一种剪切分离机构的制作方法

1.本发明涉及航天机械技术领域，尤其涉及一种剪切分离机构。

背景技术：

2.舱段间的连接与分离是航天器结构必备的主要功能之一，结构既需要实现整体状态下的连接固定，又需要在特定条件下实现可靠分离。传统航天器为实现这一功能一般采用火工作动装置，虽然能够实现舱段间连接与分离状态的切换，但该方式由于引用火工品容易产生安全性问题，另外火工作动装置一般占用空间较大，进而会导致结构重量增大，因此迫切需要研制一种既能满足连接与分离状态切换，又简单可靠且占用空间较小的结构。

技术实现要素：

3.为了解决现有技术中存在的问题之一，本发明提供了一种剪切分离机构。
4.根据本发明的一方面，提供了一种剪切分离机构，剪切分离机构包括：
5.前基体，前基体具有配合端；
6.后基体，后基体为具有开口端的腔体结构，后基体通过开口端与前基体连接；
7.支座，支座设置在前基体的配合端上；
8.挡块，挡块设置在腔体结构内且与腔体结构连接，在后基体与前基体处于连接状态时，挡块与配合端相接触；
9.剪切分离单元，剪切分离单元用于分别与支座和挡块相连接以使后基体与前基体保持连接状态，以及将作用于前基体和后基体的分离力转化为作用于自身的剪切力并且在剪切力达到预设阈值时断裂，后基体与前基体随着剪切分离单元的断裂而断开连接。
10.进一步地，挡块包括首尾相接且呈预设夹角的第一段和第二段，第一段与腔体结构连接并且在后基体与前基体处于连接状态时第一段的自由端与配合端相接触，第二段与剪切分离单元连接。
11.进一步地，剪切分离单元包括剪切销、销座和第一锁紧部件，销座的第一端具有第一配合通道，第二端与挡块的第二段连接，支座上具有第二配合通道，剪切销通过第一配合通道和第二配合通道穿设在销座和支座上并且通过第一锁紧部件锁紧固定。
12.进一步地，第一配合通道内具有限位凸台，剪切销具有限位端和锁紧端，锁紧端依次穿过第一配合通道和第二配合通道后与第一锁紧部件连接，限位端通过与限位凸台配合限位在第一配合通道内。
13.进一步地，锁紧端具有第一螺纹，第一锁紧部件包括第一螺母，第一螺母通过与第一螺纹配合以将剪切销锁紧固定。
14.进一步地，挡块的第二段上具有第三配合通道，剪切分离单元还包括第二锁紧部件，销座的第二端穿过第三配合通道后与第二锁紧部件连接。
15.进一步地，销座的第二端具有第二螺纹，第二锁紧部件包括第二螺母，第二螺母通过与第二螺纹配合以将销座锁紧。
16.进一步地，剪切分离单元还包括垫片，垫片设置在第二螺母与第二段之间。
17.进一步地，后基体内预设有隔挡凸台，在后基体与前基体处于连接状态时，挡块卡设在隔挡凸台与前基体的配合端之间。
18.进一步地，预设夹角为90
°
。
19.应用本发明的技术方案，提供了一种剪切分离机构，该机构通过剪切分离单元与支座和挡块的配合将作用于前基体和后基体的分离力转化为作用于剪切分离单元自身的剪切力，当剪切分离单元与支座和挡块连接固定时挡块与前基体的配合端相接触，确保前基体与后基体的整体可靠连接，当剪切力大于预设阈值时剪切分离单元断裂，从而使前基体与后基体可靠分离，该剪切分离机构结构简单、安全性高、占用空间小，并且通过对剪切分离单元剪切断裂对应的剪切力阈值进行设计调整能够满足不同分离力的使用需求，通用性好，能够实现整体状态的可靠连接以及特定力条件下的顺畅分离。
附图说明
20.所包括的附图用来提供对本发明实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本发明的实施例，并与文字描述一起来阐释本发明的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
21.图1示出了根据本发明的具体实施例提供的剪切分离机构的结构示意图；
22.图2示出了根据本发明的具体实施例提供的剪切分离机构的连接实例示意图。
具体实施方式
23.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。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。
24.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
25.除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
26.如图1和图2所示，根据本发明的具体实施例提供了一种剪切分离机构，剪切分离机构包括：
27.前基体10，前基体10具有配合端；
28.后基体20，后基体20为具有开口端的腔体结构，后基体20通过开口端与前基体10连接；
29.支座30，支座30设置在前基体10的配合端上；
30.挡块40，挡块40设置在腔体结构内且与腔体结构连接，在后基体20与前基体10处于连接状态时，挡块40与配合端相接触；
31.也就是说，挡块40设置在后基体20的内型面上。
32.剪切分离单元50，剪切分离单元50用于分别与支座30和挡块40相连接以使后基体20与前基体10保持连接状态，以及将作用于前基体10和后基体20的分离力转化为作用于自身的剪切力并且在剪切力达到预设阈值时断裂，后基体20与前基体10随着剪切分离单元50的断裂而断开连接。
33.其中，支座30与前基体10的连接方式以及挡块40和后基体20的连接方式根据实际需要进行确定，作为本发明的一个具体实施例，其连接方式均为螺钉连接。当前基体10受到朝向后基体20的力时，该力通过前基体10与挡块40的接触传递至挡块40，挡块40再通过与后基体20内型面的接触传递至后基体20，此时剪切分离单元未受到剪切力作用，当前基体10受到背离后基体20的力时，剪切分离单元将该力转化为分离力，当分离力足够大，即达到预设阈值时，剪切分离单元断裂，从而将当前基体10和后基体20分离开。预设阈值即为剪切分离单元发生剪切断裂所需的剪切力最小值，其取值根据实际分离条件进行确定。
34.应用此种配置方式，提供了一种剪切分离机构，该机构通过剪切分离单元50与支座30和挡块40的配合将作用于前基体10和后基体20的分离力转化为作用于剪切分离单元50自身的剪切力，当剪切分离单元50与支座30和挡块40连接固定时挡块40与前基体10的配合端相接触，确保前基体10与后基体20的整体可靠连接，当剪切力大于预设阈值时剪切分离单元50断裂，从而使前基体10与后基体20可靠分离，该剪切分离机构结构简单、安全性高、占用空间小，并且通过对剪切分离单元剪切断裂对应的剪切力阈值进行设计调整能够满足不同分离力的使用需求，通用性好，能够实现整体状态的可靠连接以及特定力条件下的顺畅分离。与现有技术相比，本发明的技术方案能够解决现有技术中分离机构结构复杂、体积大、安全性差的技术问题。
35.本发明实施例中，挡块40包括首尾相接且呈预设夹角的第一段41和第二段42，第一段41与腔体结构连接并且在后基体20与前基体10处于连接状态时第一段41的自由端41a与配合端相接触，第二段42与剪切分离单元50连接。作为本发明的一个具体实施例，如图1所示，预设夹角为90
°
，即挡块40呈l型，其中第一段41与后基体20的内型面连接固定，第二段42与剪切分离单元50连接，通过此种配置方式，便于挡块40与剪切分离单元50和后基体20的装配连接。
36.为了提高剪切分离机构连接的可靠性，后基体20内预设有隔挡凸台21，在后基体20与前基体10处于连接状态时，挡块40卡设在隔挡凸台21与前基体10的配合端之间。请参考图1的实施例，隔挡凸台21设置在挡块40所在的内型面上，与内型面为一体结构，剪切分离单元50与支座30和挡块40连接固定到位后，挡块40的第一段41的两端面分别与配合端的
端面以及隔挡凸台21的侧面紧密贴合，这样，当前基体10受到朝向后基体20的力时，该力通过前基体10与挡块40的接触传递至挡块40，挡块40再通过与隔挡凸台21的接触传递至隔挡凸台21，隔挡凸台21带动后基体20的整体运动，从而确保支座30和挡块40的运动保持一致，此时剪切分离单元不受剪切力作用，连接可靠。此外，为了进一步提高连接的可靠性，支座30朝向挡块40第二段42的端面与第二段42之间预留间隙，以确保挡块40能够将力传递至隔挡凸台21。
37.进一步地，请参考图1的实施例，剪切分离单元50包括剪切销51、销座52和第一锁紧部件53，销座52的第一端52a具有第一配合通道，第二端52b与挡块40的第二段42连接，支座30上具有第二配合通道，剪切销51通过第一配合通道和第二配合通道穿设在销座52和支座30上并且通过第一锁紧部件53锁紧固定。通过此种配置方式，能够将分离力转化为剪切力，剪切销51上位于销座52和支座30之间的分界面区域即为剪切力受力区域。
38.为了进一步简化结构，本发明实施例中，第一配合通道内具有限位凸台，剪切销51具有限位端51a和锁紧端51b，锁紧端51b依次穿过第一配合通道和第二配合通道后与第一锁紧部件53连接，限位端51a通过与限位凸台配合限位在第一配合通道内。通过此种配置方式，仅通过一端的锁紧部件即可实现剪切销51、销座52与支座30之间的锁紧固定，结构简单，零部件少，在降低装配难度的同时，大幅提高可靠性。
39.此外，本发明实施例中，挡块40的第二段42上具有第三配合通道，剪切分离单元50还包括第二锁紧部件54，销座52的第二端52b穿过第三配合通道后与第二锁紧部件54连接。通过此种配置方式，能够实现前基体10和后基体20连接之后挡块40与销座52的可靠连接。
40.本发明中，第一锁紧部53与剪切销51之间的连接方式以及第二锁紧部54与挡块40之间的连接方式根据实际情况确定，作为本发明的一个具体实施例，锁紧端51b具有第一螺纹，即该锁紧端51b为螺杆结构，第一锁紧部件53包括第一螺母，第一螺母通过与第一螺纹配合以将剪切销51锁紧固定。销座52的第二端52b具有第二螺纹，即该第二端52b为螺杆结构，第二锁紧部件54包括第二螺母，第二螺母通过与第二螺纹配合以将销座52锁紧。进一步地，第二螺母的数量为两个，利用两个螺母的对顶作用提高螺纹连接的防松性能。
41.进一步地，为了防止在分离力较大时挡块40受力断裂，本发明实施例中，剪切分离单元50还包括垫片55，垫片55设置在第二螺母与第二段42之间。通过此种配置方式，能够对挡块40进行防护，防止应力集中，提供连接的可靠性。
42.为了对本发明有进一步地了解，下面结合图1和图2对本发明的剪切分离机构进行详细说明。本领域相关技术人员当可知，该实例仅为便于更清楚的理解本发明所提供的剪切分离机构，并不对其做任何技术限定。
43.如图1和图2所示，剪切分离机构的装配步骤为：1)将支座30通过螺钉固定在前基体10上；2)将剪切销51的锁紧端51b依次穿过销座52的第一配合通道和支座30的第二配合通道，当限位端51a限位在第一配合通道内之后，通过螺母将锁紧端51b锁紧固定，完成剪切销51、支座30以及销座52的装配；3)将挡块40通过螺钉固定在后基体20上；4)将前基体10和后基体20对接在一起，在此过程中销座52的第二端52b穿过挡块40上的第三配合通道，对接到位后利用两个螺母将第二端52b锁紧固定，完成销座52与挡块40的装配。
44.剪切分离机构的工作原理为：前基体10和后基体20处于前述连接固定状态，当前基体10受到向后力即朝向后基体20的力的作用时，力通过前基体10后端面与挡块40前端面
的接触向挡块40传递，再通过挡块40后端面与隔挡凸台21前端面的接触传递至后基体20，剪切销51不受剪切力作用；当前基体10受到向前且小于剪切销51的剪断力值(预设阈值)的力作用时，力依次通过支座30、剪切销51、销座52、挡块40进而传递至后基体20；当前基体10受到向前且大于或等于剪切销51剪断力值的力作用时，剪切销51上位于支座30与销座52分界面区域的部分剪断，整个机构由连接状态切换为分离状态，即前基体10与后基体20分离。
45.综上所述，本发明提供了一种剪切分离机构，该机构通过剪切分离单元与支座和挡块的配合将作用于前基体和后基体的分离力转化为作用于剪切分离单元自身的剪切力，当剪切分离单元与支座和挡块连接固定时挡块与前基体的配合端相接触，确保前基体与后基体的整体可靠连接，当剪切力大于预设阈值时剪切分离单元断裂，从而使前基体与后基体可靠分离，该剪切分离机构结构简单、安全性高、占用空间小，并且通过对剪切分离单元剪切断裂对应的剪切力阈值进行设计调整能够满足不同分离力的使用需求，通用性好，能够实现整体状态的可靠连接以及特定力条件下的顺畅分离。与现有技术相比，本发明的技术方案能够解决现有技术中分离机构结构复杂、体积大、安全性差的技术问题。
46.为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在
……
之上”、“在
……
上方”、“在
……
上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在
……
上方”可以包括“在
……
上方”和“在
……
下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
47.此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
48.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：

1.一种剪切分离机构，其特征在于，所述剪切分离机构包括：前基体(10)，所述前基体(10)具有配合端；后基体(20)，所述后基体(20)为具有开口端的腔体结构，所述后基体(20)通过所述开口端与所述前基体(10)连接；支座(30)，所述支座(30)设置在所述前基体(10)的所述配合端上；挡块(40)，所述挡块(40)设置在所述腔体结构内且与所述腔体结构连接，在所述后基体(20)与所述前基体(10)处于连接状态时，所述挡块(40)与所述配合端相接触；剪切分离单元(50)，所述剪切分离单元(50)用于分别与所述支座(30)和所述挡块(40)相连接以使所述后基体(20)与所述前基体(10)保持连接状态，以及将作用于所述前基体(10)和所述后基体(20)的分离力转化为作用于自身的剪切力并且在所述剪切力达到预设阈值时断裂，所述后基体(20)与所述前基体(10)随着所述剪切分离单元(50)的断裂而断开连接。2.根据权利要求1所述的剪切分离机构，其特征在于，所述挡块(40)包括首尾相接且呈预设夹角的第一段(41)和第二段(42)，所述第一段(41)与所述腔体结构连接并且在所述后基体(20)与所述前基体(10)处于连接状态时所述第一段(41)的自由端(41a)与所述配合端相接触，所述第二段(42)与所述剪切分离单元(50)连接。3.根据权利要求2所述的剪切分离机构，其特征在于，所述剪切分离单元(50)包括剪切销(51)、销座(52)和第一锁紧部件(53)，所述销座(52)的第一端(52a)具有第一配合通道，第二端(52b)与所述挡块(40)的所述第二段(42)连接，所述支座(30)上具有第二配合通道，所述剪切销(51)通过所述第一配合通道和所述第二配合通道穿设在所述销座(52)和所述支座(30)上并且通过所述第一锁紧部件(53)锁紧固定。4.根据权利要求3所述的剪切分离机构，其特征在于，所述第一配合通道内具有限位凸台，所述剪切销(51)具有限位端(51a)和锁紧端(51b)，所述锁紧端(51b)依次穿过所述第一配合通道和所述第二配合通道后与所述第一锁紧部件(53)连接，所述限位端(51a)通过与所述限位凸台配合限位在所述第一配合通道内。5.根据权利要求4所述的剪切分离机构，其特征在于，所述锁紧端(51b)具有第一螺纹，所述第一锁紧部件(53)包括第一螺母，所述第一螺母通过与所述第一螺纹配合以将所述剪切销(51)锁紧固定。6.根据权利要求5所述的剪切分离机构，其特征在于，所述挡块(40)的所述第二段(42)上具有第三配合通道，所述剪切分离单元(50)还包括第二锁紧部件(54)，所述销座(52)的所述第二端(52b)穿过所述第三配合通道后与所述第二锁紧部件(54)连接。7.根据权利要求6所述的剪切分离机构，其特征在于，所述销座(52)的所述第二端(52b)具有第二螺纹，所述第二锁紧部件(54)包括第二螺母，所述第二螺母通过与所述第二螺纹配合以将所述销座(52)锁紧。8.根据权利要求9所述的剪切分离机构，其特征在于，所述剪切分离单元(50)还包括垫片(55)，所述垫片(55)设置在所述第二螺母与所述第二段(42)之间。9.根据权利要求10所述的剪切分离机构，其特征在于，所述后基体(20)内预设有隔挡凸台(21)，在所述后基体(20)与所述前基体(10)处于连接状态时，所述挡块(40)卡设在所述隔挡凸台(21)与所述前基体(10)的配合端之间。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的剪切分离机构，其特征在于，所述预设夹角为90
°
。

技术总结

本发明提供了一种剪切分离机构，该剪切分离机构包括前基体、后基体、支座、挡块以及剪切分离单元，前基体具有配合端，后基体为具有开口端的腔体结构，后基体通过开口端与前基体连接，支座设置在前基体的配合端上，挡块设置在腔体结构内且与腔体结构连接，在后基体与前基体处于连接状态时，挡块与配合端相接触，剪切分离单元用于分别与支座和挡块相连接以使后基体与前基体保持连接状态，以及将作用于前基体和后基体的分离力转化为作用于自身的剪切力并且在剪切力达到预设阈值时断裂，后基体与前基体随着剪切分离单元的断裂而断开连接。应用本发明的技术方案，以解决现有技术中分离机构结构复杂、体积大、安全性差的技术问题。安全性差的技术问题。安全性差的技术问题。