一种解锁和避让一体化锁紧释放装置及其工作方法与流程

1.本发明属于航天器机构技术领域，涉及一种解锁和避让一体化锁紧释放装置及其工作方法。


背景技术：

2.空间光学伺服转台在发射主动段需要对载荷和转台本体进行锁紧，以抵抗发射和运输过程中的振动与冲击，在轨需要进行解锁释放，恢复转台本体的转动功能。由于转台是一个回转体(有时还是一个连续回转体)，锁紧释放机构在锁紧过程中需要实现对空间任意方向自由度的锁定；解锁时，除了需要释放锁紧力外，还需要实现分离界面的避让，留出足够的安全距离，保证转台的可靠回转，如图1所示。
3.现有的非火工型技术方案要么采用两套单独的非火工解锁器来分别实现解锁和避让动作；要么利用弹簧(或扭簧)，在锁紧力释放后将分离面拽开。如果采用两套解锁器，不仅会增加锁紧组件的体积和重量，而且会成倍增加产品单点故障源，降低产品的可靠性。如果采用弹簧，则只能实现单方向锁紧，锁紧刚度大幅下降，无法实现可靠锁定。
4.目前具有解锁后避让功能的非火工型锁紧释放装置具有一个致命缺点，即：其锁紧过程需要严格控制避让机构与被锁紧件之间的间隙，利用锁紧力使被锁紧件发生弹性变形，实现锁紧。解锁后，弹性变形必须恢复，若因为力学振动或结构塑性变形造成上述弹性变形无法恢复，则该锁紧释放装置的避让机构就无法实现旋转回缩，从而就无法实现分离面的有效避让。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于克服上述缺陷，提供一种解锁和避让一体化锁紧释放装置及其工作方法，解决了现有锁紧释放装置在锁紧力释放后，若弹性变形未能恢复，造成锁紧释放装置和被锁紧件异常受压情况下，分离面无法有效避让的问题。本发明增加了异常受压情况下的解锁和避让功能，提高了系统的可靠性。
6.为实现上述发明目的，本发明提供如下技术方案：
7.本发明公开了一种解锁和避让一体化锁紧释放装置，包括收纳罩、弹簧压盖、脱开弹簧、被锁紧件、旋转支撑座、锁紧杆、锁紧释放组件和外壳体。本发明还公开了上述锁紧释放装置的工作方法，锁紧状态下锁紧杆下端锁紧，旋转支撑座下端压紧于外壳体上端，被锁紧件下端压紧旋转支撑座上端；解锁时，锁紧杆下端释放，锁紧杆向上进入收纳罩内部；当被锁紧件未受到外力作用，旋转支撑座在旋转弹簧和回缩弹簧共同作用下相对于外壳体转动，并回缩进入外壳体内部，实现锁紧件与旋转支撑座的分离避让；当被锁紧件在外力作用下仍然压紧旋转支撑座，旋转支撑座在外力的驱动作用下相对于外壳体转动，同样可以实现锁紧件与旋转支撑座的分离避让。本发明增加了异常受压情况下的解锁和避让功能，提高了系统的可靠性。
8.本发明具体方案为：
9.一种解锁和避让一体化锁紧释放装置，包括收纳罩、弹簧压盖、脱开弹簧、被锁紧件、旋转支撑座、旋转弹簧、锁紧杆、锁紧释放组件和外壳体；
10.被锁紧件固定安装于收纳罩下端；
11.被锁紧件下端为球头结构，旋转支撑座上端为锥面结构；锁紧状态下，被锁紧件下端压紧旋转支撑座上端；解锁状态下，旋转支撑座向下回缩，被锁紧件下端与旋转支撑座上端分离实现避让；
12.外壳体内壁设有第一键槽，旋转支撑座外壁设有第一花键，旋转支撑座下端为螺旋球面，外壳体上端为螺旋锥面；锁紧状态下，第一键槽与第一花键为非对齐状态，旋转支撑座下端压紧于外壳体上端，旋转弹簧位于旋转支撑座下端外壁与外壳体上端内壁之间，为压缩状态；解锁状态时，正常情况下被锁紧件不再压紧旋转支撑座上端，旋转弹簧对旋转支撑座提供旋转驱动力；异常情况下被锁紧件受到异常外力仍压紧旋转支撑座上端，异常外力在旋转支撑座下端与外壳体上端接触处转换为对旋转支撑座的旋转驱动力，旋转支撑座在旋转驱动力的作用下相对于外壳体转动，第一键槽与第一花键对齐后，旋转支撑座向下回缩进入外壳体内部，
13.外壳体为上端开口的中空壳体，锁紧释放组件置于外壳体内部；锁紧释放组件用于锁紧或释放锁紧杆下端；
14.锁紧杆上端安装弹簧压盖，弹簧压盖位于被锁紧件上方，脱开弹簧设于弹簧压盖和被锁紧件之间；锁紧释放组件锁紧锁紧杆下端时为锁紧状态，弹簧压盖依次下压脱开弹簧、被锁紧件、旋转支撑座和外壳体；锁紧释放组件释放锁紧杆下端时为解锁状态，脱开弹簧驱动锁紧杆向上进入收纳罩内部。
15.进一步的，旋转弹簧固定安装于外壳体上端。
16.进一步的，旋转支撑座下端设有向下延伸至外壳体内部并向外壳体内壁弯曲的l型结构；
17.回缩弹簧的上端面和下端面分别与外壳体内壁和l型结构接触，锁紧状态下，回缩弹簧为压缩状态，解锁状态下，回缩弹簧下拉旋转支撑座，使旋转支撑座向下回缩进入外壳体内部。
18.进一步的，还包括压紧衬套；
19.压紧衬套套于锁紧杆外部；压紧衬套上端与弹簧压盖固定连接；
20.压紧衬套为正t型结构，锁紧状态下，正t型结构的头部下表面压紧于被锁紧件的上表面，正t型结构的头部下表面与被锁紧件的上表面的配合处喷涂高摩擦涂层，高摩擦涂层的摩擦系数为0.6～0.8。；
21.正t型结构的尾部依次穿过被锁紧件和旋转支撑座的中心，压紧衬套外壁设有第二花键，旋转支撑座中心设有第二键槽，通过第二花键和第二键槽的配合实现对旋转支撑座的转动限位。
22.进一步的，还包括锁紧螺母；
23.锁紧螺母安装于锁紧杆上端，用于对弹簧压盖施加压紧力。
24.进一步的，压紧衬套与锁紧杆之间设有球形垫片，实现对不同轴度的自动适应。
25.进一步的，旋转支撑座下端与外壳体上端的接触曲线为螺旋线，半径为d2，螺旋升角为
26.旋转支撑座上端与被锁紧件下端的接触曲线为圆，半径为d1；
27.螺旋升角按照如下公式确定：
[0028][0029]
其中，a＝d2，c＝d1·
μ1·
cosβ；μ1为旋转支撑座上端与被锁紧件下端配合位置的摩擦系数；μ2为旋转支撑座下端与外壳体上端配合位置的摩擦系数；α为螺旋线的当量螺纹牙角；β为旋转支撑座上端锥面的锥角。
[0030]
进一步的，旋转支撑座下端与外壳体上端的接触曲线为螺旋线，半径为d2，螺旋升角为
[0031]
旋转支撑座上端与被锁紧件下端的接触曲线为圆，半径为d1；
[0032]
高摩擦涂层的摩擦系数μ3满足如下公式：
[0033][0034]
其中，a＝d2，c＝d1·
μ1·
cosβ，d＝d3·
μ3·
cosβ；μ1为旋转支撑座上端与被锁紧件下端配合位置的摩擦系数；
·
μ2为旋转支撑座下端与外壳体上端配合位置的摩擦系数；α为螺旋线的当量螺纹牙角；β为旋转支撑座上端锥面的锥角；正t型结构的压紧衬套的头部下表面与被锁紧件的上表面的配合处为圆环面，d3为该圆环面的内径和外径的平均值。
[0035]
进一步的，旋转支撑座上端和下端均涂覆二硫化钼固体润滑膜。
[0036]
上述一种解锁和避让一体化锁紧释放装置的工作方法，其特征在于，包括：
[0037]
锁紧状态：
[0038]
锁紧释放组件锁紧锁紧杆下端，弹簧压盖依次下压脱开弹簧、被锁紧件、旋转支撑座和外壳体；外壳体的第一键槽和旋转支撑座的第一花键为非对齐状态，旋转支撑座下端压紧于外壳体上端；被锁紧件下端压紧旋转支撑座上端；
[0039]
解锁状态：
[0040]
锁紧释放组件释放锁紧杆下端；
[0041]
弹簧压盖在脱开弹簧的作用下带动锁紧杆向上进入收纳罩内部；
[0042]
正常情况下被锁紧件不再受到外力作用，旋转支撑座在旋转弹簧作用下相对于外壳体转动，第一键槽与第一花键对齐后，旋转支撑座向下回缩进入外壳体内部，实现锁紧件与旋转支撑座的分离避让；
[0043]
异常情况下被锁紧件在异常外力作用下仍然压紧旋转支撑座，异常外力在旋转支撑座下端与外壳体上端接触处转换为对旋转支撑座的旋转驱动力，旋转支撑座在旋转驱动力作用下相对于外壳体转动，第一键槽与第一花键对齐后，旋转支撑座向下回缩进入外壳体内部，实现锁紧件与旋转支撑座的分离避让。
[0044]
本发明与现有技术相比具有如下至少一种有益效果：
[0045]
(1)本发明创造性的提出一种解锁和避让一体化锁紧释放装置，通过对各部件接触面结构的设计，增加了异常受压情况下的解锁和避让功能，提高了系统的可靠性，具有显著的进步；
[0046]
(2)本发明是首个基于非火工原理的，通过一次触发就能同时实现解锁-避让功能的锁紧释放装置，市场竞争力极强；
[0047]
(3)本发明提出的技术方案可推广应用到诸多空间机电产品，有望获得较好的经济效益；
[0048]
(4)本发明利用键槽配合、摩擦力等方式可靠的实现了锁紧状态和解锁状态的相互切换，并进一步给出了接触面设计的一般规律，可同时满足异常压力时可靠打开以及可靠锁紧的需求，对一体化锁紧释放装置的设计和使用具有重要的指导意义。
附图说明
[0049]
图1为现有锁紧释放装置示意图；
[0050]
图2为本发明锁紧释放装置示意图；
[0051]
图3为本发明锁紧释放装置尺寸示意图；
[0052]
图4为本发明外壳体上与旋转支撑座接触处的螺旋线示意图；
[0053]
图5为本发明旋转支撑座上与外壳体接触处的螺旋线示意图；
[0054]
图6为本发明旋转支撑座上与被锁紧件的接触线示意图；
[0055]
图7为本发明被锁紧件上与旋转支撑座的接触线示意图；
[0056]
图8为本发明压外壳体上的第一键槽示意图；
[0057]
图9为本发明压紧衬套上的止动花键示意图；
[0058]
图10为本发明旋转支撑座的受力图，其中(a)为实际受力图，(b)为简化为斜角摩擦模型示意图；
[0059]
图中，1-收纳罩，2-锁紧螺母，3-弹簧压盖，4-球形垫片，5-脱开弹簧，6-压紧衬套，7-被锁紧件，8-旋转支撑座，9-旋转弹簧，10-回缩弹簧，11-锁紧杆，12-锁紧释放组件，13-外壳体；131-第一键槽，61-第二花键。
具体实施方式
[0060]
下面通过对本发明进行详细说明，本发明的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。
[0061]
在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。
[0062]
本发明针对现有的锁紧释放装置在锁紧力释放后，若弹性变形未能恢复，分离面无法有效避让的问题存在的问题，提出一种非火工锁紧释放装置，该装置集锁紧、解锁和避让功能于一体，可极大地拓宽传统非火工解锁器的应用范围，解决了锁紧释放装置分离面在异常受压情况下的可靠解锁和避让。
[0063]
本发明提出的锁紧释放装置原理如图2所示。
[0064]
锁紧释放装置下方可为任意分离螺母式锁紧释放组件12，通过通电实现对锁紧杆11下端的释放。上方是一套具有旋转回缩功能的避让机构。
[0065]
锁紧时，锁紧杆11插入锁紧释放组件12内部，锁紧螺母2施加锁紧力，在锁紧力作用下压紧弹簧压盖3、脱开弹簧5、压紧衬套6和被锁紧件7，实现被锁紧件7与下方旋转支撑
座8的压紧。被锁紧件7下端为球头结构，下方旋转支撑座8上端为锥面，通过球锥配合，实现被锁紧件7与下方旋转支撑座8的全自由度约束。
[0066]
解锁时，底部锁紧释放组件12动作，锁紧力释放，脱开弹簧5(锁紧时为压缩状态)推动压紧衬套6、锁紧杆11、锁紧螺母2以及弹簧压盖3一起沿收纳罩1内部向上弹出。随后旋转支撑座8在侧壁和底部弹簧的作用下旋转回缩，实现分离面的避让。
[0067]
旋转支撑座8下端为螺旋球面，外壳体13上端为螺旋锥面。被锁紧件7与旋转支撑座8在锁紧前会留出0.1～0.3mm间隙，这个间隙靠锁紧力让被锁紧件7发生弹性变形来消除，实现球锥面的贴合。锁紧力释放后，正常情况下被锁紧件7的弹性变形会恢复，从而向上弹起0.1～0.3mm。如果受到异常压力，被锁紧件7和旋转支撑座8之间即使锁紧力已经释放了，仍然会保持压紧状态。这时候如果没有下方的螺旋锥面配合，旋转支撑座8就不会旋转回缩，因为螺旋锥面的存在，旋转支撑座8在异常正压力作用下才会旋转回缩。也就是说，若解锁过程中，被锁紧件7异常受压，通过合理设计螺旋面的升角，可保证旋转支撑座8可靠旋转回缩，实现分离面避让。而锁紧时，由于压紧衬套6外壁花键的存在，又可保证装置的可靠锁紧。从而完成了一个机构同时实现解锁和避让的设计。
[0068]
当旋转支撑座8下端与外壳体13上端配合的螺旋线的螺旋升角满足下式时，可保证在锁紧力释放后，如果被锁紧件上仍然存在一个异常压力时，仍然可以可靠打开。
[0069][0070]
当压紧衬套6与被锁紧件7的配合处的高摩擦涂层系数满足下式时，可以保证能够可靠锁紧。
[0071][0072]
式中，a＝d2，c＝d1·
μ1·
cosβ，d＝d3·
μ3·
cosβ；
[0073]
如图3，d1为旋转支撑座8上端锥面与被锁紧件7下端球面配合接触点到锁紧释放装置中心轴线的距离，即如图6和图7，旋转支撑座8上端与被锁紧件7下端的接触曲线为圆，该圆的半径为d1；
[0074]
d2为旋转支撑座8下端螺旋锥面与外壳体13上端球面配合接触点到锁紧释放装置中心轴线的距离，即即如图4和图5，旋转支撑座8下端与外壳体13上端的接触曲线为螺旋线，该螺旋线的半径为d2；
[0075]
d3为压紧衬套6头部下端平面与被锁紧件7上端平面配合接触面的平均中线到锁紧释放装置中心轴线的距离，即压紧衬套6的头部下表面与被锁紧件7的上表面的配合处为圆环面，d3为该圆环面的内径和外径的平均值；
[0076]
μ1为旋转支撑座8上端锥面与被锁紧件7下端球面配合位置的摩擦系数；
[0077]
μ2为旋转支撑座8下端螺旋锥面与外壳体13上端球面配合位置的摩擦系数；
[0078]
μ3为压紧衬套6下端平面与被锁紧件7上端平面配合接触面位置的摩擦系数；
[0079]
α为旋转支撑座8下端螺旋锥面与外壳体13上端球面配合位置螺旋线的当量螺纹牙角；一般情况下为预先给定值；
[0080]
β为旋转支撑座8上端锥面的锥角；锥角一般选45
°
，为空间锁紧领域常用的角度。
[0081]
实施例1：
[0082]
本发明的锁紧释放装置下部为一解锁触发组件，可采用记忆合金分瓣螺母或热刀分瓣螺母等方式实现，本实施例中采用的解锁触发组件为通用组件。上部为一套旋转回缩机构，该机构主要包括收纳罩1、锁紧螺母2、弹簧压盖3、球形垫片4、脱开弹簧5、压紧衬套6、被锁紧件7、旋转支撑座8、旋转弹簧9、锁紧杆11、回缩弹簧10、锁紧释放组件12和外壳体13。
[0083]
锁紧时，锁紧杆11拧入下端锁紧释放组件12中，在锁紧力作用下压紧弹簧压盖3、脱开弹簧5、压紧衬套6和被锁紧件7，被锁紧件7下端为球头结构，与旋转支撑座8上端的锥面配合(球-锥配合)，实现径向力承载(抗剪)，旋转支撑座8下端为螺旋球面，同样在锁紧力作用下，旋转支撑座8压紧外壳体13上端的螺旋锥面，实现螺旋球-锥配合。在实际应用中，被锁紧件7和外壳体13分别连接转台和卫星舱板。旋转支撑座8中心设置有花键槽(第二键槽)结构，并和压紧衬套6上的止动花键(如图9中的第二花键61)配合，压紧衬套6被锁紧力压紧在被锁紧件7上端面，同时在压紧衬套6与被锁紧件7上端面配合处喷涂高摩擦涂层(碳化钨涂层)，保证其能克服旋转支撑座8下端螺旋球锥配合面因正压力带来的转动力矩(旋转弹簧9的弹力相对于该转动力矩来说可忽略不计)，通过该结构及涂层设计，可保证在锁紧力作用下，旋转支撑座8能够不旋转并维持支撑状态。
[0084]
解锁时，锁紧释放组件12动作，锁紧力释放，压紧在压紧衬套6上的正压力消失，此时会发生两种可能情况：其一：若被锁紧件7的弹性变形恢复，球头自然弹起，与旋转支撑座8脱离接触，脱开弹簧5会首先将压紧衬套6和锁紧杆11向上弹出，解除旋转支撑座8的约束，旋转支撑座8会在旋转弹簧9和回缩弹簧11共同作用下转动，回缩到外壳体13收纳槽内部，完成解锁、避让动作。其二：当异常外力存在的情况下，当锁紧力释放后，若被锁紧7的弹性变形未能恢复，被锁紧件7上的球头还压紧旋转支撑座8，此时由于被锁紧件7下端与旋转支撑座8上端球-锥配合处存在摩擦阻力，仅靠旋转弹簧9无法克服该摩擦阻力拉动压紧旋转支撑座8的转动，所以本发明设计了旋转支撑座8与外壳体13的螺旋球-锥配合，为旋转支撑座8提供旋转动力，由于旋转支撑座8下部为螺旋球-锥配合，且旋转支撑座8外壁设有第一花键，旋转支撑座8会在压紧力驱动下发生旋转并回缩到外壳体13上的收纳槽(如图8的第一键槽131)内，同时压紧衬套6和锁紧杆11被脱开弹簧5弹出，完成解锁、避让动作；这里的异常外力指的是转台在力学或发射过程中，由于结构塑性变形或位移产生的异常正压力。在每一次锁紧前，都会有一次旋转弹簧9弹性力的恢复动作，具体操作是将旋转支撑座8扭一个角度后，用销子临时固定，待锁紧力施加后，再拔出该销子。
[0085]
实施例2：
[0086]
本实施例中，对前文所提出的螺旋升角及摩擦系数的计算公式进行示例说明：
[0087]
(1)螺旋升角计算
[0088]
分析几何关系知，旋转支撑座上端锥面和被锁紧件球头球面的接触曲线为一个圆，其直径为d1，而旋转支撑座下端螺旋球面和外壳螺旋锥面的接触曲线为一条圆柱螺旋线，螺旋线直径为d2，相关的参数见表1。
[0089]
表1配合螺旋相关参数
[0090]
参数名称数值螺纹牙型角α/
°
90摩擦系数μ20.05
上端接触圆直径d1/mm34下端螺旋线直径d2/mm44
[0091]
对旋转支撑座进行受力分析，其分别受到被锁紧件球头球面以及外壳螺旋锥面的正压力以及摩擦力，需要说明的是，如图10，在支撑座下端螺旋球面处，摩擦力在垂直纸面方向以及竖直方向上都有分量。
[0092]
参照螺纹牙受力分析方法，螺旋锥面和螺旋球面的当量摩擦角为：
[0093][0094]
可用图10所示的模型来分析螺旋面的自锁性能，列写垂直斜面方向上的受力平衡方程：
[0095][0096]
其中，f
n2
为旋转支撑座8和外壳体13接触面的法向正压力，fa为锁紧杆上的锁紧力。
[0097]
根据接触面上正压力与摩擦力之间的关系：
[0098]ff2
＝f
n2
tanρe[0099]
其中，f
f2
为旋转支撑座8和外壳体13接触面的摩擦力。
[0100]
正压力与摩擦力在水平方向上的合力即为轴向力作用下旋转支撑座螺旋面处的驱动力，根据上两式，解得：
[0101][0102]
在旋转支撑座刚好能旋转时，驱动力fq还需克服被锁紧件球头和旋转支撑座上端锥面的摩擦力，因此，列出旋转支撑座转动临界条件：
[0103]
d2fq≥d1μ1facosβ，本实施例中μ1＝0.05。
[0104]
即：使锁紧力释放后，如果被锁紧件上仍然存在一个异常压力时，仍然可以可靠打开需要满足条件：
[0105][0106]
求解上式可得临界螺旋升角考虑到回缩可靠性，实际设计中螺旋升角取为15
°
，驱动力矩裕度为3.36。
[0107]
(2)止转力矩计算
[0108]
根据上述设计，选择螺旋升角考虑预紧力为fa＝20kn则其驱动力为：
[0109]fq
＝9201n
[0110]
对应的接触圆和螺旋线直径d1＝34mm，d2＝44mm，则扣除旋转支撑座上端锥面和转台球头的摩擦力矩后，净驱动力矩为：
[0111]
tq＝d2f
q-d1fatanρe＝284.6nm
[0112]
压紧衬套和被锁紧件球头上端面的压紧力为20kn，接触圆环的中径d3＝25.5mm，碳化钨高摩擦涂层的摩擦系数暂时取0.5，则对应的阻力矩为：
[0113]
tz＝faμ3d3＝637.5nm
[0114]
通过上述计算可知，阻力矩远大于驱动力矩，止动阻力矩裕度为2.24，可以保证在锁紧状态下旋转支撑座不发生转动，可靠锁定。
[0115]
以上结合具体实施方式和范例性实例对本发明进行了详细说明，不过这些说明并不能理解为对本发明的限制。本领域技术人员理解，在不偏离本发明精神和范围的情况下，可以对本发明技术方案及其实施方式进行多种等价替换、修饰或改进，这些均落入本发明的范围内。本发明的保护范围以所附权利要求为准。
[0116]
本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

技术特征：
1.一种解锁和避让一体化锁紧释放装置，其特征在于，包括收纳罩(1)、弹簧压盖(3)、脱开弹簧(5)、被锁紧件(7)、旋转支撑座(8)、旋转弹簧(9)、锁紧杆(11)、锁紧释放组件(12)和外壳体(13)；被锁紧件(7)固定安装于收纳罩(1)下端；被锁紧件(7)下端为球头结构，旋转支撑座(8)上端为锥面结构；锁紧状态下，被锁紧件(7)下端压紧旋转支撑座(8)上端；解锁状态下，旋转支撑座(8)向下回缩，被锁紧件(7)下端与旋转支撑座(8)上端分离实现避让；外壳体(13)内壁设有第一键槽，旋转支撑座(8)外壁设有第一花键，旋转支撑座(8)下端为螺旋球面，外壳体(13)上端为螺旋锥面；锁紧状态下，第一键槽与第一花键为非对齐状态，旋转支撑座(8)下端压紧于外壳体(13)上端，旋转弹簧(9)位于旋转支撑座(8)下端外壁与外壳体(13)上端内壁之间，为压缩状态；解锁状态时，正常情况下被锁紧件(7)不再压紧旋转支撑座(8)上端，旋转弹簧(9)对旋转支撑座(8)提供旋转驱动力；异常情况下被锁紧件(7)受到异常外力仍压紧旋转支撑座(8)上端，异常外力在旋转支撑座(8)下端与外壳体(13)上端接触处转换为对旋转支撑座(8)的旋转驱动力，旋转支撑座(8)在旋转驱动力的作用下相对于外壳体(13)转动，第一键槽与第一花键对齐后，旋转支撑座(8)向下回缩进入外壳体(13)内部，外壳体(13)为上端开口的中空壳体，锁紧释放组件(12)置于外壳体(13)内部；锁紧释放组件(12)用于锁紧或释放锁紧杆(11)下端；锁紧杆(11)上端安装弹簧压盖(3)，弹簧压盖(3)位于被锁紧件(7)上方，脱开弹簧(5)设于弹簧压盖(3)和被锁紧件(7)之间；锁紧释放组件(12)锁紧锁紧杆(11)下端时为锁紧状态，弹簧压盖(3)依次下压脱开弹簧(5)、被锁紧件(7)、旋转支撑座(8)和外壳体(13)；锁紧释放组件(12)释放锁紧杆(11)下端时为解锁状态，脱开弹簧(5)驱动锁紧杆(11)向上进入收纳罩(1)内部。2.根据权利要求1所述的一种解锁和避让一体化锁紧释放装置，其特征在于，旋转弹簧(9)固定安装于外壳体(13)上端。3.根据权利要求1所述的一种解锁和避让一体化锁紧释放装置，其特征在于，旋转支撑座(8)下端设有向下延伸至外壳体(13)内部并向外壳体(13)内壁弯曲的l型结构；回缩弹簧(10)的上端面和下端面分别与外壳体(13)内壁和l型结构接触，锁紧状态下，回缩弹簧(10)为压缩状态，解锁状态下，回缩弹簧(10)下拉旋转支撑座(8)，使旋转支撑座(8)向下回缩进入外壳体(13)内部。4.根据权利要求1所述的一种解锁和避让一体化锁紧释放装置，其特征在于，还包括压紧衬套(6)；压紧衬套(6)套于锁紧杆(11)外部；压紧衬套(6)上端与弹簧压盖(3)固定连接；压紧衬套(6)为正t型结构，锁紧状态下，正t型结构的头部下表面压紧于被锁紧件(7)的上表面，正t型结构的头部下表面与被锁紧件(7)的上表面的配合处喷涂高摩擦涂层，高摩擦涂层的摩擦系数为0.6～0.8。；正t型结构的尾部依次穿过被锁紧件(7)和旋转支撑座(8)的中心，压紧衬套(6)外壁设有第二花键，旋转支撑座(8)中心设有第二键槽，通过第二花键和第二键槽的配合实现对旋转支撑座(8)的转动限位。
5.根据权利要求1所述的一种解锁和避让一体化锁紧释放装置，其特征在于，还包括锁紧螺母(2)；锁紧螺母(2)安装于锁紧杆(11)上端，用于对弹簧压盖(3)施加压紧力。6.根据权利要求4所述的一种解锁和避让一体化锁紧释放装置，其特征在于，压紧衬套(6)与锁紧杆(11)之间设有球形垫片(4)，实现对不同轴度的自动适应。7.根据权利要求1所述的一种解锁和避让一体化锁紧释放装置，其特征在于，旋转支撑座(8)下端与外壳体(13)上端的接触曲线为螺旋线，半径为d2，螺旋升角为旋转支撑座(8)上端与被锁紧件(7)下端的接触曲线为圆，半径为d1；螺旋升角按照如下公式确定：其中，a＝d2，c＝d1·
μ1·
cosβ；μ1为旋转支撑座(8)上端与被锁紧件(7)下端配合位置的摩擦系数；μ2为旋转支撑座(8)下端与外壳体(13)上端配合位置的摩擦系数；α为螺旋线的当量螺纹牙角；β为旋转支撑座(8)上端锥面的锥角。8.根据权利要求4所述的一种解锁和避让一体化锁紧释放装置，其特征在于，旋转支撑座(8)下端与外壳体(13)上端的接触曲线为螺旋线，半径为d2，螺旋升角为旋转支撑座(8)上端与被锁紧件(7)下端的接触曲线为圆，半径为d1；高摩擦涂层的摩擦系数μ3满足如下公式：其中，a＝d2，c＝d1·
μ1·
cosβ，d＝d3·
μ3·
cosβ；μ1为旋转支撑座(8)上端与被锁紧件(7)下端配合位置的摩擦系数；μ2为旋转支撑座(8)下端与外壳体(13)上端配合位置的摩擦系数；α为螺旋线的当量螺纹牙角；β为旋转支撑座(8)上端锥面的锥角；正t型结构的压紧衬套(6)的头部下表面与被锁紧件(7)的上表面的配合处为圆环面，d3为该圆环面的内径和外径的平均值。9.根据权利要求1所述的一种解锁和避让一体化锁紧释放装置，其特征在于，旋转支撑座(8)上端和下端均涂覆二硫化钼固体润滑膜。10.根据权利要求1-9任一项所述的一种解锁和避让一体化锁紧释放装置的工作方法，其特征在于，包括：锁紧状态：锁紧释放组件(12)锁紧锁紧杆(11)下端，弹簧压盖(3)依次下压脱开弹簧(5)、被锁紧件(7)、旋转支撑座(8)和外壳体(13)；外壳体(13)的第一键槽和旋转支撑座(8)的第一花键为非对齐状态，旋转支撑座(8)下端压紧于外壳体(13)上端；被锁紧件(7)下端压紧旋转支撑座(8)上端；解锁状态：锁紧释放组件(12)释放锁紧杆(11)下端；弹簧压盖(3)在脱开弹簧(5)的作用下带动锁紧杆(11)向上进入收纳罩(1)内部；
正常情况下被锁紧件(7)不再受到外力作用，旋转支撑座(8)在旋转弹簧(9)作用下相对于外壳体(13)转动，第一键槽与第一花键对齐后，旋转支撑座(8)向下回缩进入外壳体(13)内部，实现锁紧件(7)与旋转支撑座(8)的分离避让；异常情况下被锁紧件(7)在异常外力作用下仍然压紧旋转支撑座(8)，异常外力在旋转支撑座(8)下端与外壳体(13)上端接触处转换为对旋转支撑座(8)的旋转驱动力，旋转支撑座(8)在旋转驱动力作用下相对于外壳体(13)转动，第一键槽与第一花键对齐后，旋转支撑座(8)向下回缩进入外壳体(13)内部，实现锁紧件(7)与旋转支撑座(8)的分离避让。

技术总结
本发明公开了一种解锁和避让一体化锁紧释放装置，包括收纳罩、弹簧压盖、脱开弹簧、被锁紧件、旋转支撑座、锁紧杆、锁紧释放组件和外壳体。本发明还公开了上述锁紧释放装置的工作方法，锁紧状态下锁紧杆下端锁紧，旋转支撑座下端压紧于外壳体上端，被锁紧件下端压紧旋转支撑座上端；解锁时，锁紧杆下端释放；当被锁紧件未受到外力，旋转支撑座在旋转弹簧和回缩弹簧作用下相对于外壳体转动并回缩，实现锁紧件与旋转支撑座的分离避让；当被锁紧件在外力作用下仍然压紧旋转支撑座，旋转支撑座在外力的驱动作用下相对于外壳体转动，同样可以实现锁紧件与旋转支撑座的分离避让。本发明增加了异常受压情况下的解锁和避让功能，提高了系统的可靠性。可靠性。可靠性。


技术研发人员：蒋俊 于国庆 周元子 张强 刘继奎 罗天巡 刘鑫 叶壮 高卫青 马海龙 邵超 朱林林 崔庆龙 任彬 吕文华
受保护的技术使用者：北京控制工程研究所
技术研发日：2023.03.30
技术公布日：2023/6/7