專(zhuān)利名稱(chēng)：一種小型整體式撓性接頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種小型整體式撓性接頭，作為一種敏感角速度的慣性器件應(yīng)用
于微型動(dòng)力調(diào)諧陀螺儀中。
背景技術(shù)：
撓性接頭是動(dòng)調(diào)陀螺儀的關(guān)鍵部件，又稱(chēng)撓性支承，由平衡環(huán)、一對(duì)內(nèi)撓性桿和一 對(duì)外撓性桿組成，內(nèi)撓性桿將陀螺儀平衡環(huán)與驅(qū)動(dòng)軸聯(lián)系起來(lái)，外撓性桿將平衡環(huán)與轉(zhuǎn)子 聯(lián)系起來(lái)。撓性接頭傳遞驅(qū)動(dòng)軸加給陀螺轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)力矩，使陀螺轉(zhuǎn)子繞內(nèi)、外扭桿具有轉(zhuǎn) 動(dòng)自由度，平衡環(huán)所產(chǎn)生的動(dòng)力補(bǔ)償力矩可以抵消撓性桿的正彈性力矩。2005年第三期的 《航天制造技術(shù)》發(fā)表的《撓性接頭剛度的有限元?jiǎng)偠扔?jì)算》指出撓性接頭角位移剛度計(jì)算 的準(zhǔn)確程度直接影響著調(diào)諧陀螺儀的設(shè)計(jì)，可以把撓性桿等效為某種桿件，對(duì)它進(jìn)行抗彎 或抗扭的剛度計(jì)算，對(duì)于變截面的撓性桿剛度計(jì)算采用積分或有限元分析的方法計(jì)算。 林士鄂編著的《動(dòng)力調(diào)諧陀螺儀》 一書(shū)指出撓性接頭應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度，以 保證在線加速、振動(dòng)、沖擊情況下轉(zhuǎn)子質(zhì)心不偏離支承中心，應(yīng)具有盡可能低的角位移剛度 K。、盡可能高的品質(zhì)因數(shù)Fm，減小正交漂移系數(shù)，滿足陀螺儀精度要求。撓性接頭材料的選 取直接影響撓性接頭的剛度和耐力學(xué)環(huán)境能力，可以把材料的許用應(yīng)力對(duì)彈性模量的比值 當(dāng)作材料的質(zhì)量指標(biāo)，應(yīng)從這幾個(gè)方面考慮材料的穩(wěn)定性，對(duì)于慣導(dǎo)級(jí)陀螺儀，要求變形 的穩(wěn)定值范圍為(1 10) X 10—6 ;具有高的許用應(yīng)力〔o 〕，以便在一定承載能力下使接頭尺 寸為最??；具有低的彈性模量E，彈性模量溫度系數(shù)要低，要求為恒彈性材料；材料的阻尼 系數(shù)S要小，常用材料為彈性合金馬氏體時(shí)效鋼。 目前獲得廣泛應(yīng)用的撓性接頭多為分離式結(jié)構(gòu)，其平衡環(huán)、內(nèi)、外撓性桿單獨(dú)加 工，然后采用膠粘或焊接的方式聯(lián)結(jié)在一起，組合時(shí)撓性桿容易受力變性，增大了正交漂移 系數(shù)，組合精度難于保證，定位與固定在工藝上仍有一定難度，組裝應(yīng)力使漂移系數(shù)穩(wěn)定性 差，同時(shí)可靠性降低，將影響陀螺儀耐力學(xué)環(huán)境能力。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的技術(shù)解決問(wèn)題是本實(shí)用新型提供了一種小型整體式撓性接頭，該 接頭由一塊彈性材料制作而成，體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，避免了內(nèi)、外撓性接頭的焊接環(huán)節(jié)，提高 了撓性接頭的加工精度，從而提高了陀螺儀的測(cè)量精度。 本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案為一種小型整體式撓性接頭，由整體彈性材料制成， 包括上環(huán)、平衡環(huán)和下環(huán)三部分，上環(huán)為法蘭盤(pán)結(jié)構(gòu)，法蘭盤(pán)中心加工成一個(gè)帶有螺紋的內(nèi) 孔，平衡環(huán)為筒狀結(jié)構(gòu)，平衡環(huán)的外壁均布四對(duì)直徑相同的通孔，每對(duì)通孔之間互呈90度 分布，其中第一對(duì)通孔與第三對(duì)通孔沿平衡環(huán)的軸線呈180度對(duì)稱(chēng)，第二對(duì)通孔與第四對(duì) 通孔沿平衡環(huán)的軸線呈180度對(duì)稱(chēng)，第一對(duì)通孔兩孔之間的圓心連線和第三對(duì)通孔兩孔之 間的圓心連線與平衡環(huán)軸向之間的夾角均為負(fù)45度，第二對(duì)通孔兩孔之間的圓心連線和 第四對(duì)通孔兩孔之間的圓心連線與平衡環(huán)軸向之間的夾角均為負(fù)45度，四對(duì)通孔兩孔之間各形成一組細(xì)徑，第一對(duì)通孔中的第一通孔與第三對(duì)通孔中的第六通孔之間、第一對(duì)通
孔中的第二通孔與第三對(duì)通孔中的第五通孔之間、第二對(duì)通孔中的第三通孔與第四對(duì)通孔
中的第八通孔之間、第二對(duì)通孔中的第四通孔與第四對(duì)通孔中的第七通孔之間均通過(guò)通槽
相連通，下環(huán)為"T"型結(jié)構(gòu)，下環(huán)的中心加工有內(nèi)螺紋用于和動(dòng)調(diào)陀螺儀的電機(jī)驅(qū)動(dòng)軸聯(lián)
結(jié)，外部加工有外螺紋用于和動(dòng)調(diào)陀螺儀的限制環(huán)聯(lián)結(jié)。 所述細(xì)徑的寬度為0. 03mm。 所述通槽的寬度為0. 35mm。 所述四對(duì)通孔的直徑為3mm。 本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于與分離式撓性接頭相比，本實(shí)用新型由 一塊彈性材料加工而成，將平衡環(huán)、上環(huán)、下環(huán)固聯(lián)在一起，避免了上、下?lián)闲越宇^的焊接環(huán) 節(jié)，解決了撓性接頭加工難度大，精度難保證，耐力學(xué)環(huán)境能力差，結(jié)構(gòu)復(fù)雜的問(wèn)題，可以減 小正交漂移系數(shù)，提高漂移系數(shù)穩(wěn)定性，將本實(shí)用新型應(yīng)用于動(dòng)力調(diào)諧陀螺儀，可以使動(dòng)力 調(diào)諧陀螺儀的外型尺寸由原來(lái)的小40X58mm縮小為小28 X 34mm，并且可以減少裝配誤差， 縮短陀螺儀的加工周期，提高陀螺儀正交漂移系數(shù)的穩(wěn)定性和耐力學(xué)環(huán)境能力。

圖1為本實(shí)用新型小型撓性接頭的主視圖； 圖2為圖1的剖面圖； 圖3為圖1的剖面圖，截取剖面與圖2相差90。； 圖4為本實(shí)用新型平衡環(huán)部分的側(cè)面展開(kāi)圖； 圖5為本實(shí)用新型小型撓性接頭的俯視圖。
具體實(shí)施方式
如圖1、2、3所示，小型撓性接頭由整體彈性材料制成，其結(jié)構(gòu)包括上環(huán)1、平衡環(huán)2 和下環(huán)3三部分組成，平衡環(huán)2為筒狀結(jié)構(gòu)，內(nèi)部用于放置平衡平衡環(huán)，平衡環(huán)2外壁均布 四對(duì)通孔4，每對(duì)通孔之間互呈90度分布，每個(gè)通孔的直徑為小3mm。如圖4所示，四對(duì)通 孔4分別為第一通孔401、第二通孔402、第三通孔403、第四通孔404、第五通孔405、第六通 孔406、第七通孔407、第八通孔408，其中第一通孔401與第二通孔402作為第一對(duì)通孔， 第三通孔403與第四通孔404作為第二對(duì)通孔，第五通孔405與第六通孔406作為第三對(duì) 通孔，第七通孔407與第八通孔408作為第四對(duì)通孔，其中第一對(duì)通孔與第三對(duì)通孔沿平衡 環(huán)的軸線呈180度對(duì)稱(chēng)，第二對(duì)通孔與第四對(duì)通孔沿平衡環(huán)的軸線呈180度對(duì)稱(chēng)，第一對(duì)通 孔與第二對(duì)通孔、第二對(duì)通孔與第三對(duì)通孔、第三對(duì)通孔與第四對(duì)通孔、第四對(duì)通孔與第一 對(duì)通孔相互垂直。其中第一通孔401與第二通孔402兩孔之間的圓心連線和第五通孔405 與第六通孔406兩孔之間的圓心連線與平衡環(huán)軸向之間的夾角均為135度，并在兩孔之間 形成一組0. 03mm寬度的細(xì)徑5，其中第三通孔403與第四通孔404兩孔之間的圓心連線和 第七通孔407與第八通孔408兩孔之間的圓心連線與平衡環(huán)軸向之間的夾角均為負(fù)45度， 并在兩孔之間形成一組0. 03mm寬度的細(xì)徑5，四對(duì)通孔4共形成四組細(xì)徑5，四組細(xì)徑5中 相臨的兩組互呈90。，由于每組細(xì)徑均與平衡環(huán)2的軸向斜置45。，可同時(shí)承受徑向及軸 向載荷，相鄰兩組細(xì)頸垂直分布，可使陀螺轉(zhuǎn)子繞相互正交的兩個(gè)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，使陀螺儀具有兩 個(gè)自由度。四對(duì)通孔中每?jī)蓚€(gè)通孔通過(guò)一個(gè)寬度為0. 35mm的通槽6相連通，其中第一通孔401與第六通孔406相連通，第二通孔402與第五通孔405相連通，第三通孔403與第八通 孔408相連通，第四通孔404與第七通孔407相連通，本實(shí)用新型的這種設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)可以減小 陀螺儀正交漂移系數(shù)，降低動(dòng)態(tài)誤差，更好的保證陀螺儀的耐力學(xué)環(huán)境能力。如圖5所示， 上環(huán)為一個(gè)法蘭盤(pán)結(jié)構(gòu)，法蘭盤(pán)中心加工成一個(gè)用于安裝陀螺儀靜平衡螺帽的內(nèi)孔，內(nèi)孔 加工有M5螺紋，法蘭盤(pán)四周均布加工12個(gè)小1.4mm通孔，并將任意四個(gè)互成90度的通孔 加工成沉頭孔用于和陀螺儀飛輪聯(lián)結(jié)。如圖2和圖3所示，下環(huán)為"T"型結(jié)構(gòu)，下環(huán)的外圓 加工成M8螺紋，用于和動(dòng)調(diào)陀螺儀的限制環(huán)聯(lián)結(jié)，內(nèi)孔加工有Ml. 6螺紋，用于和動(dòng)調(diào)陀螺 儀的電機(jī)驅(qū)動(dòng)軸聯(lián)結(jié)。 小型整體式撓性接頭材料采用鈮基無(wú)磁性恒彈制成，該材料由鋼鐵研究總院生
產(chǎn)，通常使用3J33，材料彈性模量E較小，為1X107 1. 15Xl(fg/mn^，減小了撓性接頭
角位移剛度K。，提高了撓性接頭的靈敏度，陀螺儀正交漂移系數(shù)小于4(。 )/h/g，本實(shí)用
新型由于避免了內(nèi)、外撓性接頭組合環(huán)節(jié)，可以提高陀螺儀耐力學(xué)環(huán)境能力，陀螺儀耐沖
擊大于50g，耐過(guò)載大于40g，耐隨機(jī)振動(dòng)大于6g。本實(shí)用新型的撓性接頭外形尺寸為
小8. 5X9. 5mm，為設(shè)計(jì)小型化陀螺儀提供可行性。 本實(shí)用新型未詳細(xì)描述內(nèi)容為本領(lǐng)域技術(shù)人員公知技術(shù)。
權(quán)利要求一種小型整體式撓性接頭，其特征在于由整體彈性材料制成，包括上環(huán)(1)、平衡環(huán)(2)和下環(huán)(3)三部分，上環(huán)(1)為法蘭盤(pán)結(jié)構(gòu)，法蘭盤(pán)中心加工成一個(gè)帶有螺紋的內(nèi)孔，平衡環(huán)(2)為筒狀結(jié)構(gòu)，平衡環(huán)(2)的外壁均布四對(duì)直徑相同的通孔(4)，每對(duì)通孔之間互呈90度分布，其中第一對(duì)通孔與第三對(duì)通孔相對(duì)平衡環(huán)(2)的軸線呈180度對(duì)稱(chēng)，第二對(duì)通孔與第四對(duì)通孔相對(duì)平衡環(huán)(2)的軸線呈180度對(duì)稱(chēng)，第一對(duì)通孔兩孔之間的圓心連線和第三對(duì)通孔兩孔之間的圓心連線與平衡環(huán)(2)軸向之間的夾角均為135度，第二對(duì)通孔兩孔之間的圓心連線和第四對(duì)通孔兩孔之間的圓心連線與平衡環(huán)(2)軸向之間的夾角均為45度，四對(duì)通孔兩孔之間各形成一組細(xì)徑(5)，第一對(duì)通孔中的第一通孔(401)與第三對(duì)通孔中的第六通孔(406)之間、第一對(duì)通孔中的第二通孔(402)與第三對(duì)通孔中的第五通孔(405)之間、第二對(duì)通孔中的第三通孔(403)與第四對(duì)通孔中的第八通孔(408)之間、第二對(duì)通孔中的第四通孔(404)與第四對(duì)通孔中的第七通孔(407)之間均通過(guò)通槽(6)相連通，下環(huán)(3)為“T”型結(jié)構(gòu)，下環(huán)(3)的中心加工有內(nèi)螺紋用于和動(dòng)調(diào)陀螺儀的電機(jī)驅(qū)動(dòng)軸聯(lián)結(jié)，外部加工有外螺紋用于和動(dòng)調(diào)陀螺儀的限制環(huán)聯(lián)結(jié)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種小型整體式撓性接頭，其特征在于所述細(xì)徑(5)的寬 度為0. 03mm。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種小型整體式撓性接頭，其特征在于所述通槽(6)的寬 度為0. 35mm。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種小型整體式撓性接頭，其特征在于所述四對(duì)通孔(4) 的直徑為3mm。
專(zhuān)利摘要小型整體式撓性接頭，由整體彈性材料制成，包括上環(huán)、平衡環(huán)和下環(huán)三部分，上環(huán)為法蘭盤(pán)結(jié)構(gòu)，平衡環(huán)為筒狀結(jié)構(gòu)，平衡環(huán)的外壁均布四對(duì)直徑相同的通孔，每對(duì)通孔之間互呈90度分布，第一對(duì)通孔兩孔之間的圓心連線和第三對(duì)通孔兩孔之間的圓心連線與平衡環(huán)軸向之間的夾角均為負(fù)45度，第二對(duì)通孔兩孔之間的圓心連線和第四對(duì)通孔兩孔之間的圓心連線與平衡環(huán)軸向之間的夾角均為負(fù)45度，四對(duì)通孔兩孔之間各形成一組細(xì)徑，其中兩孔之間由通槽相連通，下環(huán)為“T”型結(jié)構(gòu)。本實(shí)用新型避免了內(nèi)、外撓性接頭的焊接環(huán)節(jié)，解決了撓性接頭加工難度大，精度難保證，耐力學(xué)環(huán)境能力差，結(jié)構(gòu)復(fù)雜的問(wèn)題，可以減小正交漂移系數(shù)，提高漂移系數(shù)穩(wěn)定性。
文檔編號(hào)G01C19/16GK201548232SQ200920173138
公開(kāi)日2010年8月11日 申請(qǐng)日期2009年8月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月26日
發(fā)明者關(guān)宇美, 劉朝霞, 孫奎強(qiáng), 張敏紅, 朱佩霞, 楚賢, 胡寶余, 蔣蘇丹, 褚小青, 鄒琪 申請(qǐng)人:北京航天控制儀器研究所