一种锁紧装置的制作方法

1.本发明涉及机械结构技术领域，具体涉及一种锁紧装置。


背景技术：

2.一些设备在其下部一般设有支撑脚形式的支撑部件，在特定情况下为了实现对设备进行固定，一般会通过对支撑部件进行固定从而达到对设备进行固定的目的。在运载火箭发射技术领域同样存在上述情况，当前现役火箭在加注后需要多项人工操作，操作人员存在一定危险。一旦火箭发射过程中出现故障，需要发射台首先完成状态恢复。同时为保证箭体在环境风载荷下承载、转运的稳定性与安全性，需要将箭体支点(例如：长征二号f运载火箭，它的全长58.34米，质量高达493吨，底部的4个支撑点分布在火箭尾端，直径3.35米)与发射平台进行锁紧。现有火箭支点锁紧装置采用的是拉杆式和压杆式，两种锁紧方式均需要人工操作，存在一定的安全隐患。


技术实现要素：

3.本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术的不足，提供一种结构简单、操作准确性高、锁紧可靠，适于各种具有支撑脚形式的设备配合使用的锁紧装置。
4.为解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供的一种锁紧装置，包括底座、螺杆、传动螺母和传动拉杆，所述底座为倒置的桶状结构，底座的上半部外周壁上均匀间隔设有多个限位槽，所述限位槽与底座的内腔连通，所述限位槽内铰接有锁紧组件，所述螺杆沿底座的轴线方向转动安装在底座的内顶壁，所述传动螺母旋装在螺杆上，所述传动拉杆的数量与限位槽的数量相对应，传动拉杆的一端与传动螺母的侧壁铰接，传动拉杆的另一端延伸至相应限位槽并铰接在对应的锁紧组件的中部。
5.进一步的，本发明一种锁紧装置，其中所述锁紧组件包括主动拉杆、随动拉杆和压紧块，所述主动拉杆和随动拉杆相对平行布置，主动拉杆和随动拉杆的下端与限位槽的内槽壁下半部铰接，并且主动拉杆和随动拉杆与限位槽的内槽壁下半部的铰接位置在上下方向上存有间距，主动拉杆和随动拉杆的上端与压紧块的下半部铰接，所述压紧块的上半部向底座的轴线方向延伸，使得主动拉杆、随动拉杆和压紧块构成一个平行四边形的铰接结构，所述传动拉杆铰接在主动拉杆或随动拉杆的中部。
6.进一步的，本发明一种锁紧装置，其中所述限位槽为矩形槽，所述限位槽具有两个相对的内槽壁，每个所述内槽壁上均铰接一个主动拉杆和一个随动拉杆，并且限位槽一内槽壁上铰接的主动拉杆与限位槽另一内槽壁上铰接的主动拉杆相对设置，限位槽一内槽壁上铰接的随动拉杆与限位槽另一内槽壁上铰接的随动拉杆相对设置，所述传动拉杆铰接在两个主动拉杆相对的侧壁或两个随动拉杆相对的侧壁之间，两个所述主动拉杆的上端分别铰接在压紧块两个相对的外侧壁上，两个所述随动拉杆的上端分别铰接在压紧块两个相对的外侧壁上。
7.进一步的，本发明一种锁紧装置，其中所述主动拉杆和随动拉杆的形状均为长方
体形，当压紧块处于锁紧状态时主动拉杆与随动拉杆相对的侧壁顶紧，当压紧块处于解锁状态时主动拉杆和随动拉杆相对的侧壁存有间隙。
8.进一步的，本发明一种锁紧装置，其中所述底座的内顶壁上设有一装配孔，所述装配孔内安装有深沟球轴承，所述深沟球轴承的外圈与所述装配孔过盈配合连接，所述深沟球轴承的内圈与所述螺杆的上端过盈配合连接，所述深沟球轴承的下端安装有止挡环，当所述传动螺母处于螺杆的下半部时，压紧块处于锁紧状态并且主动拉杆和随动拉杆处于竖直状态；当所述传动螺母顶在止挡环的下端面上时，所述压紧块处于解锁状态。
9.进一步的，本发明一种锁紧装置，其中所述底座的上端设有与底座一体成型的加强支撑板，所述加强支撑板呈圆柱状，所述加强支撑板用于通过压紧块将需锁紧的支撑件压紧在加强支撑板上，并且所述加强支撑板的横截面面积大于支撑件与加强支撑板接触的面积。
10.进一步的，本发明一种锁紧装置，其中所述限位槽设置为三个，三个所述限位槽沿上下方向从加强支撑板上端面开始至底座中部终止进行切除形成，切除后在加强支撑板与底座上形成一个阻挡面，当主动拉杆和随动拉杆处于竖直状态时主动拉杆的侧壁与阻挡面顶紧。
11.进一步的，本发明一种锁紧装置，其中所述压紧块包括铰接部和压紧部，所述铰接部与压紧部一体成型制作并且铰接部与压紧部的内侧面夹角为钝角，当压紧部处于锁紧状态时压紧部的下端面与底座的上端面平行。
12.进一步的，本发明一种锁紧装置，其中所述传动螺母的外侧壁上沿周向均匀间隔固定有铰接部，所述铰接部的数量与传动拉杆的数量相同，所述铰接部为两个相对设置的耳板，所述传动拉杆铰接在两个所述耳板之间。
13.进一步的，本发明一种锁紧装置，其中所述螺杆的下端从底座的内腔中伸出，螺杆伸出部分上通过联轴器与电机连接，所述电机与控制器连接。
14.本发明一种锁紧装置与现有技术相比，具有以下优点：在实际使用时，被锁紧物体需放置在底座的上端面上，由传动螺母在螺杆上上下往复运行，在传动拉杆的作用下完成锁紧组件的锁紧及解锁动作。当传动螺母位于螺杆的最上方时，锁紧组件在传动拉杆向外推动的作用下锁紧组件以限位槽的铰接点为轴转动，锁紧组件的上端逐渐远离底座，此时装置整体处于解锁状态；当需要进行锁紧操作时，传动螺母沿螺杆逐渐向下运动，传动拉杆会在传动螺母的拉动作用下逐渐向底座的内腔中收缩，锁紧组件在传动拉杆向内拉动的作用下锁紧组件以限位槽的铰接点为轴转动，锁紧组件的上端逐渐靠近底座，进而将位于底座上的物体锁紧在底座上，此时装置整体处于锁紧状态。各部件动作均按照既定策略执行操作准确性更高，结构简单并且稳定可靠，锁紧后锁紧组件处于结构死点锁紧更加可靠。
附图说明
15.图1为本发明一种锁紧装置的俯视结构示意图；
16.图2为沿图1中a-a线方向的剖视图；
17.图3为本发明一种锁紧装置中螺杆、传动螺母和传动拉杆装配时的结构示意图；
18.图4为本发明一种锁紧装置的锁紧状态的示意图；
19.图5为本发明一种锁紧装置的解锁状态的示意图；
20.图6为本发明一种锁紧装置的偏移锁紧状态的示意图。
具体实施方式
21.为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明白，以下结合附图及具体实施方式对本发明作进一步说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
22.如图1-2所示，本发明一种锁紧装置的具体实施例，通过设置底座1、螺杆2、传动螺母3和传动拉杆4，将底座1设为倒置的桶状结构，在底座1的上半部外周壁上均匀间隔设有多个限位槽11，让限位槽11与底座1的内腔连通，在限位槽11内铰接有锁紧组件5，把螺杆2沿底座1的轴线方向转动安装在底座1的内顶壁，将传动螺母3旋装在螺杆2上，使传动拉杆4的数量与限位槽11的数量相对应，让传动拉杆4的一端与传动螺母3的侧壁铰接，传动拉杆4的另一端延伸至相应限位槽11并铰接在对应的锁紧组件5的中部。在实际使用时，被锁紧物体需放置在底座1的上端面上，由传动螺母3在螺杆2上下往复运行，在传动拉杆4的作用下完成锁紧组件5的锁紧及解锁动作。当传动螺母3位于螺杆2的最上方时，在传动拉杆4向外推动的作用下锁紧组件5以限位槽11的铰接点为轴转动，锁紧组件5的上端逐渐远离底座1，此时装置整体处于解锁状态；当需要进行锁紧操作时，传动螺母3沿螺杆2逐渐向下运动，传动拉杆4会在传动螺母3的拉动作用下逐渐向底座1的内腔中收缩，在传动拉杆4向内拉动的作用下锁紧组件5以限位槽11的铰接点为轴转动，锁紧组件5的上端逐渐靠近底座1，进而将位于底座1上的物体锁紧在底座1上，此时装置整体处于锁紧状态。各部件动作均按照既定策略执行操作，准确性更高，结构简单并且稳定可靠，锁紧后锁紧组件处于结构死点，锁紧更加可靠。
23.如图2所示，在上述实施例的基础上，锁紧组件5具体包括主动拉杆51、随动拉杆52和压紧块53。为了保证结构整体的稳定性，将主动拉杆51和随动拉杆52相对平行布置，并将主动拉杆51和随动拉杆52的下端与限位槽11的内槽壁下半部铰接，并且主动拉杆51和随动拉杆52与限位槽11的内槽壁下半部的铰接位置在上下方向上存有间距，主动拉杆51和随动拉杆52的上端与压紧块53的下半部铰接，使得主动拉杆51、随动拉杆52和压紧块53构成一个平行四边形的铰接结构，这个平行四边形的铰接结构可以围绕主动拉杆51和随动拉杆52下端的两个铰接点在一定角度范围内转动，为了保证锁紧的可靠性，让压紧块53的上半部向底座1的轴线方向延伸，主动拉杆51和随动拉杆52的长度相同，且主动拉杆51和随动拉杆52的上端均高于底座1的上表面，在锁紧时，被锁紧物体被锁紧与压紧块53与底座1之间，压紧块53的上半部延伸的长度越长与被锁紧物体的接触面积就越大，锁紧的性能就越好。因主动拉杆51和随动拉杆52的动作原理相同，可以将传动拉杆4铰接在主动拉杆51或随动拉杆52的中部都能完成相应的动作。在本实施例中通过设置以上平行四边形的铰接结构，可以在锁紧状态下使主动拉杆51和随动拉杆52处于竖直状态，当被锁紧物体出现偏载时会产生一个向上的拉力，这个拉力的方向与主动拉杆51和随动拉杆52的方向平行，这个平行四边形的铰接结构的受力状态正好处于死点位置，因此平行四边形的铰接结构不会转动，实现对被锁紧物体的有效锁紧。
24.如图2和图4所示，为了进一步保证结构的稳定性，以及锁紧的稳定性，可以将限位
槽11设计为矩形槽，如图4所示可以看出限位槽11具有两个相对的内槽壁，在每个内槽壁上均铰接一个主动拉杆51和一个随动拉杆52，并且限位槽11一内槽壁上铰接的主动拉杆51与限位槽11另一内槽壁上铰接的主动拉杆51相对设置，限位槽11一内槽壁上铰接的随动拉杆52与限位槽11另一内槽壁上铰接的随动拉杆52相对设置，传动拉杆4铰接在两个主动拉杆51相对的侧壁或两个随动拉杆52相对的侧壁之间，两个主动拉杆51的上端分别铰接在压紧块53两个相对的外侧壁上，两个随动拉杆52的上端分别铰接在压紧块53两个相对的外侧壁上。最终传动拉杆4和压紧块53均铰接在两组主动拉杆51和随动拉杆52之间，使得结构更加牢固，受力更加稳定。
25.如图4和图5所示，主动拉杆51和随动拉杆52的形状均为长方体形，因此主动拉杆51和随动拉杆52会有一定的宽度，对于铰接于限位槽11同一内槽壁上的主动拉杆51和随动拉杆52来说，当压紧块53处于解锁状态时主动拉杆51和随动拉杆52相对的侧壁存有间隙，保证主动拉杆51和随动拉杆52能够在规定的角度内转动；当压紧块53处于锁紧状态时主动拉杆51与随动拉杆52相对的侧壁正好顶紧，使得当主动拉杆51与随动拉杆52相对的侧壁顶紧时(即完成锁紧动作时)，主动拉杆51对随动拉杆52起到一个阻挡作用，从而保证主动拉杆51和随动拉杆52转动到位后不再过度运动，保证装置整体动作的稳定性。
26.如图2所示，在图2中示出了螺杆2与底座1具体的转动安装方式，其具体如下：在底座1的内顶壁上设有一装配孔12，并在装配孔12内安装有深沟球轴承13，让深沟球轴承13的外圈与装配孔12过盈配合连接，深沟球轴承13的内圈与螺杆2的上端过盈配合连接，这样螺杆2就转动安装在了底座1的内顶壁上，为了保证深沟球轴承13发生窜动，在深沟球轴承13的下端安装有止挡环14，当传动螺母3处于螺杆2的下半部时，压紧块53处于锁紧状态并且主动拉杆51和随动拉杆52处于竖直状态；当传动螺母3顶在止挡环14的下端面上时，压紧块53处于解锁状态，止挡环14既可以起到到位阻挡作用，还可以对深沟球轴承13在下侧起到保护作用，延长深沟球轴承13的使用寿命。
27.如图2所示，为了增强底座1结构的稳定性，使得底座1能够承受住更大的载荷，可以在底座1的上端设有一个与底座1一体成型的加强支撑板15，并将加强支撑板15设计成圆柱状，进而与底座1的上端面相适应，加强支撑板15用于通过压紧块53将需锁紧的支撑件6压紧在加强支撑板15上，并且加强支撑板15的横截面面积大于支撑件6与加强支撑板15接触的面积。通过以上设计当出现如图6所示的情况时(即被锁紧物体出现一定范围的偏移时，可以理解的是例如运载火箭这种大型火箭质量很大，其箭体下的四个支撑件相对较小，因此在箭体起竖后可能会与底座中心位置存在一定的偏移，如果进行调整那必将费时费力)，锁紧装置仍能够对被锁紧物体进行有效可靠的锁紧，以解决大重型物体不能轻易多次调整位置的问题。
28.如图2和图5所示，本具体实施例中将限位槽11具体设置为三个，相邻两个限位槽11的轴线之间的夹角为120
°
，这三个限位槽11沿上下方向从加强支撑板15上端面开始至底座1中部终止进行切除形成的，切除后会在加强支撑板15与底座1上形成一个阻挡面16，并且当主动拉杆51和随动拉杆52处于竖直状态时主动拉杆51的侧壁与阻挡面16顶紧。因此阻挡面16会在锁紧到位时对主动拉杆51和随动拉杆52起到限位的作用，进而防止主动拉杆51和随动拉杆52过度动作。作为进一步的改进，压紧块53具体包括铰接部531和压紧部532，为保证压紧块53整体的强度将铰接部531与压紧部532一体成型制作并且铰接部531与压紧部
532的内侧面夹角为钝角，当压紧部532处于锁紧状态时压紧部532的下端面与底座1的上端面平行。这样在锁紧到位后，会增加压紧部532与被锁紧物体之前的接触面积，进而提升锁紧效果。
29.如图3所示，为了保证传动拉杆4与传动螺母3之间连接结构的稳定性，可以在传动螺母3的外侧壁上沿周向均匀间隔固定有铰接件31，铰接件31的数量与传动拉杆4的数量相同。更加具体地，可以将铰接件31设计为为两个相对设置的耳板，将传动拉杆4铰接在两个耳板之间。
30.为了实现无人值守操作自动锁紧及解锁的功能，提升系统的自动化水平，并实现对系统整体的精细化控制，本实施例中还包括控制器，当然，本领域技术人员可以理解，控制器可以采用dsp(digital signal processing)数字信号处理器、fpga(field-programmable gate array)现场可编程门阵列、mcu(microcontroller unit)系统板、soc(system on a chip)系统板或包括i/o的plc(programmable logic controller)最小系统。通过预置控制逻辑可以实现装置的自控运行。让螺杆2的下端从底座1的内腔中伸出，螺杆2伸出部分上通过联轴器与电机连接，电机与控制器连接。
31.以火箭箭体下设置的支撑件为例进行说明，其具体动作过程如下：
32.①
锁紧时，支撑件6在底座1上部圆形支撑面中心立稳后，此时锁紧装置处于解锁状态，控制器控制电机的联轴器输入转动，带动螺杆2正向转动，螺旋传动配合的传动螺母3则沿直线向下运动，传动螺母3通过传动拉杆4带动主动拉杆51绕固定于底座1侧壁上的铰接点且朝靠近支撑件6的方向转动。主动拉杆51的转动带动随动拉杆52和压紧块53一并朝靠近支撑件6的方向运动，当压紧块53与支撑件6的圆台上表面接触时，主动拉杆51和随动拉杆52处于竖直状态与螺杆2平行。由于电机输出功率增大，控制端接收到信号，停止电机联轴器转动输入。此时，三个压紧块53共同作用于支撑件6的圆台上表面，装置处于锁紧状态，如图4所示。
33.②
解锁时，控制器控制电机的联轴器输入转动，带动螺杆2反向转动，螺旋传动配合的传动螺母3则沿直线向上运动，传动螺母3通过传动拉杆4带动主动拉杆51绕固定于底座1侧壁上的铰接点且朝远离支撑件6的方向转动。主动拉杆51的转动带动随动拉杆52和压紧块53一并朝远离支撑件6的方向运动，此时压紧块53与支撑件6的圆台上表面脱离接触。当传动螺母3向上运动顶至止挡环14时，各组件停止运动。此时，夹紧块53在水平高度方向上位于支撑件6的底面以下，完全让开箭体起飞空间，即解锁到位，如图5所示。
34.③
当支撑件6存有偏移的情况下，锁紧过程中的控制执行，及运动传递与
①
一致，由于底座1上部圆形支撑面周长大于支撑件6圆台的周长，故可适用于一定范围的支点偏移量，最大偏移量大小为二者半径差。在这范围之内，均可满足支点的可靠锁紧，如图6所示。
35.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也
相应地随之改变。
36.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
37.在本说明书的描述中，参考术语“本实施例”、“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
38.此外，在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
39.以上实施例仅是对本发明的优选实施例进行的描述，并非对本发明请求保护范围的限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域工程技术人员依据本发明的技术方案做出的各种形式的变形，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。