一种能实现阻尼和锁定功能的鼓式铰链机构技术领域
本发明涉及航天分离技术领域，具体涉及一种能实现阻尼和锁定功能的鼓
式铰链机构。
背景技术
栅格翼作为一种特殊的气动面形式，以其效率高、质量轻、折叠后占用空
间小等优势常用于导弹和运载火箭的飞行控制。
栅格翼与导弹或运载火箭之间一般采用铰链连接。导弹或运载火箭贮存时，
栅格翼通过铰链折叠并贴紧导弹或运载火箭的外壁，以便节省空间。在导弹或
运载火箭飞行时，栅格翼绕铰链迅速展开，为飞行提供控制力矩。
栅格翼一般依靠导弹或运载火箭的飞行气动力展开。栅格翼展开过程中受
气动力的持续作用，且气动力随着展开角度增大而逐渐增大。气动力的作用使
栅格翼展开到位时具有很大动能，栅格翼停止转动瞬间会对导弹或运载火箭结
构造成巨大的冲击，该冲击对导弹或运载火箭内部仪器设备造成较大损害，影
响后续飞行。同时栅格翼展开到位于结构碰撞停止后在巨大冲击下会产生反弹，
这不利于栅格翼对导弹或运载火箭的飞行控制。现有栅格翼铰链仅能为栅格翼
提供转轴，无法解决上述问题。
发明内容
本发明的目的是解决现有栅格翼铰链无法解决栅格翼展开过程中存在展开
到位冲击过大和展开到位后反弹问题，提供一种通过内部机构能够在栅格翼展
开过程提供逐渐增大的阻尼转矩，防止栅格翼展开到位后产生较大冲击，并可
在栅格翼展开到位后锁定栅格翼，防止栅格翼反弹的能实现阻尼和锁定功能的
鼓式铰链机构。
本发明是这样实现的：
一种能实现阻尼和锁定功能的鼓式铰链机构，包括支撑及限位部件、阻尼
加载部件和锁定部件；其中，阻尼加载部件位于支撑及限位部件内部，与支撑
及限位部件接触；锁定部件位于阻尼加载部件和支撑及限位部件的右侧，与阻
尼加载部件固定连接；支撑及限位部件用于连接火箭结构和栅格翼，同时限制
阻尼加载部件和锁定部件的运动；阻尼加载部件用于为栅格翼的转动提供阻尼
转矩；锁定部件用于在栅格翼展开到位后锁定栅格翼。
如上所述的支撑及限位部件包括支座、左端盖和右端盖；支座为带有底座
的筒状结构，底座上有六个圆孔，支座通过六个圆孔与火箭结构固定连接；支
座筒状结构的内壁为偏心孔结构，沿内壁周向上形成两个沿筒状结构中心对称
的楔形内腔；支座用于连接火箭结构和栅格翼，并为阻尼加载部件的转动提供
支撑；左端盖整体为环形结构，在环形结构上均布有安装孔，左端盖通过安装
孔固定连接在支座左端；右端盖整体为环形结构，分为内外两环，外环厚度大
于内环厚度，在外环上均布有安装孔，在内环上设置有两个沿圆环中心对称的
定位凸台，在内环上靠近定位凸台的位置设置有两个沿圆环中心对称的定位孔，
右端盖通过安装孔固定连接在支座右端；左端盖和右端盖共同用于限制阻尼加
载部件的左右运动，右端盖还用于对锁定部件起限位作用。
如上所述的阻尼加载部件包括芯轴、摩擦片、转轴和弹性元件；芯轴为圆
柱体形结构，在圆柱面上开有两个沿圆柱轴线中心对称分布的凹槽，每个凹槽
内各有一个销孔，销孔沿圆柱面长度方向布置，每个凹槽底部各开有一个沿圆
柱中心对称分布的深槽；芯轴主体部分位于支座的偏心孔内部，与偏心孔同轴；
芯轴主体部分的左右两端各有一个方形凸台，两个凸台均伸出偏心孔外部；芯
轴左端的凸台与法兰的方形凹槽固定连接，栅格翼固定连接在法兰上，栅格翼
通过法兰带动芯轴转动；芯轴右端的凸台与锁定部件固定连接；摩擦片为弧面
形结构，在弧面形结构的直边上设置有一个沿弧面结构长度方向上的通孔；摩
擦片共有两个，分别通过两个转轴固定在芯轴的销孔上，摩擦片与芯轴活动连
接，以转轴为中心旋转；摩擦片的外圆弧面与支座筒状结构的内壁相接触；摩
擦片用于提供芯轴转动的摩擦阻力；弹性元件共有两个，分别安装在芯轴的两
个深槽中，弹性元件的一端与深槽底面相接触，另一端与摩擦片的内圆弧面接
触；弹性元件用于提供摩擦片对支座加载的正压力。
如上所述的弹性元件采用橡胶或弹簧实现。
如上所述的锁定部件包括定位块、定位销和弹簧；定位块中心为圆形，上
下两端各伸出一段长方形结构，定位块的长度与右端盖外环的内径相匹配，定
位块的左侧端面与右端盖的内环表面相接触；定位块的中心开有一个长方形槽，
定位块通过长方形槽与芯轴右端的凸台固定连接；定位块的两段长方形结构上
各设置有一个深孔，两个深孔圆心的距离与右端盖两个定位孔圆心的距离相等，
深孔的直径与定位孔的直径相等；定位销和弹簧各有两个，一个定位销和一个
弹簧为一组，共有两组，每组分别安装到两个深孔内，弹簧位于深孔底部，处
于压缩状态，定位销位于弹簧的上方，定位销一端与弹簧相接触，另一端与右
端盖的内环相接触；定位块用于固定定位销和弹簧；定位块、定位销和弹簧(10)
共同作用，实现对芯轴的转动定位。
本发明的有益效果是：
本发明包括支撑及限位部件、阻尼加载部件和锁定部件，不但能够为栅格
翼转动提供逐渐增大的阻尼转矩，防止栅格翼转动速度过大，有效减小栅格翼
展开到位后产生的冲击，避免对仪器设备造成损伤，而且能够在栅格翼展开到
位后迅速锁定栅格翼，使栅格翼不发生反弹，从而保证栅格翼对火箭的飞行控
制能力，还可通过简单调整弹性元件调整栅格翼的阻尼转矩，从而应对不同气
动力下栅格翼展开的要求。本发明对栅格翼等翼面和舵面展开机构设计以及其
它折叠展开结构设计具有重要的积极作用。
附图说明
图1是本发明的一种能实现阻尼和锁定功能的鼓式铰链机构的结构示意图；
图2是本发明的阻尼加载部件的第一工作状态结构原理图；
图3是本发明的阻尼加载部件的第二工作状态结构原理图；
图4是本发明的锁定部件结构示意图。
其中：1.支座，2.芯轴，3.摩擦片，4.转轴，5.弹性元件，6.左端盖，7.右端
盖，8.定位块，9.定位销，10.弹簧，11.火箭结构，12.栅格翼，13.法兰。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行进一步描述。
一种能实现阻尼和锁定功能的鼓式铰链机构，包括支撑及限位部件、阻尼
加载部件和锁定部件。其中，阻尼加载部件位于支撑及限位部件内部，与支撑
及限位部件接触；锁定部件位于阻尼加载部件和支撑及限位部件的右侧，与阻
尼加载部件固定连接。支撑及限位部件用于连接火箭结构11和栅格翼12，同时
限制阻尼加载部件和锁定部件的运动；阻尼加载部件用于为栅格翼12的转动提
供阻尼转矩；锁定部件用于在栅格翼12展开到位后锁定栅格翼12。
如图1所示，支撑及限位部件包括支座1、左端盖6和右端盖7。支座1为
带有底座的筒状结构，底座上有六个圆孔，支座1通过六个圆孔与火箭结构11
固定连接；支座1筒状结构的内壁为偏心孔结构，沿内壁周向上形成两个沿筒
状结构中心对称的楔形内腔。支座1用于连接火箭结构11和栅格翼12，并为阻
尼加载部件的转动提供支撑。左端盖6整体为环形结构，在环形结构上均布有
安装孔，左端盖6通过安装孔固定连接在支座1左端。右端盖7整体为环形结
构，分为内外两环，外环厚度大于内环厚度，在外环上均布有安装孔，在内环
上设置有两个沿圆环中心对称的定位凸台，在内环上靠近定位凸台的位置设置
有两个沿圆环中心对称的定位孔，右端盖7通过安装孔固定连接在支座1右端。
左端盖6和右端盖7共同用于限制阻尼加载部件的左右运动，右端盖7还用于
对锁定部件起限位作用。
如图1、图2和图3所示，阻尼加载部件包括芯轴2、摩擦片3、转轴4和
弹性元件5。芯轴2为圆柱体形结构，在圆柱面上开有两个沿圆柱轴线中心对称
分布的凹槽，每个凹槽内各有一个销孔，销孔沿圆柱面长度方向布置，每个凹
槽底部各开有一个沿圆柱中心对称分布的深槽。芯轴2主体部分位于支座1的
偏心孔内部，与偏心孔同轴。芯轴2主体部分的左右两端各有一个方形凸台，
两个凸台均伸出偏心孔外部。芯轴2左端的凸台与法兰13的方形凹槽固定连接，
栅格翼12固定连接在法兰13上，栅格翼12通过法兰13带动芯轴2转动；芯
轴2右端的凸台与锁定部件固定连接。摩擦片3为弧面形结构，在弧面形结构
的直边上设置有一个沿弧面结构长度方向上的通孔。摩擦片3共有两个，分别
通过两个转轴4固定在芯轴2的销孔上，摩擦片3与芯轴2活动连接，以转轴4
为中心旋转。摩擦片3的外圆弧面与支座1筒状结构的内壁相接触。摩擦片3
用于提供芯轴2转动的摩擦阻力。弹性元件5共有两个，分别安装在芯轴2的
两个深槽中，弹性元件5的一端与深槽底面相接触，另一端与摩擦片3的内圆
弧面接触。弹性元件5采用橡胶或弹簧实现。弹性元件5用于提供摩擦片3对
支座1加载的正压力。
如图4所示，锁定部件包括定位块8、定位销9和弹簧10。定位块8中心
为圆形，上下两端各伸出一段长方形结构，定位块8的长度与右端盖7外环的
内径相匹配，定位块8的左侧端面与右端盖7的内环表面相接触。定位块8的
中心开有一个长方形槽，定位块8通过长方形槽与芯轴2右端的凸台固定连接。
定位块8的两段长方形结构上各设置有一个深孔，两个深孔圆心的距离与右端
盖7两个定位孔圆心的距离相等，深孔的直径与定位孔的直径相等。定位销9
和弹簧10各有两个，一个定位销9和一个弹簧10为一组，共有两组，每组分
别安装到两个深孔内，弹簧10位于深孔底部，处于压缩状态，定位销9位于弹
簧10的上方，定位销9一端与弹簧相接触，另一端与右端盖7的内环相接触。
定位块8用于固定定位销9和弹簧10。定位块8、定位销9和弹簧10共同作用，
实现对芯轴2的转动定位。
本发明的工作原理如下：
初始状态下，栅格翼12展开前与火箭结构11贴紧。火箭发射后，栅格翼
12在气动力作用下开始展开，栅格翼12带动芯轴2转动，芯轴2带动两个摩擦
片3转动。在转动过程中，摩擦片3在支座1内壁的作用下绕两个转轴4向芯
轴2内侧摆动，两片摩擦片3摆动过程中挤压弹性元件5，使弹性元件5发生弹
性变形产生径向弹性力，从而在摩擦片3与支座1内壁之间产生周向摩擦力。
该摩擦力作用在芯轴2上能够产生与芯轴2转动方向相反的摩擦力矩，阻止芯
轴2的转动。随着栅格翼12带动芯轴2转角增加，摩擦片3与支座1内壁之间
的接触面积逐渐增大，弹性元件5的弹性变形逐渐增加，产生的径向弹性力逐
渐增大，从而使摩擦片3与支座1之间的摩擦力逐渐增大，限制芯轴2的转动。
当栅格翼12带动芯轴2旋转到位后，安装在芯轴2末端的定位块8与右端盖7
上的两个定位凸台接触，阻止芯轴2继续转动，从而使栅格翼12停止转动。在
芯轴2旋转到位前，安装在定位块8内的两个定位销9一直与右端盖7滑动接
触，使压簧10处于压缩状态。当芯轴2旋转到位后，栅格翼12完全展开，两
个定位销9在弹簧10的作用下向外弹出，落入右端盖7的两个定位孔中，使芯
轴2与支座1之间不再发生转动，从而实现对展开后的栅格翼12的定位作用。
本发明包括支撑及限位部件、阻尼加载部件和锁定部件，不但能为栅格翼
12转动提供逐渐增大的阻尼转矩，降低栅格翼12转动速度，有效减小栅格翼
12展开到位后产生的冲击，避免对仪器设备造成损伤，而且能在栅格翼12展开
到位后迅速锁定栅格翼12，使栅格翼12不发生反弹，从而保证栅格翼12对火
箭的飞行控制能力，还可通过简单调整弹性元件5调整栅格翼12的阻尼转矩，
从而应对不同气动力下栅格翼12展开的要求。本发明对栅格翼12等翼面和舵
面展开机构设计以及其它折叠展开结构设计具有积极作用。