專利名稱：一種小型整體式撓性接頭的制作方法
技術領域：
本實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用
于微型動力調諧陀螺儀中。
背景技術：
撓性接頭是動調陀螺儀的關鍵部件，又稱撓性支承，由平衡環(huán)、一對內撓性桿和一 對外撓性桿組成，內撓性桿將陀螺儀平衡環(huán)與驅動軸聯(lián)系起來，外撓性桿將平衡環(huán)與轉子 聯(lián)系起來。撓性接頭傳遞驅動軸加給陀螺轉子的旋轉力矩，使陀螺轉子繞內、外扭桿具有轉 動自由度，平衡環(huán)所產生的動力補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》發(fā)表的《撓性接頭剛度的有限元剛度計算》指出撓性接頭角位移剛度計算 的準確程度直接影響著調諧陀螺儀的設計，可以把撓性桿等效為某種桿件，對它進行抗彎 或抗扭的剛度計算，對于變截面的撓性桿剛度計算采用積分或有限元分析的方法計算。 林士鄂編著的《動力調諧陀螺儀》 一書指出撓性接頭應有足夠的強度和剛度，以 保證在線加速、振動、沖擊情況下轉子質心不偏離支承中心，應具有盡可能低的角位移剛度 K。、盡可能高的品質因數Fm，減小正交漂移系數，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環(huán)境能力，可以把材料的許用應力對彈性模量的比值 當作材料的質量指標，應從這幾個方面考慮材料的穩(wěn)定性，對于慣導級陀螺儀，要求變形 的穩(wěn)定值范圍為(1 10) X 10—6 ;具有高的許用應力〔o 〕，以便在一定承載能力下使接頭尺 寸為最小；具有低的彈性模量E，彈性模量溫度系數要低，要求為恒彈性材料；材料的阻尼 系數S要小，常用材料為彈性合金馬氏體時效鋼。 目前獲得廣泛應用的撓性接頭多為分離式結構，其平衡環(huán)、內、外撓性桿單獨加 工，然后采用膠粘或焊接的方式聯(lián)結在一起，組合時撓性桿容易受力變性，增大了正交漂移 系數，組合精度難于保證，定位與固定在工藝上仍有一定難度，組裝應力使漂移系數穩(wěn)定性 差，同時可靠性降低，將影響陀螺儀耐力學環(huán)境能力。
實用新型內容本實用新型的技術解決問題是本實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、結構簡單，避免了內、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量精度。 本實用新型的技術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)為法蘭盤結構，法蘭盤中心加工成一個帶有螺紋的內 孔，平衡環(huán)為筒狀結構，平衡環(huán)的外壁均布四對直徑相同的通孔，每對通孔之間互呈90度 分布，其中第一對通孔與第三對通孔沿平衡環(huán)的軸線呈180度對稱，第二對通孔與第四對 通孔沿平衡環(huán)的軸線呈180度對稱，第一對通孔兩孔之間的圓心連線和第三對通孔兩孔之 間的圓心連線與平衡環(huán)軸向之間的夾角均為負45度，第二對通孔兩孔之間的圓心連線和 第四對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45度，四對通孔兩孔之間各形成一組細徑，第一對通孔中的第一通孔與第三對通孔中的第六通孔之間、第一對通
孔中的第二通孔與第三對通孔中的第五通孔之間、第二對通孔中的第三通孔與第四對通孔
中的第八通孔之間、第二對通孔中的第四通孔與第四對通孔中的第七通孔之間均通過通槽
相連通，下環(huán)為"T"型結構，下環(huán)的中心加工有內螺紋用于和動調陀螺儀的電機驅動軸聯(lián)
結，外部加工有外螺紋用于和動調陀螺儀的限制環(huán)聯(lián)結。 所述細徑的寬度為0. 03mm。 所述通槽的寬度為0. 35mm。 所述四對通孔的直徑為3mm。 本實用新型與現(xiàn)有技術相比的優(yōu)點在于與分離式撓性接頭相比，本實用新型由 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，耐力學環(huán)境能力差，結構復雜的問題，可以減 小正交漂移系數，提高漂移系數穩(wěn)定性，將本實用新型應用于動力調諧陀螺儀，可以使動力 調諧陀螺儀的外型尺寸由原來的小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的穩(wěn)定性和耐力學環(huán)境能力。
圖1為本實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為本實用新型平衡環(huán)部分的側面展開圖； 圖5為本實用新型小型撓性接頭的俯視圖。
具體實施方式
如圖1、2、3所示，小型撓性接頭由整體彈性材料制成，其結構包括上環(huán)1、平衡環(huán)2 和下環(huán)3三部分組成，平衡環(huán)2為筒狀結構，內部用于放置平衡平衡環(huán)，平衡環(huán)2外壁均布 四對通孔4，每對通孔之間互呈90度分布，每個通孔的直徑為小3mm。如圖4所示，四對通 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作為第一對通孔， 第三通孔403與第四通孔404作為第二對通孔，第五通孔405與第六通孔406作為第三對 通孔，第七通孔407與第八通孔408作為第四對通孔，其中第一對通孔與第三對通孔沿平衡 環(huán)的軸線呈180度對稱，第二對通孔與第四對通孔沿平衡環(huán)的軸線呈180度對稱，第一對通 孔與第二對通孔、第二對通孔與第三對通孔、第三對通孔與第四對通孔、第四對通孔與第一 對通孔相互垂直。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45度， 并在兩孔之間形成一組0. 03mm寬度的細徑5，四對通孔4共形成四組細徑5，四組細徑5中 相臨的兩組互呈90。，由于每組細徑均與平衡環(huán)2的軸向斜置45。，可同時承受徑向及軸 向載荷，相鄰兩組細頸垂直分布，可使陀螺轉子繞相互正交的兩個軸轉動，使陀螺儀具有兩 個自由度。四對通孔中每兩個通孔通過一個寬度為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，本實用新型的這種設計結構可以減小 陀螺儀正交漂移系數，降低動態(tài)誤差，更好的保證陀螺儀的耐力學環(huán)境能力。如圖5所示， 上環(huán)為一個法蘭盤結構，法蘭盤中心加工成一個用于安裝陀螺儀靜平衡螺帽的內孔，內孔 加工有M5螺紋，法蘭盤四周均布加工12個小1.4mm通孔，并將任意四個互成90度的通孔 加工成沉頭孔用于和陀螺儀飛輪聯(lián)結。如圖2和圖3所示，下環(huán)為"T"型結構，下環(huán)的外圓 加工成M8螺紋，用于和動調陀螺儀的限制環(huán)聯(lián)結，內孔加工有Ml. 6螺紋，用于和動調陀螺 儀的電機驅動軸聯(lián)結。 小型整體式撓性接頭材料采用鈮基無磁性恒彈制成，該材料由鋼鐵研究總院生
產，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小于4(。 )/h/g，本實用
新型由于避免了內、外撓性接頭組合環(huán)節(jié)，可以提高陀螺儀耐力學環(huán)境能力，陀螺儀耐沖
擊大于50g，耐過載大于40g，耐隨機振動大于6g。本實用新型的撓性接頭外形尺寸為
小8. 5X9. 5mm，為設計小型化陀螺儀提供可行性。 本實用新型未詳細描述內容為本領域技術人員公知技術。
權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)為法蘭盤結構，法蘭盤中心加工成一個帶有螺紋的內孔，平衡環(huán)(2)為筒狀結構，平衡環(huán)(2)的外壁均布四對直徑相同的通孔(4)，每對通孔之間互呈90度分布，其中第一對通孔與第三對通孔相對平衡環(huán)(2)的軸線呈180度對稱，第二對通孔與第四對通孔相對平衡環(huán)(2)的軸線呈180度對稱，第一對通孔兩孔之間的圓心連線和第三對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，第二對通孔兩孔之間的圓心連線和第四對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，四對通孔兩孔之間各形成一組細徑(5)，第一對通孔中的第一通孔(401)與第三對通孔中的第六通孔(406)之間、第一對通孔中的第二通孔(402)與第三對通孔中的第五通孔(405)之間、第二對通孔中的第三通孔(403)與第四對通孔中的第八通孔(408)之間、第二對通孔中的第四通孔(404)與第四對通孔中的第七通孔(407)之間均通過通槽(6)相連通，下環(huán)(3)為“T”型結構，下環(huán)(3)的中心加工有內螺紋用于和動調陀螺儀的電機驅動軸聯(lián)結，外部加工有外螺紋用于和動調陀螺儀的限制環(huán)聯(lián)結。
2. 根據權利要求l所述的一種小型整體式撓性接頭，其特征在于所述細徑(5)的寬 度為0. 03mm。
3. 根據權利要求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. 根據權利要求1所述的一種小型整體式撓性接頭，其特征在于所述四對通孔(4) 的直徑為3mm。
專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)為法蘭盤結構，平衡環(huán)為筒狀結構，平衡環(huán)的外壁均布四對直徑相同的通孔，每對通孔之間互呈90度分布，第一對通孔兩孔之間的圓心連線和第三對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45度，第二對通孔兩孔之間的圓心連線和第四對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45度，四對通孔兩孔之間各形成一組細徑，其中兩孔之間由通槽相連通，下環(huán)為“T”型結構。本實用新型避免了內、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，耐力學環(huán)境能力差，結構復雜的問題，可以減小正交漂移系數，提高漂移系數穩(wěn)定性。
文檔編號G01C19/16GK201548232SQ200920173138
公開日2010年8月11日 申請日期2009年8月26日 優(yōu)先權日2009年8月26日
發(fā)明者關宇美, 劉朝霞, 孫奎強, 張敏紅, 朱佩霞, 楚賢, 胡寶余, 蔣蘇丹, 褚小青, 鄒琪 申請人:北京航天控制儀器研究所