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申请/专利权人：中国科学院西安光学精密机械研究所

摘要：为减少刷丝束制备难度、提高刷丝束产品的质量，本发明提供了一种用于刷丝束产品制备的导电滑环刷丝束套管缩紧装置，主要包括刷丝束套管和弹性缩紧压头；利用刷丝束套管局部变形消除刷丝束套管与刷丝之间的间隙，从而形成一定的缩紧力，保证刷丝与刷丝束套管稳定结合，且不会对刷丝造成损伤，保障了刷丝束的可靠性；通过弹性缩紧压头实现各夹紧触点的角度分布均匀，保证了套管缩紧点与管刷间隙精确吻合，从而保证缩紧时刷丝束套管和每根刷丝受力均匀，避免引起刷丝变形与翘曲。发明能够减少刷丝束制备难度、提高刷丝束产品的质量。

主权项：1.导电滑环刷丝束套管缩紧装置，其特征在于：包括支座、弧槽驱动盘和两个驱动拉杆；支座包括底盘和上部圆柱；上部圆柱的端面上设置有多个沿同一圆周均匀布设的径向滑槽；每个径向滑槽的槽底中部均设置有底部通孔，所有底部通孔均布于同一圆周上；上部圆柱的侧壁上沿径向开设有两个驱动拉杆安装孔一；支座的底部设置有环形槽，所述环形槽中心轴线与所述上部圆柱的中心轴线重合；弧槽驱动盘为中空柱状，通过驱动盘压盖限制在所述环形槽内且能在所述环形槽内旋转；弧槽驱动盘的一个端面上开设有多个沿同一圆周均匀分布的偏心弧槽，所述偏心弧槽的数量和位置与所述径向滑槽相对应；弧槽驱动盘的侧壁上沿径向开设有与所述两个驱动拉杆安装孔一相对应的两个驱动拉杆安装孔二；所述两个驱动拉杆的头部分别穿过所述两个驱动拉杆安装孔一后，插入并固定在所述两个驱动拉杆安装孔二内；在所述上部圆柱上端安装有滑块压盖，滑块压盖与支座在所述径向滑槽处形成多个半封闭的滑槽腔体；每个滑槽腔体内均安装有压紧滑块，压紧滑块仅能在滑槽腔体内沿径向运动；压紧滑块包括滑块本体和导柱，滑块本体位于所述径向滑槽内，导柱穿过径向滑槽的底部通孔后插入所述偏心弧槽内；所述上部圆柱的顶部中心还设置有弹性缩紧夹头安装孔；所述弹性缩紧夹头安装孔内安装有弹性缩紧夹头；所述弹性缩紧夹头为筒状，其上部伸出弹性缩紧夹头安装孔并与所述滑块本体的侧壁接触；弹性缩紧夹头的上部内壁具有多个夹紧触点弹性缩紧夹头内设有刷丝束套管保持器，刷丝束套管保持器上部用于夹持待缩紧的刷丝束套管，刷丝束套管保持器下部与弹性缩紧夹头下部固定连接；所述刷丝束套管与压紧滑块之间设置限位块，所述压紧滑块的滑块本体上部设置有与所述限位块相配合的限位台阶。

全文数据：导电滑环刷丝束套管缩紧装置技术领域本发明属于精密导电滑环生产领域，涉及一种导电滑环刷丝束套管缩紧装置。背景技术导电滑环是实现连续旋转运动装备间功率或信号传输的部件，刷丝束结构形式的配对副因其具有触点多、压力小、摩擦力矩小、磨损率小和电传输性能稳定等特点，在航天、航空、航海及地面的精密设备导电滑环中有着越来越广泛的应用。刷丝束通常由数根刷丝和套管组成，刷丝束的质量直接决定导电滑环的可靠性，而刷丝束套管缩紧是刷丝束产品制备的关键环节。目前，刷丝束制备常用方法有两种：一是热装法，将套管加热至一定的温度，使其内孔尺寸发生热胀效应，然后将准备好的刷丝整理成束状，插入套管，待套管冷却后，内孔收缩，与刷丝间形成一定压力和摩擦力，完成刷丝束制备。刷丝束套管材料通常为黄铜，由于其直径通常为1mm左右，壁厚通常为0.2mm左右，尺寸较小，其膨胀尺寸有限，同时由于管壁薄、体积小，其热容较小，极易冷却，热装过程要求苛刻，废品率较高废品主要体现在刷丝与套管结合不稳定、刷丝受损、刷丝变形与翘曲等方面；第二种方法为环压式缩紧方法，将多根刷丝整理成束装入套管，利用直径小于套管外径圆形钳口挤压套管，使套管发生塑性变形，与刷丝间形成一定压力和摩擦力，完成刷丝束制备，此种方法套管周向均匀受力和变形，套管变形时会挤压内部刷丝，对部分刷丝造成一定的损伤，同时会引起刷丝翘曲变形，严重影响刷丝束产品的质量。发明内容为减少刷丝束制备难度、提高刷丝束产品的质量，本发明提供了一种用于刷丝束产品制备的导电滑环刷丝束套管缩紧装置，以实现导电滑环刷丝束套管稳定可靠缩紧，提高刷丝束产品生产质量。本发明的技术方案：导电滑环刷丝束套管缩紧装置，其特殊之处在于：包括支座、弧槽驱动盘和两个驱动拉杆；支座包括底盘和上部圆柱；上部圆柱的端面上设置有多个沿同一圆周均匀布设的径向滑槽；每个径向滑槽的槽底中部均设置有底部通孔，所有底部通孔均布于同一圆周上；上部圆柱的侧壁上沿径向开设有两个驱动拉杆安装孔一；支座的底部设置有环形槽，所述环形槽中心轴线与所述上部圆柱的中心轴线重合；弧槽驱动盘为中空柱状，通过驱动盘压盖限制在所述环形槽内且能在所述环形槽内旋转；弧槽驱动盘的一个端面上开设有多个沿同一圆周均匀分布的偏心弧槽，所述偏心弧槽的数量和位置与所述径向滑槽相对应；弧槽驱动盘的侧壁上沿径向开设有与所述两个驱动拉杆安装孔一相对应的两个驱动拉杆安装孔二；所述两个驱动拉杆的头部分别穿过所述两个驱动拉杆安装孔一后，插入并固定在所述两个驱动拉杆安装孔二内；在所述上部圆柱上端安装有滑块压盖，滑块压盖与支座在所述径向滑槽处形成多个半封闭的滑槽腔体；每个滑槽腔体内均安装有压紧滑块，压紧滑块仅能在滑槽腔体内沿径向运动；压紧滑块包括滑块本体和导柱，滑块本体位于所述径向滑槽内，导柱穿过径向滑槽的底部通孔后插入所述偏心弧槽内；所述上部圆柱的顶部中心还设置有弹性缩紧夹头安装孔；所述弹性缩紧夹头安装孔内安装有弹性缩紧夹头；所述弹性缩紧夹头为筒状，其上部伸出弹性缩紧夹头安装孔并与所述滑块本体的侧壁接触；弹性缩紧夹头的上部内壁具有多个夹紧触点弹性缩紧夹头内设有刷丝束套管保持器，刷丝束套管保持器上部用于夹持待缩紧的刷丝束套管，刷丝束套管保持器下部与弹性缩紧夹头下部固定连接；所述刷丝束套管与压紧滑块之间设置限位块，所述压紧滑块的滑块本体上部设置有与所述限位块相配合的限位台阶。进一步地，所述滑块本体与径向滑槽的配合间隙为0.01mm～0.02mm。进一步地，弧槽驱动盘的内孔与所述环形槽的配合间隙为0.005mm～0.012mm。进一步地，驱动盘压盖与弧槽驱动盘之间的间隙为0.03mm～0.06mm。进一步地，两个驱动拉杆安装孔二的中心轴线重合。进一步地，刷丝束套管保持器下部与弹性缩紧夹头下部通过螺纹副连接。进一步地，所述夹紧触点均布在弹性缩紧夹头的上部内壁。进一步地，弹性缩紧夹头通过高度调整压盖支撑于弹性缩紧夹头安装孔内；高度调整压盖的顶部设置有定位凸起，弹性缩紧夹头的底部设置有与所述定位凸起匹配的定位卡扣。进一步地，弹性缩紧夹头的下部侧壁沿周向均匀设置有用于减小根部应力集中的多个圆孔。本发明的有益效果：1、本发明利用刷丝束套管局部变形消除刷丝束套管与刷丝之间的间隙，从而形成一定的缩紧力，保证刷丝与刷丝束套管稳定结合，且不会对刷丝造成损伤，保障了刷丝束的可靠性。2、本发明采用的弹性缩紧压头可通过精密加工实现各夹紧触点的角度分布均匀，保证了套管缩紧点与管刷间隙精确吻合，从而保证缩紧时刷丝束套管和每根刷丝受力均匀，避免引起刷丝变形与翘曲。3、本发明采用了弧槽滑块压紧机构，利用在弧槽驱动盘上均匀分布的偏心弧槽与滑块的导柱之间相对运动，将驱动拉杆的切向位移转化为压紧滑块的径向位移，同时将驱动拉杆施加的切向力放大后，转化为压紧滑块的径向压力，从而实现以较小的压力推动驱动拉杆，即可将较大的压力沿径向施加到弹性缩紧夹头上，完成刷丝束套管缩紧动作，整个过程操作简单。4、成型后的刷丝束作为接触导电元件，因刷丝较细，不可清洗，刷丝束制作过程中应避免对产品造成污染，本发明采用弧槽滑块压紧机构和弹性缩紧夹头分体设计的结构形式，与刷丝束套管直接接触的弹性缩紧夹头受压紧滑块挤压收缩后靠自身弹性复位，无其他驱动元件，无需油脂润滑处理，方便拆卸和清洗，从而保证了刷丝束成型过程中清洁。附图说明图1为本发明实施例的主视图。图2为本发明实施例的剖视图。图3为本发明实施例中支座的示意图，a、b为不同视角的示意图。图4为本发明实施例中弧槽驱动盘的示意图。图5为本发明实施例中弹性缩紧压头的示意图。图6为本发明实施例中压紧滑块的示意图。图7为本发明实施例中高度调整压盖的示意图。图8为刷丝束组件包括刷丝束、刷丝束套管结构示意图，其中a为侧视图，b为俯视图。图9为本发明实施例对刷丝束套管进行缩紧前状态示意图，其中a为刷丝束组件，b为a所示刷丝束组件与弹性缩紧夹头的装配关系示意图。图10为本发明实施例对刷丝束套管进行缩紧后状态示意图，其中a为刷丝束组件，b为a所示刷丝束组件与弹性缩紧夹头的装配关系示意图。图11为本发明实施例对刷丝束套管缩紧受力有限元分析变形云图。图中标号：1-支座；11-底盘；12-上部圆柱；13-固定安装孔；14-径向滑槽；141-底部通孔；15-弹性缩紧夹头安装孔；16-驱动拉杆安装孔一；2-弧槽驱动盘；21-偏心弧槽；22-驱动拉杆安装孔二；3-压紧滑块；31-滑块本体；311-限位台阶；32-导柱；4-滑块压盖；5-弹性缩紧夹头；51-夹紧触点；52-圆孔；6-刷丝束套管保持器；7-刷丝束套管；8-限位块；9-高度调整压盖；10-驱动盘压盖；110-驱动拉杆。具体实施方式下面结合附图对本发明作进一步说明。参见图1-6，本发明的导电滑环刷丝束套管缩紧装置包括支座1、弧槽驱动盘2、压紧滑块3、滑块压盖4、弹性缩紧夹头5、刷丝束套管保持器6、限位块8、高度调整压盖9、驱动盘压盖10和驱动拉杆110。支座1是整个导电滑环刷丝束套管缩紧装置的基础，如图3所示，支座1包括底盘11和上部圆柱12；底盘11直径大于上部圆柱12的直径，底盘11上沿圆周设置有多个固定安装孔13，用于固定整个导电滑环刷丝束套管缩紧装置；上部圆柱12的上端面上设置有多个相同的、沿同一圆周均布的径向滑槽14径向滑槽的深度沿上部圆柱12的轴向延伸，长度沿上部圆柱12的径向延伸；每个径向滑槽14槽底中部均设置有底部通孔141；所有底部通孔141大小相同，并均匀分布在同一圆周上；上部圆柱12的侧壁上沿径向开设有两个驱动拉杆安装孔一16；支座1底部设置有用于安装弧槽驱动盘2的环形槽，且环形槽中心轴线与上部圆柱12的中心轴线重合；支座1顶部中心设置有弹性缩紧夹头安装孔15，弹性缩紧夹头安装孔15的中心轴线与上部圆柱12的中心轴线重合；弹性缩紧夹头安装孔15的孔径小于径向滑槽14内侧所在圆的直径，即弹性缩紧夹头安装孔15位于径向滑槽14内侧所在圆的区域内。如图4所示，弧槽驱动盘2为中空柱状结构；弧槽驱动盘2的一个端面上开设有多个沿同一圆周均匀分布的偏心弧槽21偏心弧槽的“偏心”是指弧槽的几何中心与弧槽驱动盘的几何中心不重合，偏心弧槽21的数量和位置与支座1上的径向滑槽14相匹配；弧槽驱动盘2的侧壁上沿径向开设有与所述两个驱动拉杆安装孔一16相对应的两个驱动拉杆安装孔二22，这两个驱动拉杆安装孔二22的中心轴线重合；依次将弧槽驱动盘2和驱动盘压盖10从支座1底部装入，利用驱动盘压盖10将弧槽驱动盘2限制在支座1内，弧槽驱动盘2的内孔与支座1环形槽的配合间隙为0.005mm～0.012mm，从而保证弧槽驱动盘2能够绕支座1的中心轴线精密旋转；同时，通过修配驱动盘压盖10的轴向尺寸，使驱动盘压盖与弧槽驱动盘2之间的间隙约0.03mm～0.06mm，保证驱动盘压盖10在支座1内既可以灵活旋转，又不发生明显轴向窜动。驱动拉杆110是整个导电滑环刷丝束套管缩紧装置的驱动力来源，两个驱动拉杆110的头部分别穿过所述两个驱动拉杆安装孔一16后，插入弧槽驱动盘2侧壁上的两个驱动拉杆安装孔二22内，通过其头部螺纹与弧槽驱动盘2在驱动拉杆安装孔二22处固定连接；装配后，两根驱动拉杆110相对于弧槽驱动盘2的中心轴线对称设置，保证了施加在弧槽驱动盘2的力均匀分布；转动驱动拉杆110使其在一定范围内运动，可带动弧槽驱动盘2在支座1内转动。滑块压盖4安装在支座1的上端面，与支座1在径向滑槽处形成半封闭的滑槽腔体；每个滑槽腔体内均安装有一个压紧滑块3，压紧滑块3仅能在滑槽腔体内沿径向在一定范围内运动；压紧滑块3包括滑块本体31和导柱32，滑块本体31位于支座1的径向滑槽内，导柱32穿过径向滑槽的底部通孔后插入弧槽驱动盘2的偏心弧槽21内；弹性缩紧夹头5是整个导电滑环刷丝束套管缩紧装置的终端执行机构，安装在支座1的弹性缩紧夹头安装孔15内，底部由高度调整压盖9支撑；弹性缩紧夹头5底部设置有定位卡扣，用于和高度调整压盖9顶部的定位凸起本实施例为定位棱锥，如图7所示配合，实现弹性缩紧夹头5的周向定位，保证弹性缩紧夹头5位置唯一且不发生旋转。弹性缩紧夹头5上部伸出弹性缩紧夹头安装孔15并与压紧滑块3侧壁接触；如图5所示，弹性缩紧夹头5为筒状，其上部内壁具有多个均布的夹紧触点51，下部侧壁开设有多个均布的圆孔52，用于减小根部应力集中；将内部装有刷丝的刷丝束套管7通过刷丝束套管保持器6固定在弹性缩紧夹头5内，弹性缩紧夹头5的夹紧触点51与刷丝束套管7直接接触；刷丝束套管保持器6用于夹持刷丝束套管7，刷丝束套管保持器6与弹性缩紧夹头5下部通过螺纹副连接，螺纹副也可以调节刷丝束套管7的高度，从而根据需求调整刷丝束套管7缩紧点的位置。本发明原理：转动驱动拉杆110使其在一定范围内运动，可带动弧槽驱动盘2在支座1内转动；弧槽驱动盘2和压紧滑块3构成弧槽滑块压紧机构，是整个导电滑环刷丝束套管缩紧装置压力传递和放大的核心部件，利用在弧槽驱动盘2上均匀分布的偏心弧槽21与压紧滑块3的导柱32之间的相对运动，将施加在驱动拉杆110上的切向力放大后，转化为压紧滑块3的径向压力，从而实现当以较小的力推动驱动拉杆110时，可将较大的压力沿径向施加到弹性缩紧夹头5上；弹性缩紧夹头5受压紧滑块3挤压收缩后，将压力通过弹性缩紧夹头5的夹紧触点51传递到刷丝束套管7上，形成较大的局部应力，从而导致刷丝束套管7在与夹紧触点51的接触部位产生局部塑性变形缩紧前状态如图9所示，缩紧后产生的局部塑性变形如图10所示，形成对刷丝束套管7内刷丝的压紧力。缩紧动作完成后，压紧滑块3在弧槽驱动盘2反向驱动下沿径向退出，弹性缩紧夹头5靠自身弹性复位。为了限制压紧滑块3在套管缩紧过程中的径向位移，在刷丝束套管7与压紧滑块3之间设置限位块8，相应的，在压紧滑块3的滑块本体31上部相应处设置与限位块8相配合的限位台阶311；限位块8的直径大小可以根据刷丝束成型工艺调整和确定，这样可以保证弹性缩紧夹头5的夹紧触点51不会过深的刺入刷丝束套管7，从而避免刷丝束套管7穿孔、刷丝挤压损伤等问题发生。为保证各压紧滑块3的压力沿径向均匀、精确地传递到弹性缩紧夹头5上，滑块本体31与径向滑槽的配合间隙约为0.01mm～0.02mm。技术效果验证：本发明各功能组件经过充分设计与仿真分析，图11所示为利用本发明对刷丝束套管缩紧受力的有限元分析变形云图，此次仿真分析结果为：刷丝束套管7直径1.15mm、壁厚0.1mm、受力点接触面积0.18mm2，发生变形时弹性缩紧夹头5的位移量0.12mm，单点变形所需的正压力为36N，滑槽驱动盘2的旋转角度2.5度，驱动拉杆110的施加拉力5N等均得到理论验证，保证了该机构的有效运转。

权利要求：1.导电滑环刷丝束套管缩紧装置，其特征在于：包括支座、弧槽驱动盘和两个驱动拉杆；支座包括底盘和上部圆柱；上部圆柱的端面上设置有多个沿同一圆周均匀布设的径向滑槽；每个径向滑槽的槽底中部均设置有底部通孔，所有底部通孔均布于同一圆周上；上部圆柱的侧壁上沿径向开设有两个驱动拉杆安装孔一；支座的底部设置有环形槽，所述环形槽中心轴线与所述上部圆柱的中心轴线重合；弧槽驱动盘为中空柱状，通过驱动盘压盖限制在所述环形槽内且能在所述环形槽内旋转；弧槽驱动盘的一个端面上开设有多个沿同一圆周均匀分布的偏心弧槽，所述偏心弧槽的数量和位置与所述径向滑槽相对应；弧槽驱动盘的侧壁上沿径向开设有与所述两个驱动拉杆安装孔一相对应的两个驱动拉杆安装孔二；所述两个驱动拉杆的头部分别穿过所述两个驱动拉杆安装孔一后，插入并固定在所述两个驱动拉杆安装孔二内；在所述上部圆柱上端安装有滑块压盖，滑块压盖与支座在所述径向滑槽处形成多个半封闭的滑槽腔体；每个滑槽腔体内均安装有压紧滑块，压紧滑块仅能在滑槽腔体内沿径向运动；压紧滑块包括滑块本体和导柱，滑块本体位于所述径向滑槽内，导柱穿过径向滑槽的底部通孔后插入所述偏心弧槽内；所述上部圆柱的顶部中心还设置有弹性缩紧夹头安装孔；所述弹性缩紧夹头安装孔内安装有弹性缩紧夹头；所述弹性缩紧夹头为筒状，其上部伸出弹性缩紧夹头安装孔并与所述滑块本体的侧壁接触；弹性缩紧夹头的上部内壁具有多个夹紧触点弹性缩紧夹头内设有刷丝束套管保持器，刷丝束套管保持器上部用于夹持待缩紧的刷丝束套管，刷丝束套管保持器下部与弹性缩紧夹头下部固定连接；所述刷丝束套管与压紧滑块之间设置限位块，所述压紧滑块的滑块本体上部设置有与所述限位块相配合的限位台阶。2.根据权利要求1所述的导电滑环刷丝束套管缩紧装置，其特征在于：所述滑块本体与径向滑槽的配合间隙为0.01mm～0.02mm。3.根据权利要求1或2所述的导电滑环刷丝束套管缩紧装置，其特征在于：弧槽驱动盘的内孔与所述环形槽的配合间隙为0.005mm～0.012mm。4.根据权利要求3所述的导电滑环刷丝束套管缩紧装置，其特征在于：驱动盘压盖与弧槽驱动盘之间的间隙为0.03mm～0.06mm。5.根据权利要求4所述的导电滑环刷丝束套管缩紧装置，其特征在于：两个驱动拉杆安装孔二的中心轴线重合。6.根据权利要求5所述的导电滑环刷丝束套管缩紧装置，其特征在于：刷丝束套管保持器下部与弹性缩紧夹头下部通过螺纹副连接。7.根据权利要求6所述的导电滑环刷丝束套管缩紧装置，其特征在于：所述夹紧触点均布在弹性缩紧夹头的上部内壁。8.根据权利要求7所述的导电滑环刷丝束套管缩紧装置，其特征在于：弹性缩紧夹头通过高度调整压盖支撑于弹性缩紧夹头安装孔内；高度调整压盖的顶部设置有定位凸起，弹性缩紧夹头的底部设置有与所述定位凸起匹配的定位卡扣。9.根据权利要求8所述的导电滑环刷丝束套管缩紧装置，其特征在于：弹性缩紧夹头的下部侧壁沿周向均匀设置有用于减小根部应力集中的多个圆孔。

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