[发明专利]一种回转与往复双自由度大力载回转轴系

说明书

本发明公开了一种回转与往复双自由度大力载回转轴系，包括至少2个密珠轴承、1个滚珠花键副轴承和1个中心主轴，中心主轴作为密珠轴承和滚珠花键副轴承的内圈，密珠轴承和滚珠花键副轴承可根据需求套接在中心主轴的相应位置上；本发明涉及的密珠轴承和滚珠花键副轴承均采用单层滚动支撑，密珠轴承采用螺旋多排滚珠分布的方式，与传统的滑动轴承相比减小了摩擦力矩、提高了回转转速、工作效率、承载能力和工作寿命；滚珠花键副轴承采用多排直线滚珠的方式，与传统的直线轴承与高精度丝杠相比提高了承载能力，结构上更加具有适应性，能够实现大力载、小体积的设计。

技术领域

本发明涉及一种回转与往复双自由度大力载回转轴系，适用于其他深空星体采样和民用体积、重量限制下需实现大力载回转-冲击复合运动的机构或冲击机构中，属于深空探测技术领域。

背景技术

探月三期钻取采样装置通过钻进机构提供回转和冲击运动，将着陆点钻取目标区域内深度约2米的月壤样品钻取至取芯机构。在月球钻取采样过程中，随钻进的深入，所采集的月壤组成会发生变化，随之影响钻取采样装置的钻进规程，因此钻取过程中钻进机构需要能够适应大力载的需求，并实现回转、冲击和“回转+冲击”复合运动的自由组合。

在钻取采样装置方案设计阶段分别采用滑动轴承和嵌套式复合轴系实现回转-冲击运动的自由组合，采用异形键+钢球的配合方式实现扭矩的传递。前者结构简单，但钻进机构承载能力差、传动效率低、转速不宜过高、对润滑要求也极高，在极限工况下滑动轴承容易磨损，不利于月壤采样任务的执行；后者由于轴承嵌套导致结构负责，体积增大、重量增加，很难实现航天器轻量化、小型化的要求。

发明内容

本发明的技术解决问题是：为克服现有技术的不足，提供一种回转与往复双自由度大力载回转轴系，以解决双自由度大力载运动。

本发明的技术解决方案是：

一种回转与往复双自由度大力载回转轴系，包括至少2个密珠轴承、1个滚珠花键副轴承和1个中心主轴，中心主轴作为密珠轴承和滚珠花键副轴承的内圈，密珠轴承和滚珠花键副轴承可根据需求套接在中心主轴的相应位置上；

密珠轴承包括第一外圈、第一滚珠和保持架，保持架设置在第一外圈及中心主轴之间，

保持架为圆环结构，在保持架表面交错布置孔槽，第一滚珠装配在孔槽中，密珠轴承外圈固定连接在轴承座上，外力作用在中心主轴上，可实现密珠轴承相对于中心主轴的轴向移动和周向旋转；

滚珠花键副轴承包括第二外圈、第二滚珠和隔离块，中心主轴及第二外圈周向对应设置多排花键槽，滚珠放置在花键槽中呈直线排布，滚珠与滚珠之间通过隔离块隔离；

滚珠花键副轴承外圈固定连接在轴承座上，外力作用在中心主轴上，可实现滚珠花键副轴承相对于中心主轴的轴向移动及力载的周向传导。

密珠轴承的径向游隙为0.01-0.02mm。

孔槽外孔大于内孔，镶嵌滚珠时由外向内推入。

滚珠为不锈钢或陶瓷材料。

花键槽排数、尺寸及滚珠的粒径与作用其上的力载相关。

保持架与第一外圈在轴向的间隙应不小于中心主轴轴向位移的一半。

滚珠与隔离块配合结构与第二外圈在轴向的间隙应不小于中心主轴轴向位移的一半。

花键槽的长度不小于滚珠与隔离块配合结构长度与中心主轴轴向位移一半的和。

滚珠花键副轴承的径向间隙为0.15-0.2mm。

在滚珠的表面及花键槽中溅射二硫化钼固体润滑膜。

中心主轴一端进行抗冲击处理，中心为圆环面，边缘为倒圆，在中心主轴冲击端面分别溅射二硫化钼固体润滑和涂覆真空聚醚类润滑脂。