一种自避让式锁紧释放机构的制作方法

本发明涉及一种自避让式锁紧释放机构，可广泛应用于特殊场合下的航天器有效载荷与结构平台之间的锁紧释放，即锁紧时保证刚性连接，解锁后在结构无相对分离运动条件下借由产品自身实现分离避让功能，属于航天器。

背景技术：

1、近年来，随着航天器有效载荷技术的高速发展，以观测相机、天线等为代表的高精度载荷设备在航天器上广泛应用。为了保证高精度载荷设备在轨可靠稳定工作，首要前提是通过技术手段使入轨后处于工作期间的载荷设备的位置和姿态保持较高的精度水平。

2、目前通行的做法为在航天器有效载荷与结构平台之间增加安装减隔震装置，以显著降低入轨后结构平台由于机动或者设备运行所产生的扰动对有效载荷产生的影响。由于减隔震装置的低刚度特性，不能满足航天器在地面总装、运输及发射主动段对有效载荷的刚性连接要求。因此，需要在有效载荷与结构平台之间额外加装刚性锁紧释放机构。

3、传统的锁紧释放机构在完成解锁功能后，其在分离面两侧的结构仍保持刚性接触状态，需要通过被锁紧设备的相对分离运动实现被动分离。由于带有减隔震装置的相机、天线等有效载荷与结构平台在解锁前后并无相对运动，而是通过减隔震装置继续实现弱刚性连接作用。若使用传统的锁紧释放机构，在完成对有效载荷解锁后，结构平台的扰动仍有可能通过锁紧释放机构的刚性接触面，向有效载荷进行传递，从而抵消减隔震装置的减隔震效果。

4、此外，还有一种应用场景为航天器载荷二维转台的锁紧与释放，二维转台解锁后在轴向无相对运动，在周向上需具备原位旋转条件。要求锁紧释放机构解锁后，在结构无相对分离运动条件下借由产品自身实现分离避让功能，以保证转台原位旋转需求。

5、受限于传统锁紧释放机构在解锁后，其分离面两侧结构仍为刚性接触状态，并不适用上述两种应用场合。

6、综上，设计一种自避让式锁紧释放机构，在锁紧时保证刚性连接，解锁后在分离面两侧结构无相对分离运动的情况下，借由锁紧释放机构自身实现分离避让功能十分必要。

技术实现思路

1、本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种自避让式锁紧释放机构，在锁紧时保证刚性连接，解锁后在分离面两侧结构无相对分离运动的情况下，借由锁紧释放机构自身实现分离避让功能，从而满足对带有减隔震装置的有效载荷，以及具备原位起旋功能的二维转台进行锁紧释放的特殊需求。

2、本发明所采用的技术方案：

3、一种自避让式锁紧释放机构，包括：解锁作动元件、下法兰板、上法兰板、锁块组件、限位组件和压紧组件；

4、下法兰板与结构平台连接，上法兰板与被锁紧设备连接；

5、解锁作动元件用于锁紧固定所述压紧组件；

6、压紧组件和限位组件安装在上法兰板上，压紧组件和限位组件能够分别相对上法兰板沿轴向运动；m个限位组件在压紧组件外侧周向均布，m为正整数；

7、锁紧状态时，压紧组件的下端依次穿过上法兰板和下法兰板后，与解锁作动元件锁紧固定；此时，上法兰板和下法兰板之间压紧固定多个锁块组件；

8、解锁状态时，解锁作动元件解锁释放所述压紧组件的下端，压紧组件和限位组件在各自内部弹簧的预紧力作用下，沿轴向向上升起，解除上法兰板和下法兰板对多个锁块组件的压紧固定，锁块组件在内部弹簧预紧力的作用下向内转动，使上法兰板和下法兰板之间存在避让空间。

9、优选地，锁块组件包括：锁块、轴销和扭簧；

10、锁块通过轴销和扭簧铰接在下法兰板上；下法兰板上周向均布n个锁块，n为正整数。

11、优选地，锁块为实心结构，锁块外侧上下位置分别设置有一处承力平面，分别用于与上法兰板、下法兰板刚性接触；

12、其中，与上法兰板接触的承力平面作为a承力面，与下法兰板接触的承力平面作为b承力面。

13、优选地，锁块内侧有一处承力平面，用于与限位套筒刚性接触，锁块与限位套筒接触的承力平面作为c承力面。

14、优选地，限位组件包括：限位套筒和限位杆组件；

15、限位套筒下部外侧设有n处倾斜的承力平面，用于分别与n件锁块的c承力面刚性接触；

16、限位套筒周向设有m处通孔作为安装接口，用于插装限位杆组件；限位套筒上加工有中心通孔，中心通孔用于插装压紧组件中的压紧杆。

17、优选地，限位杆组件包括：限位杆、分离弹簧、限位杆螺母和防逃帽；

18、防逃帽与限位套筒通过螺钉紧固；

19、分离弹簧套装在限位杆外侧，分离弹簧位于防逃帽和限位杆之间；

20、防逃帽为筒状结构；限位杆的顶部由下向上依次穿过上法兰板和限位套筒的通孔，限位杆的顶端通过限位杆螺母固定连接防逃帽；

21、限位杆的底部端面加工有环状凸缘作为限位台阶，限位台阶用于防止限位杆从上法兰板上脱出；

22、限位杆下端加工有沿径向向外的环状凸缘作为限位台阶，下法兰板的安装孔孔径小于限位杆限位台阶的外径；

23、锁紧状态时，分离弹簧压缩，且分离弹簧的底部顶靠在限位套筒的上端面；

24、解锁状态时，解锁作动元件释放压紧杆，分离弹簧的预紧力释放，从而带动限位杆向上运动，直至限位杆下端的限位台阶被下法兰板结构限位而运动中止。

25、优选地，压紧组件包括：压紧杆、球形垫、锁紧螺母、拔杆弹簧、弹簧盖和弹簧盖螺母；

26、锁紧螺母螺纹连接压紧杆，球形垫套装在压紧杆上，且位于锁紧螺母的下方，球形垫的上端面为平面，球形垫的下端面为球面，且与限位套筒的中心孔结构配合；

27、弹簧盖螺母套装在压紧杆上，压紧杆的顶部穿过弹簧盖的中心通孔并固定连接弹簧盖螺母；弹簧盖螺母的顶端固定连接弹簧盖；

28、防逃帽的顶部加工有朝向压紧组件压紧杆轴线凸出的限位板，限位板用于限制压紧组件的轴向运动范围。

29、本发明与现有技术相比的优点在于：

30、1)本发明所采用的技术方案使锁紧释放机构除具备锁紧和释放基本功能以外，在被锁紧设备结构无相对分离运动的情况下，通过自身动作在产品机构内部形成全向避让空间，满足对带有减隔震装置的有效载荷和具备原位起旋功能的二维转台进行锁紧释放的特殊需求，从而拓展了锁紧释放机构的应用场景；

31、2)本发明所提出的锁紧释放机构，在解锁后，通过将锁块完全收纳在机构自身内部，从而实现全向自避让功能，无需外界提供额外的锁块运动避让空间，更易于锁紧点处结构设计；

32、3)本发明中所提出的锁紧释放机构，其活动部件的所有接触承力面均采取了平面-平面的低应力接触方案，具有释放高可靠性，解决了传统锁紧释放机构中锁块等不规则活动部件所存在的点接触或线接触，导致接触应力过大，产生冷焊或粘着磨损风险的问题；

33、4)降低锁紧释放机构压紧杆的预紧载荷可显著降低其解锁时的对外输出冲击。本发明中所提及的锁紧释放机构仅需对压紧杆施加较小预紧载荷，便可通过其自身相关零部件的机械限位，实现对载荷的完全锁紧功能，相比完全依靠较大预紧载荷实现锁紧功能的传统锁紧释放机构，本产品具有低冲击的显著优势；

34、5)本发明所提及的锁紧释放机构，采取了轻量化设计方案，在同等承载性能条件下，本发明产品重量与传统的锁紧释放机构产品重量相当；

35、6)本发明所提及的锁紧释放机构，交付前已完成组装及预紧载荷加载，对外安装接口为上下法兰板，通过紧固螺钉分别与被锁紧设备和结构平台进行连接，具有接口简单，安装便易的优点。