[发明专利]一种大扭矩扭转作动机构及其制造方法

说明书

本发明涉及机械运动装置技术领域，涉及一种大扭矩扭转作动机构及其制造方法。所述大扭矩作动机构包括扭转轴芯和固定组件，所述扭转轴芯为多个叠层布置的扭片或多个相互并联的扭杆；所述固定组件为扭片固定端头或扭杆固定端头，用于固定扭片或扭杆的两端；所述扭转轴芯的材质为马氏体沉淀硬化超高强度弹性合金；所述固定组件的材质为高强度不锈钢或高强度钢。本发明得到的大扭矩扭转作动机构，有效实现了长寿命大扭矩往复运动机构的性能稳定性和大角度转动，为可维护性扭转运动装置的稳定使用提供技术支撑。

技术领域

本发明属于机械运动装置技术领域，特别涉及一种大扭矩作动机构及其制造方法。

背景技术

现阶段应用的扭转作动机构，普遍是采用等宽度叠片结构，其材质以18Ni马氏体时效钢为主，如50CrVA、NL-2，其扭转弹性极限为1150MPa以下，具有大角度扭转运行强度不高及往复回弹稳定性低的问题。

为了满足相关结构的适用空间和服役载荷需求，当前的扭杆材料及其结构形式受基体材料的力学性能和结构设计的局限，扭转作动机构存在外形轮廓尺寸偏大、转动扭矩不足的问题，在较小尺寸空间获得较大的扭转作用力方面存在短板。

发明内容

针对上述技术问题，本发明的目的是提供一种大扭矩扭转作动机构及其制造方法，通过改进扭转结构的设计形式，开发出适于小尺寸空间使用的大扭矩结构形式，有效解决了当前扭转作动机构在实际应用过程中由于外轮廓尺寸偏大而无法在较小空间使用的问题，并通过采用开发的高强度弹性合金，获得大扭矩作用力，从而有效提高扭转作动机构的适用性和稳定性。

为了实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种大扭矩扭转作动机构，包括扭转轴芯和固定组件，其中，

所述扭转轴芯为多个叠层布置的扭片或多个相互并联的扭杆。

所述固定组件为扭片固定端头或扭杆固定端头，用于固定扭片或扭杆的两端。

所述扭转轴芯的材质为马氏体沉淀硬化超高强度弹性合金。

所述固定组件的材质为高强度不锈钢或高强度钢。

所述固定组件具有与扭转轴芯的横截面形状相应的凹槽。

所述多个叠层布置的扭片的宽度相等或者自中间层向边缘层梯度递减。

叠层布置的扭片的层数d＝3～20。

叠层布置的扭片之间涂有润滑脂或设有滑动凸台，所述凸台高度h＝0.01～0.1mm。

所述多个相互并联的扭杆的并联形式包括4杆并联、5杆并联、6杆并联和7杆并联。

所述多个相互并联的扭杆的并联形式包括各扭杆沿圆周方向均匀分布或者一个扭杆位于轴心，其余扭杆沿圆周方向均匀分布。

所述扭转轴芯的材质化学成分按质量百分比为Ni：15～25％，Co：6～15％，Mo：2～6％，Ti：0.5～5％，Al：0.1～0.5％，其余为Fe。

所述扭转轴芯在加工成品后，进行固溶热处理和时效热处理，热处理工艺为：固溶热处理750℃～900℃保温10min～90min，时效热处理450℃～550℃保温30min～400min；

所述固定端头在加工成品后，进行固溶热处理和时效热处理，热处理工艺为：固溶热处理1000℃～1200℃保温20min～90min，时效热处理350℃～550℃保温10min～90min。

一种所述的大扭矩扭转作动机构的制造方法，包括如下步骤：

步骤1、选用高强度弹性合金加工成扭转轴芯，表面光洁度达到1.6；选用高强度不锈钢或高强度钢加工固定组件；将扭转轴芯和固定组件分别进行固溶热处理和时效热处理；