專利名稱：一種磁懸浮控制力矩陀螺用三體框架的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種磁懸浮控制力矩陀螺用三體框架。
背景技術(shù)：
磁懸浮控制力矩陀螺是應(yīng)用于大型航天器如空間實驗室和空間站穩(wěn)定姿態(tài)控制的慣性執(zhí)行機構(gòu)，通過框架系統(tǒng)改變高速轉(zhuǎn)子系統(tǒng)角動量，從而實現(xiàn)和達到航太器姿態(tài)調(diào)整的目的?？蚣苁怯脕泶罱蚣芟到y(tǒng)，目前，國內(nèi)外使用的磁懸浮控制力矩陀螺均采用兩體框架來搭建框架系統(tǒng)。在國外，自1986年開始，蘇聯(lián)率先使用兩體框架的大型磁懸浮控制力矩陀螺，最大輸出力矩200Nm，進而實現(xiàn)94噸重的空間站姿態(tài)控制。在國內(nèi)，自2007以來，以北京航空航天大學(xué)為代表，一直延續(xù)研制兩體框架的IOOONms以及200Nms角動量的磁懸浮控制力矩陀螺。兩體框架顧名思義即由兩個半球型框架組成，每個半球型框架均為薄壁結(jié)構(gòu)，在球型頂部留有旋轉(zhuǎn)軸的配合圓柱形安裝孔，高速轉(zhuǎn)子系統(tǒng)兩個旋轉(zhuǎn)軸分別安裝在兩體框架的安裝孔內(nèi)，兩個半球型框架扣合對稱安裝后實現(xiàn)高速轉(zhuǎn)子系統(tǒng)角動量的改變。這種兩體框架在裝配和結(jié)構(gòu)方面上存在幾點不足，首先，框架采用兩體式對稱裝配，無法實現(xiàn)高速轉(zhuǎn)子系統(tǒng)兩端旋轉(zhuǎn)軸高精度同軸，從而制約框架系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)精度；其次，其球型結(jié)構(gòu)無法設(shè)置框架控制電路盒的安裝平臺，造成框架控制系統(tǒng)與整機產(chǎn)品分離，無法實現(xiàn)框架控制系統(tǒng)與整機產(chǎn)品的集成化，而且框架本身的薄壁結(jié)構(gòu)會大大降低整機結(jié)構(gòu)剛度，在環(huán)境力學(xué)及溫度變化等因素影響下容易出現(xiàn)大變形，從而使裝配精度喪失，引起部件間不可拆卸的難題。

實用新型內(nèi)容本實用新型解決的技術(shù)問題是:克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種磁懸浮控制力矩陀螺用三體框架，很好的保證了框架系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)同軸度，為框架控制電路及接插件提供安裝平面，使驅(qū)動端輸入和檢測端的輸出電路全部集成在結(jié)構(gòu)本體上，避免了大變形帶來的不可拆卸問題。本實用新型的技術(shù)方案是:一種磁懸浮控制力矩陀螺用三體框架，包括環(huán)型框架、右防塵蓋和左防塵蓋；環(huán)型框架徑向左右兩端對稱位置各有一個圓形的芯軸安裝孔；每個圓形芯軸安裝孔的左右兩側(cè)各有一個用于與航天器連接的安裝平臺；環(huán)型框架上下半環(huán)的兩側(cè)均為平面結(jié)構(gòu)，兩平面之間均通過圓弧形結(jié)構(gòu)相連，構(gòu)成整環(huán)；環(huán)型框架徑向環(huán)型表面采用用于減輕重量的減重槽，右防塵蓋和左防塵蓋均采用半球型金屬薄壁結(jié)構(gòu)，固定安裝在環(huán)形框架軸向兩端面表面。所述的兩個芯軸安裝孔同軸度不大于0.012mm。本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點在于:本實用新型采用環(huán)形框架這一個結(jié)構(gòu)搭載高速轉(zhuǎn)子系統(tǒng)兩端旋轉(zhuǎn)軸，徹底改變兩體框架的分離裝配，進而實現(xiàn)了高速轉(zhuǎn)子系統(tǒng)兩端轉(zhuǎn)軸在一個結(jié)構(gòu)上旋轉(zhuǎn)，其旋轉(zhuǎn)同軸度由目前技術(shù)的0.1mm增加到0.012mm ;在環(huán)型框架徑向端面采用方形減重槽以及留有加強筋，大幅度的減輕了重量，避免了兩體框架薄壁大變形問題和裝配不可拆卸的潛在危險；左、右防塵蓋采用薄壁球型結(jié)構(gòu)，避開了直接受力位置，從而大幅度降低薄壁結(jié)構(gòu)對整體產(chǎn)品剛度影響；框架控制系統(tǒng)與框架的一體化，使產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡單，易于制造。

圖1是本實用新型磁懸浮控制力矩陀螺用三體框架示意圖；圖2是本實用新型環(huán)型框架簡圖；圖3是本實用新型磁懸浮控制力矩陀螺用三體框架集成化裝配示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步說明:本實用新型的磁懸浮控制力矩陀螺用三體框架如圖1，包括環(huán)型框架1、右防塵蓋2和左防塵蓋3。如圖1、圖2所示，環(huán)型框架I徑向左右兩端對稱位置各有一個圓形的芯軸安裝孔
12;通過機械鏜加工工藝很容易保證對稱圓孔的同軸度，為高速轉(zhuǎn)子系統(tǒng)提供高精度旋轉(zhuǎn)基準(zhǔn)，每個圓形芯軸安裝孔12的左右兩側(cè)各有一個用于與航天器連接的安裝平臺11，設(shè)計安裝面與環(huán)型框架軸線平行，使整機裝配更加容易；安裝平臺11的具體設(shè)計結(jié)構(gòu)需根據(jù)所連接航天器的結(jié)構(gòu)而定。環(huán)型框架I上下半環(huán)的兩側(cè)均為斜面結(jié)構(gòu)，兩斜面之間均通過圓弧形結(jié)構(gòu)相連，構(gòu)成整環(huán)，這種斜直面與弧型面環(huán)型結(jié)構(gòu)大大減小了結(jié)構(gòu)體積；環(huán)型框架I徑向環(huán)型面采用用于減輕重量的減重槽9和加強筋10實現(xiàn)了三體框架低質(zhì)量的前提下，大幅度提高結(jié)構(gòu)剛度；右防塵蓋2和左防塵蓋3采用半球型金屬薄壁結(jié)構(gòu)，固定安裝在環(huán)形框架I軸向兩端面表面，實現(xiàn)結(jié)構(gòu)內(nèi)部防塵，軸向安裝位置使薄壁結(jié)構(gòu)避開直接受力，從而大幅度降低薄壁結(jié)構(gòu)對整體產(chǎn)品剛度影響。圖3為本實用新型的磁懸浮控制力矩陀螺用三體框架集成化裝配示意圖。利用環(huán)型框架I通過兩端對稱高度同軸的安裝孔12，搭載高速轉(zhuǎn)子系統(tǒng)6驅(qū)動端旋轉(zhuǎn)芯軸7和檢測端旋轉(zhuǎn)芯軸8，實現(xiàn)高速轉(zhuǎn)子系統(tǒng)6高精度旋轉(zhuǎn)?？蚣芸刂齐娐泛?與電路接插件安裝座4安裝在環(huán)型框架I提供的斜直面安裝平臺上，使得框架控制系統(tǒng)與框架一體化，通過控制系統(tǒng)，驅(qū)動高速轉(zhuǎn)子系統(tǒng)按一定角速度圍繞芯軸旋轉(zhuǎn)，從而可以連續(xù)改變高速轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的角動量，從而對外產(chǎn)生大小不同的力矩，用以改變空間實驗室和空間站等航天器的空間姿態(tài)調(diào)節(jié)以及姿態(tài)穩(wěn)定控制。經(jīng)計量和測試，三體框架能夠?qū)崿F(xiàn)高速轉(zhuǎn)子系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)同軸度優(yōu)于0.012_，其旋轉(zhuǎn)角測量精度優(yōu)于0.6’。本實用新型說明書中未作詳細描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員公知技術(shù)。
權(quán)利要求1.一種磁懸浮控制力矩陀螺用三體框架，其特征在于:包括環(huán)型框架(I)、右防塵蓋(2)和左防塵蓋(3);環(huán)型框架(I)徑向左右兩端對稱位置各有一個圓形的芯軸安裝孔(12);每個圓形芯軸安裝孔(12)的左右兩側(cè)各有一個用于與航天器連接的安裝平臺(11)；環(huán)型框架(I)上下半環(huán)的兩側(cè)均為平面結(jié)構(gòu)，兩平面之間均通過圓弧形結(jié)構(gòu)相連，構(gòu)成整環(huán)；環(huán)型框架(I)徑向環(huán)型表面采用用于減輕重量的減重槽(9)，右防塵蓋(2)和左防塵蓋(3)均采用半球型金屬薄壁結(jié)構(gòu)，固定安裝在環(huán)形框架(I)軸向兩端面表面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁懸浮控制力矩陀螺用三體框架，其特征在于:所述兩個芯軸安裝孔(12)同軸度不大于0.012_。
專利摘要本實用新型公開了一種磁懸浮控制力矩陀螺用三體框架，包括環(huán)形框架、右防塵蓋和左防塵蓋；環(huán)型框架搭載高速轉(zhuǎn)子系統(tǒng)兩端旋轉(zhuǎn)軸，大幅度降低部件裝配難度，提高高速轉(zhuǎn)子系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)精度；環(huán)型框架利用減重槽和加強筋結(jié)構(gòu)以及采用徑向端面安裝左、右防塵蓋裝配方式，避免薄壁結(jié)構(gòu)大變形問題，使三體框架低質(zhì)量的前提下，大幅度提高結(jié)構(gòu)剛度；并且采用斜直面與弧型過渡面組成整環(huán)，提供搭建框架控制系統(tǒng)盒安裝平面，實現(xiàn)框架控制系統(tǒng)與框架結(jié)構(gòu)一體化。本實用新型具有裝配精度高、結(jié)構(gòu)剛度大、產(chǎn)品集成化高、結(jié)構(gòu)簡單易于制造等優(yōu)點。
文檔編號F16M13/02GK203010161SQ201220749870
公開日2013年6月19日 申請日期2012年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月26日
發(fā)明者牛立新, 付紅偉, 劉正華, 王亞楠, 楊國倉 申請人:北京興華機械廠