專利名稱：依靠彈簧儲(chǔ)能的機(jī)械自適應(yīng)型鉆探取心加載機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于航空航天技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種在航天空間環(huán)境下鉆取月球表面土壤的裝置，特別是一種依靠彈簧儲(chǔ)能的機(jī)械自適應(yīng)型鉆探取心加載機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)機(jī)械自適應(yīng)加載激振功能。
背景技術(shù)：
航天航空是人類探索自然界的前沿工程，走向太空已成為科技強(qiáng)國(guó)必不可少的標(biāo)志，探月工程是我國(guó)航天事業(yè)的一個(gè)中繼階段，踏出了人類對(duì)外星探索的第一步，此階段的成果將為下一步外層空間探索提供寶貴經(jīng)驗(yàn)，探月工程主要是通過(guò)遙測(cè)遙感和最終的登月來(lái)揭開月球環(huán)境的神秘面紗，登月后要針對(duì)月球展開一系列的科研項(xiàng)目，每個(gè)環(huán)節(jié)都非常重要，其中之一就是要獲取月球表面物質(zhì)標(biāo)本，這就涉及到了月球表面鉆探工具的研究開發(fā)，在低引力環(huán)境下鉆采集月壤是一件十分不容易的事情，傳統(tǒng)鉆探采用的激振裝置通常采用 圓柱凸輪回轉(zhuǎn)的方式產(chǎn)生激振力，重量重、體積大而且耗能極多，對(duì)于一個(gè)航天器來(lái)說(shuō)空間和質(zhì)量是至關(guān)重要的，也是嚴(yán)格控制的關(guān)鍵項(xiàng)目，所以這種圓柱凸輪結(jié)構(gòu)激振裝置不適合用于登月航航天器，亟需一種體積重量更小、性能更好的鉆采工具進(jìn)行月壤的采集。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種依靠彈簧儲(chǔ)能的機(jī)械自適應(yīng)型鉆探取心加載機(jī)構(gòu)，其質(zhì)量輕、占用空間小，在鉆采給進(jìn)困難時(shí)自動(dòng)產(chǎn)生激振進(jìn)行鉆采。解決其技術(shù)問(wèn)題所采取的技術(shù)方案是一種依靠彈簧儲(chǔ)能的機(jī)械自適應(yīng)型鉆探取心加載機(jī)構(gòu)，包括回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)單元和激振單元，其特征在于回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)單元連接有鉆桿，鉆桿為蝸桿式表面設(shè)有螺紋，與鉆桿配合設(shè)有激振單元，激振單元具體結(jié)構(gòu)為與鉆桿螺紋配合設(shè)有環(huán)狀力載蝸輪，力載蝸輪外表面設(shè)有蝸輪齒，力載蝸輪內(nèi)表面設(shè)有棘輪式結(jié)構(gòu)，沿圓周居中分布有棘輪齒，棘輪齒兩側(cè)設(shè)有軸套，力載蝸輪通過(guò)軸套活動(dòng)連接在固定支撐軸上，兩軸套內(nèi)部設(shè)有與棘輪齒嚙合的激振質(zhì)量塊，激振質(zhì)量塊通過(guò)施力板簧固定連接在固定支撐軸上，固定支撐軸固定連接在支架上。與鉆桿配合的激振單元為兩個(gè)以上。力載蝸輪齒和棘輪齒均為漸開線齒形。每個(gè)激振單元至少設(shè)有兩個(gè)激振質(zhì)量塊與施力板簧。軸套與固定支撐軸間設(shè)有軸承。所述施力板簧固定連接在板簧套上，板簧套通過(guò)鍵與固定支撐軸固定連接，固定支撐軸設(shè)有卡簧，卡在固定支撐軸外端。所述施力板簧為彎曲狀，以固定支撐軸為中心圓周陣列排布。本發(fā)明在鉆采給進(jìn)速度變慢時(shí)通過(guò)彈力機(jī)構(gòu)蓄能后發(fā)生激振，加大質(zhì)量塊激振時(shí)的打擊力度，縮小鉆機(jī)體積和重量，性能更好，適于運(yùn)送到月球作為鉆采工具。


圖I為本發(fā)明實(shí)施例的鉆機(jī)整體結(jié)構(gòu)圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例激振單元剖面視 圖3為本發(fā)明彎曲狀施力板簧示意圖。圖中標(biāo)號(hào)名稱1回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)單元；2鉆桿；3力載蝸輪；4棘輪齒；5軸套；6固定支撐軸；7激振質(zhì)量塊；8施力板黃；9支架；10卡黃；11板黃套。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明實(shí)施例如圖I、圖2所示，該依靠彈簧儲(chǔ)能的機(jī)械自適應(yīng)型鉆探取心加載機(jī)構(gòu)，包括回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)單元I和激振單元，回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)單元I連接有鉆桿2,鉆桿2為蝸桿式表面設(shè)有螺紋，與鉆桿2配合設(shè)有兩個(gè)激振單元，每個(gè)激振單元具體結(jié)構(gòu)為與鉆桿2螺紋配合設(shè)有環(huán)狀力載蝸輪3，力載蝸輪3外表面設(shè)有力載蝸輪3齒，力載蝸輪3內(nèi)表面設(shè)有棘輪式結(jié)構(gòu)，沿圓周居中分布有棘輪齒4，力載蝸輪3的渦輪齒和棘輪齒4均為漸開線齒形， 棘輪齒4兩側(cè)設(shè)有軸套5，力載蝸輪3通過(guò)軸套5活動(dòng)連接在固定支撐軸6上，兩軸套5內(nèi)部設(shè)有與棘輪齒4嚙合的激振質(zhì)量塊7，激振質(zhì)量塊7通過(guò)施力板簧8固定連接在板簧套11上，板簧套11通過(guò)鍵與固定支撐軸6固定連接，固定支撐軸6外端設(shè)有卡簧10，固定支撐軸6固定連接在支架9上。工作時(shí)，回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)單元I下行驅(qū)動(dòng)鉆桿2旋轉(zhuǎn)進(jìn)行鉆取工作，當(dāng)遇到硬物在鉆機(jī)一定壓力下無(wú)法向下鉆取或鉆取給進(jìn)速度降低到一定值時(shí)，鉆桿2保持回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，蝸桿式的鉆桿2與力載蝸輪3相嚙合，帶動(dòng)力載蝸輪3與棘輪齒4繞固定支撐軸6旋轉(zhuǎn)，棘輪齒4帶動(dòng)激振質(zhì)量塊7同步繞固定支撐軸6旋轉(zhuǎn)，施力板簧8屈曲變形，隨著施力板簧8的屈曲激振質(zhì)量塊7向固定支撐軸6軸心靠攏，屈曲到一定程度激振質(zhì)量塊7脫離棘輪齒4的束縛，施力板簧8回彈帶動(dòng)激振質(zhì)量塊7擊打下一相鄰的棘輪齒4，通過(guò)力載蝸輪3將擊打的的沖擊力傳遞到鉆桿2上，如此往復(fù)實(shí)現(xiàn)激振，使鉆頭向下沖擊，其沖擊的力度可通過(guò)用不同彈力的施力板簧8來(lái)調(diào)節(jié)，也可以通過(guò)調(diào)節(jié)激振質(zhì)量塊7和施力板簧8的個(gè)數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)；本實(shí)施例通過(guò)彈力機(jī)構(gòu)蓄能后產(chǎn)生激振,加大質(zhì)量塊激振時(shí)的打擊力度,縮小鉆機(jī)體積和重量,性能更好，適于運(yùn)送到月球作為鉆采工具。本發(fā)明實(shí)施時(shí)可將施力板簧8設(shè)計(jì)成彎曲狀，如圖3所示，這樣既可保持施力板簧8的彈性，還可以進(jìn)一步縮小激振單元的體積。
權(quán)利要求
1.一種依靠彈簧儲(chǔ)能的機(jī)械自適應(yīng)型鉆探取心加載機(jī)構(gòu)，包括回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)單元(I)和激振單元，其特征在于回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)單元(I)連接有鉆桿(2)，鉆桿(2)為蝸桿式表面設(shè)有螺紋，與鉆桿(2)配合設(shè)有激振單元，激振單元具體結(jié)構(gòu)為與鉆桿(2)螺紋配合設(shè)有環(huán)狀力載蝸輪(3)，力載蝸輪(3)外表面設(shè)有蝸輪齒，力載蝸輪(3)內(nèi)表面設(shè)有棘輪式結(jié)構(gòu)，沿圓周居中分布有棘輪齒(4 )，棘輪齒(4 )兩側(cè)設(shè)有軸套(5 )，力載蝸輪(3 )通過(guò)軸套(5 )活動(dòng)連接在固定支撐軸(6 )上，兩軸套(5 )內(nèi)部設(shè)有與棘輪齒(4)嚙合的激振質(zhì)量塊(7 )，激振質(zhì)量塊(7 )通過(guò)施力板簧(8)固定連接在固定支撐軸(6)上，固定支撐軸(6)固定連接在支架(9)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的依靠彈簧儲(chǔ)能的機(jī)械自適應(yīng)型鉆探取心加載機(jī)構(gòu)，其特征在于與鉆桿(2)配合的激振單元為兩個(gè)以上。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的依靠彈簧儲(chǔ)能的機(jī)械自適應(yīng)型鉆探取心加載機(jī)構(gòu)，其特征在于力載蝸輪(3)上的渦輪齒和棘輪齒(4)均為漸開線齒形。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的依靠彈簧儲(chǔ)能的機(jī)械自適應(yīng)型鉆探取心加載機(jī)構(gòu)，其特征在于每個(gè)激振單元至少設(shè)有兩個(gè)激振質(zhì)量塊(7 )與施力板簧(8 )。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的依靠彈簧儲(chǔ)能的機(jī)械自適應(yīng)型鉆探取心加載機(jī)構(gòu)，其特征在于軸套(5)與固定支撐軸(6)間設(shè)有軸承。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的依靠彈簧儲(chǔ)能的機(jī)械自適應(yīng)型鉆探取心加載機(jī)構(gòu)，其特征在于所述施力板簧(8 )固定連接在板簧套(11)上，板簧套(11)通過(guò)鍵與固定支撐軸(6 )固定連接，固定支撐軸(6)設(shè)有卡簧(10),卡在固定支撐軸(6)外端。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的依靠彈簧儲(chǔ)能的機(jī)械自適應(yīng)型鉆探取心加載機(jī)構(gòu)，其特征在于所述施力板簧(8)為彎曲狀，以固定支撐軸(6)為中心圓周陣列排布。
全文摘要
一種依靠彈簧儲(chǔ)能的機(jī)械自適應(yīng)型鉆探取心加載機(jī)構(gòu)，包括回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)單元和激振單元，其特征在于回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)單元連接有鉆桿，鉆桿為蝸桿式表面設(shè)有螺紋，與鉆桿配合設(shè)有激振單元，激振單元具體結(jié)構(gòu)為與鉆桿螺紋配合設(shè)有環(huán)狀力載蝸輪，力載蝸輪外表面設(shè)有力載蝸輪齒，力載蝸輪內(nèi)表面為棘輪式結(jié)構(gòu)，沿圓周居中分布有棘輪齒，棘輪齒兩側(cè)設(shè)有軸套，力載蝸輪通過(guò)軸套活動(dòng)連接在固定支撐軸上，兩軸套內(nèi)部設(shè)有與棘輪齒嚙合的激振質(zhì)量塊，激振質(zhì)量塊通過(guò)施力板簧固定連接在固定支撐軸上，固定支撐軸固定連接在支架上；本發(fā)明通過(guò)彈力機(jī)構(gòu)蓄能后產(chǎn)生激振，加大質(zhì)量塊激振時(shí)的打擊力度，縮小鉆機(jī)體積和重量，適于運(yùn)送到月球作為鉆采工具。
文檔編號(hào)G01N1/08GK102735496SQ20121020020
公開日2012年10月17日 申請(qǐng)日期2012年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月18日
發(fā)明者姜生元, 李鵬, 楊帥, 柏德恩, 沈毅, 鄧宗全 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)