[发明专利]舵机加载用刚度可调大挠性扭簧

说明书

本发明提供了一种舵机加载用刚度可调大挠性扭簧，包括扭矩输入接口、扭矩输出接口、扭转板组件和隔离架组件；扭转板组件包括M个弹性元件，且M为大于1的正整数，隔离架组件包括N个隔离架，且N为正整数，隔离架为圆环形结构，在圆环形端面上沿圆周方向均匀开有Q个通孔，Q为不小于M的正整数；M个弹性元件沿圆周方向均匀分布，每个弹性元件均依次穿过N个隔离架上相应位置的通孔，扭转板组件两端分别嵌套扭矩输入接口和扭矩输出接口；输入扭矩通过扭矩输入接口经过扭转板组件传递至扭矩输出接口。本发明中通过扭转板组件中各弹性元件的沿圆周方向均布，使扭簧具有正反向刚度对称的特性，隔离架的设置使得扭簧在线性范围内实现大的扭转角度。

技术领域

本发明属于扭转弹簧技术领域，尤其是涉及一种舵机加载用刚度可调大挠性扭簧。

背景技术

扭转弹簧广泛应用于机器人、精密仪器、材料试验、航空装备等领域中，主要实现扭矩传动、蓄能和零部件紧固等功能。传统的扭转弹簧为螺旋式结构和发条式结构，依靠更换弹簧材料、更改结构尺寸或串并联实现对扭转刚度的调节，却难以实现正反向行程的特性对称。传统的扭转弹簧的最大许用扭转变形量一般不超过±15％，不适用于要求大扭转角度(大于±40％)需求的场合。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种舵机加载用刚度可调大挠性扭簧，以解决飞行器舵机性能测试与仿真领域中，传统扭转弹簧正反向特性不对称，而扭力杆最大许用扭转角度小，不适用于大扭转角度的问题。扭转刚度或加载梯度的调整可通过改变弹簧结构尺寸、调整扭转板的数量、串联环节的级数以及更换弹簧材料等方式来实现，以满足飞行器舵机静动态性能测试或运动仿真方面的加载功能要求。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种舵机加载用刚度可调大挠性扭簧，包括扭矩输入接口，扭矩输出接口、扭转板组件和隔离架组件；所述扭转板组件包括M个弹性元件，且M为大于1的正整数，所述隔离架组件包括N个隔离架，且N为正整数，所述隔离架为圆环形结构，在圆环形端面上沿圆周方向均匀开有Q个通孔，且Q为不小于M的正整数；

扭转板组件的M个弹性元件沿圆周方向均匀分布，每个弹性元件均依次穿过隔离架组件的N个隔离架上相应位置的通孔，扭转板组件两端分别嵌套扭矩输入接口和扭矩输出接口；输入扭矩通过扭矩输入接口经过扭转板组件传递至扭矩输出接口。

进一步的，所述扭矩输入接口和扭矩输出接口上也都均匀开设有若干个通孔，且扭矩输入接口上的通孔个数和扭矩输出接口上的通孔的个数均与隔离架上的通孔个数相同。

进一步的，所述弹性元件为弹性板或弹性圆柱杆，相应的，隔离架上的通孔为矩形孔或圆孔。

进一步的，M个弹性元件与N个隔离架之间均为过盈配合。

进一步的，所述弹性元件的材质为铍青铜或弹簧钢，所述隔离架的材质为硬铝合金或钢。

进一步的，所述隔离架的通孔采用电火花线切割而成、采用铸造方式成型或采用冲压方式成型。

相对于现有技术，本发明所述的舵机加载用刚度可调大挠性扭簧具有以下优势：

本发明所述的舵机加载用刚度可调大挠性扭簧，

扭转板组件穿过隔离架组件并沿圆周方向均布，即扭转板组件的多个弹性元件沿圆周方向均布，在周向截面内对称，所以具有正反刚度对称特性；隔离架用于多扭转板的并联构型的固型，保证扭转板在变形过程中的几何稳定性；隔离架的另一功能是实现多级串联的级联功能，以在线性范围内实现大的扭转角度。本发明可用于飞行器舵机性能测试或运动仿真的扭矩加载机构。

可根据刚度设计和扭转角行程的需求调整扭转板组件中扭转板的横截面尺寸L和W、改变单个扭转板的抗扭刚度，通过调整扭转板的分布圆半径R、扭转板的片数M和隔离架的数量N、隔离架的间距S，来改变扭簧的总刚度。本发明的扭簧可以实现大扭转角(变形量大于±40％)。