可調大撓性扭簧

有效

• 申請號: 202010121876.7
• 申請日: 2020-02-27
• 公開（公告）號: CN111173871B
• 公開（公告）日: 2022-02-11
• 發明（設計）人: 楊寶慶;陳維山;陳碩;馬杰
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工大航博科技有限公司
• 主分類號: F16F1/02
• 分類號: F16F1/02
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產權代理有限公司 23211
• 代理人: 劉景祥

本發明提供了一種舵機加載用剛度可調大撓性扭簧，包括扭矩輸入接口、扭矩輸出接口、扭轉板組件和隔離架組件；扭轉板組件包括M個彈性元件，且M為大于1的正整數，隔離架組件包括N個隔離架，且N為正整數，隔離架為圓環形結構，在圓環形端面上沿圓周方向均勻開有Q個通孔，Q為不小于M的正整數；M個彈性元件沿圓周方向均勻分布，每個彈性元件均依次穿過N個隔離架上相應位置的通孔，扭轉板組件兩端分別嵌套扭矩輸入接口和扭矩輸出接口；輸入扭矩通過扭矩輸入接口經過扭轉板組件傳遞至扭矩輸出接口。本發明中通過扭轉板組件中各彈性元件的沿圓周方向均布，使扭簧具有正反向剛度對稱的特性，隔離架的設置使得扭簧在線性范圍內實現大的扭轉角度。

技術領域

本發明屬于扭轉彈簧技術領域，尤其是涉及一種舵機加載用剛度可調大撓性扭簧。

背景技術

扭轉彈簧廣泛應用于機器人、精密儀器、材料試驗、航空裝備等領域中，主要實現扭矩傳動、蓄能和零部件緊固等功能。傳統的扭轉彈簧為螺旋式結構和發條式結構，依靠更換彈簧材料、更改結構尺寸或串并聯實現對扭轉剛度的調節，卻難以實現正反向行程的特性對稱。傳統的扭轉彈簧的最大許用扭轉變形量一般不超過±15％，不適用于要求大扭轉角度(大于±40％)需求的場合。

發明內容

有鑒于此，本發明旨在提出一種舵機加載用剛度可調大撓性扭簧，以解決飛行器舵機性能測試與仿真領域中，傳統扭轉彈簧正反向特性不對稱，而扭力桿最大許用扭轉角度小，不適用于大扭轉角度的問題。扭轉剛度或加載梯度的調整可通過改變彈簧結構尺寸、調整扭轉板的數量、串聯環節的級數以及更換彈簧材料等方式來實現，以滿足飛行器舵機靜動態性能測試或運動仿真方面的加載功能要求。

為達到上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的：

一種舵機加載用剛度可調大撓性扭簧，包括扭矩輸入接口，扭矩輸出接口、扭轉板組件和隔離架組件；所述扭轉板組件包括M個彈性元件，且M為大于1的正整數，所述隔離架組件包括N個隔離架，且N為正整數，所述隔離架為圓環形結構，在圓環形端面上沿圓周方向均勻開有Q個通孔，且Q為不小于M的正整數；

扭轉板組件的M個彈性元件沿圓周方向均勻分布，每個彈性元件均依次穿過隔離架組件的N個隔離架上相應位置的通孔，扭轉板組件兩端分別嵌套扭矩輸入接口和扭矩輸出接口；輸入扭矩通過扭矩輸入接口經過扭轉板組件傳遞至扭矩輸出接口。

進一步的，所述扭矩輸入接口和扭矩輸出接口上也都均勻開設有若干個通孔，且扭矩輸入接口上的通孔個數和扭矩輸出接口上的通孔的個數均與隔離架上的通孔個數相同。

進一步的，所述彈性元件為彈性板或彈性圓柱桿，相應的，隔離架上的通孔為矩形孔或圓孔。

進一步的，M個彈性元件與N個隔離架之間均為過盈配合。

進一步的，所述彈性元件的材質為鈹青銅或彈簧鋼，所述隔離架的材質為硬鋁合金或鋼。

進一步的，所述隔離架的通孔采用電火花線切割而成、采用鑄造方式成型或采用沖壓方式成型。

相對于現有技術，本發明所述的舵機加載用剛度可調大撓性扭簧具有以下優勢：

本發明所述的舵機加載用剛度可調大撓性扭簧，

扭轉板組件穿過隔離架組件并沿圓周方向均布，即扭轉板組件的多個彈性元件沿圓周方向均布，在周向截面內對稱，所以具有正反剛度對稱特性；隔離架用于多扭轉板的并聯構型的固型，保證扭轉板在變形過程中的幾何穩定性；隔離架的另一功能是實現多級串聯的級聯功能，以在線性范圍內實現大的扭轉角度。本發明可用于飛行器舵機性能測試或運動仿真的扭矩加載機構。

可根據剛度設計和扭轉角行程的需求調整扭轉板組件中扭轉板的橫截面尺寸L和W、改變單個扭轉板的抗扭剛度，通過調整扭轉板的分布圓半徑R、扭轉板的片數M和隔離架的數量N、隔離架的間距S，來改變扭簧的總剛度。本發明的扭簧可以實現大扭轉角(變形量大于±40％)。