CN106704409B - 一种具有离合功能的单输入传动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有离合功能的单输入传动装置，包括：输入轴、中间转子、压紧摩擦盘、弹簧、输出转子和外壳；输入轴与中间转子之间分布有两组相反方向的螺旋接触面；压紧摩擦盘在弹簧的作用下，将中间转子和输入轴压紧贴合在一起。当装置工作时，输入轴转动，中间转子作轴向运动，直至中间转子与输出转子贴合，通过中间转子与输出转子的摩擦将扭矩传递到输出转子；装置结束工作时，中间转子在弹簧的作用下与输出转子分离，输出转子的运动和状态不被传递到输入轴，即单输入性。本发明结构简单，具有单输入传递扭矩与闲时自动离合的功能。特别适用于大型航天仪器装置在轨手动应急传动。

Description

一种具有离合功能的单输入传动装置
技术领域
本发明涉及一种机械传动装置的技术领域，特别是一种具有离合功能的单输入传动装置，主要应用于大型航天仪器装置在轨手动应急传动。
背景技术
由于航天设备的工作性质，航天设备，特别是其中的运动机构必须高度稳定可靠；对于关键运动机构，可采用冗余，降额等设计以增加机构可靠性。
对于具有较高严酷度的运动机构，应考虑进行在轨维护工作；当运动机构具有展开特性且拆装包络有限时，无法对故障机构进行在轨维护。因此，必须设置手动应急传动装置，将故障的运动机构复位至拆装包络内，再将故障机构进行拆卸维护或者更换。这种情况下，要求应急传动装置具有闲时离合与单输入的能力。
发明内容
本发明的目的是为满足上述需求，提供了一种具有离合功能的单输入传动装置，结构简单可靠。
为了实现上述目的，本发明提供的传动装置的技术方案包括：输入轴、中间转子、压紧摩擦盘、弹簧、输出转子和外壳；所述的中间转子由中间转子轴、中间摩擦盘和传扭摩擦盘组成，中间摩擦盘与传扭摩擦盘分别固定于中间转子轴的中部与端部；所述的输出转子由输出轴与输出摩擦盘组成，输出摩擦盘固定于输出轴的端部；限制输入轴与输出转子除轴向转动之外的所有自由度，限制中间转子除轴向转动与轴向移动之外的所有自由度；所述的输入轴与中间转子轴之间均匀分布四个螺旋接触面，每个螺旋接触面长度和螺旋角相等，四个螺旋面分为两组，相隔180°的为一组，一组螺旋接触面旋向为左旋，另一组螺旋接触面旋向为右旋，两组螺旋接触面之间涂抹润滑脂；所述的中间摩擦盘与压紧摩擦盘在弹簧力的作用下始终保持接触，同时亦使中间转子轴和输入轴压紧贴合在一起；装置不工作时，传扭摩擦盘与输出摩擦盘在弹簧的作用下，始终保持分离。
所述的中间摩擦盘与压紧摩擦盘接触面的摩擦系数大于前述螺旋面螺旋角的正切值，以保证中间摩擦盘与压紧摩擦盘足够的摩擦力，在输入轴转动且中间转子尚未和输出转子贴合时，使中间转子做轴向移动而不是和输入轴一起转动。
所述的传扭摩擦盘与输出摩擦盘接触面的摩擦系数大于前述螺旋面螺旋角的正切值保证传扭摩擦盘与输出摩擦盘贴合后，中间转子将扭矩有效地传递给输出转子，避免传扭摩擦盘与输出摩擦盘接触面的打滑。
所述的传扭摩擦盘与输出摩擦盘在装置不工作时的分离间隙小于单个螺旋面长度与螺旋面螺旋角的正弦值的乘积，以保证通过输入轴的旋转，传扭摩擦盘能够贴合上输出摩擦盘。
作为优选，所述的压紧摩擦盘边缘设置有导向凸起，其与外壳轴向导向槽相配合，限制压紧摩擦盘轴向转动。
作为优选，所述的外壳采用剖分式结构，采用定位螺钉进行连接。
本发明的有益效果是：在输入轴上没有足够扭矩时，通过弹簧的作用，中间转子与输出转子被有效隔离，输出转子的运动状态不被传递到输入轴；当输入轴上有足够扭矩时，输入轴与中间转子之间的螺旋面迫使中间转子作轴向移动，直至中间转子与输出转子贴合，通过输入轴与中间转子的螺旋型面和中间转子与输出转子的摩擦，将输入轴的扭矩传递给输出转子。满足了大型航天仪器装置在轨手动应急传动装置的需求，具备闲时离合与单输入的能力。
附图说明
图1为本发明的立体示意图。
图2为去掉上半外壳和连接螺钉后的立体示意图。
图3为本发明的正视图和沿A-A剖切的全剖视图。
图4为输入轴的立体示意图。
图5为输入轴与中间转子轴的***结构示意图。
图中：1为输入轴；2为中间转子轴；3为中间摩擦盘；4为压紧摩擦盘；5为弹簧；6为传扭摩擦盘；7为输出摩擦盘；8为输出轴；9为上半外壳；10为下半外壳；11为骨架油封一；12为圆螺母一；13为两颗角接触球轴承一；14为骨架油封二；15为三个连接键；16为骨架油封三；17为卡圈；18为NU型圆柱轴承；19为两颗角接触球轴承二；20为圆螺母二；21为骨架油封四；22为四颗定位螺钉；23为导向槽一；24为导向槽二；25为装置安装孔；26为导向凸起。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图1-5，对本发明更进一步说明。
如图1-3所示，本发明实施例由输入轴1，中间转子轴2，中间摩擦盘3，压紧摩擦盘4，弹簧5，传扭摩擦盘6，输出摩擦盘7，输出轴8，上半外壳9，下半外壳10，骨架油封一1,1，圆螺母一12，两颗角接触球轴承一13，骨架油封二14，三个连接键15，骨架油封三16，卡圈17，NU型圆柱轴承18，两颗角接触球轴承二19，圆螺母二20，骨架油封四21及四颗定位螺钉22装配组成。
如图1所示，装置的外壳由上半外壳9、下半外壳10和四颗定位螺钉22装配而成，下半外壳10设置四个装置安装孔25。
如图2-3所示，输入轴1通过两颗角接触球轴承二19和圆螺母二20在轴向上被固定在外壳内；中间摩擦盘3通过连接键15加过盈的方式被固定在中间转子轴2的中部，传扭摩擦盘6通过三个连接键15加过盈的方式被固定在中间转子轴2的端部；NU型圆柱轴承18的内圈通过卡圈17被固定于中间转子轴2上，NU型圆柱轴承18的外圈被固定于外壳上，这样的安装方式使中间转子轴2轴向自由度放开；弹簧5安装于外壳与压紧摩擦盘4之间，将压紧摩擦盘4压紧在中间摩擦盘3上，压紧摩擦盘4上两个相隔180°的导向凸起(由于视角原因，只可见导向凸起26)分别配合于导向槽一23与导向槽二24内，使压紧摩擦盘4只能做轴向移动；输出摩擦盘7通过三个连接键15加过盈的方式固定于输出轴8端部，同时输出轴8通过两颗角接触球轴承一13与圆螺母一12在轴向上被固定在外壳内；骨架油封二14与骨架油封一11分别位于输出端的内外侧；骨架油封三16与骨架油封四21分别位于输入端的内外侧。
如图2、4、5所示，输入轴1与中间转子轴2之间分布有均匀分布四个螺旋接触面，每个螺旋接触面长度L和螺旋角β相等，四个螺旋面分为两组，相隔180°的为一组；一组螺旋接触面旋向为左旋，即螺旋面A与螺旋面C；另一组螺旋接触面旋向为右旋，即螺旋面B与螺旋面D；两组螺旋接触面之间涂抹润滑脂。本发明实施例中设计的螺旋面长度L为28mm，螺旋角β为6°，螺旋面半径r为27.5mm。
工作原理：
当作用于输入轴1上的扭矩小于阈值T时，由于弹簧5与压紧摩擦盘4的作用，输入轴1和中间转子无动作；传扭摩擦盘6与输出摩擦盘7保持分离；输出转子的运动状态不被传递到中间转子和输入轴1。
上述阈值T＝F*r*tan(β)；其中F为弹簧的压力。
本发明实施例中F设置为20N，因此T＝57.8N·mm。
当作用于输入轴1上的扭矩大于阈值T时，中间转子将做轴向移动直至传扭摩擦盘6与输出摩擦盘7贴合。为了实现上述功能，中间摩擦盘3与压紧摩擦盘4的接触面的摩擦因素须大于μ1，以保证中间转子做轴向移动而不是和输入轴1一起做轴向转动；同时传扭摩擦盘6与输出摩擦盘7的分离间隙a须小于b，以保证通过输入轴1的旋转，传扭摩擦盘能够贴合上输出摩擦盘。
上述μ1＝tan(β)；b＝L*sin(β)；其中L为螺旋面长度。
通过计算，本发明实施例中μ1＝0.105，b＝2.94mm。
由于本发明实施例中采用的NU型圆柱轴承18对轴向移动范围的限制，传扭摩擦盘6与输出摩擦盘7的分离间隙a设置为1.5mm，如图3所示；当采用其他无限制因素布置方式时，扭摩擦盘6与输出摩擦盘7的分离间隙小于b即可。
当传扭摩擦盘6与输出摩擦盘7贴合以后，通过输入轴1与中间转子轴2之间的螺旋型面和传扭摩擦盘6与输出摩擦盘7之间的摩擦，输入轴1将扭矩与转动传递给输出转子。为了避免传扭摩擦盘6与输出摩擦盘7在传扭过程中接触面打滑，传扭摩擦盘6与输出摩擦盘7的接触面的摩擦因素须大于上述μ1。
当装置工作完毕，作用于输入轴1上的扭矩小于阈值T时，由于压紧摩擦盘4作用于中间转子的压力，传扭摩擦盘6与输出摩擦盘7的接触面开始慢慢分离，直至回到初始分离间隙。
本发明未详细阐述的部分属于本领域公知技术。

Claims (6)

1.一种具有离合功能的单输入传动装置，其特征在于：所述的传动装置包括输入轴、中间转子、压紧摩擦盘、弹簧、输出转子和外壳；所述的中间转子由中间转子轴、中间摩擦盘和传扭摩擦盘组成，中间摩擦盘与传扭摩擦盘分别固定于中间转子轴的中部与端部；所述的输出转子由输出轴与输出摩擦盘组成，输出摩擦盘固定于输出轴的端部；限制输入轴与输出转子除轴向转动之外的所有自由度，限制中间转子除轴向转动与轴向移动之外的所有自由度；所述的输入轴与中间转子轴之间均匀分布四个螺旋接触面，每个螺旋接触面长度和螺旋角相等，四个螺旋面分为两组，相隔180°的为一组，一组螺旋接触面旋向为左旋，另一组螺旋接触面旋向为右旋，两组螺旋接触面之间涂抹润滑脂；所述的中间摩擦盘与压紧摩擦盘在弹簧力的作用下始终保持接触，同时使中间转子轴和输入轴压紧贴合在一起；装置不工作时，传扭摩擦盘与输出摩擦盘在弹簧的作用下，始终保持分离。
2.根据权利要求1所述的一种具有离合功能的单输入传动装置，其特征在于：所述的中间摩擦盘与压紧摩擦盘接触面的摩擦系数大于螺旋面螺旋角的正切值。
3.根据权利要求1所述的一种具有离合功能的单输入传动装置，其特征在于：所述的传扭摩擦盘与输出摩擦盘接触面的摩擦系数大于螺旋面螺旋角的正切值。
4.根据权利要求1所述的一种具有离合功能的单输入传动装置，其特征在于：所述的传扭摩擦盘与输出摩擦盘在装置不工作时的分离间隙小于单个螺旋接触面长度与螺旋面螺旋角的正弦值的乘积。
5.根据权利要求1所述的一种具有离合功能的单输入传动装置，其特征在于：所述的压紧摩擦盘边缘设置有导向凸起，其与外壳轴向导向槽相配合，限制压紧摩擦盘轴向转动。
6.根据权利要求1所述的一种具有离合功能的单输入传动装置，其特征在于：所述的外壳采用剖分式结构，采用定位螺钉进行连接。
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