一种形状记忆合金压紧释放装置设计与试验

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1、V01．25No．3航天器工程第25卷第3期40SPACECRAFTENGINEERING2016年6月一种形状记忆合金压紧释放装置设计与试验刘颖1杨巧龙1闰泽红1张小勇2闫晓军(1北京空间飞行器总体设计部，北京100094)(2北京航空航天大学能源与动力工程学院，北京100191)摘要研制了一种压紧释放装置，利用分组滚棒减小释放阻力，采用微小间隙(40．05mm)主动控制压紧面横向位移，由形状记忆合金(sMA)丝作为装置驱动源。文章提出了求解释放阻力与SMA回复力的设计方法，并对部件关键参数进行了设计与分析。经

2、过试验验证，在预紧载荷12000N、供电电流2A、一15℃真空环境下，释放时间为7．6S。与测量结果相比，释放时间与回复位移计算误差小于5％。此SMA压紧释放装置结构简单、功耗低、压紧面滑动微小，适用于精密展开部件的压紧与释放。关键词形状记忆合金；微小间隙；压紧释放装置中图分类号：V47文献标志码：ADoI：10．3969／j．issn．1673—8748．2016。03．006DesignandExperimentofaHold-down＆ReleaseDeviceUsingShapeMemoryAlloyWi

3、resLIUYin91YANGQiaolon91YANZehon91ZHANGXiaoyon92YANXiaojun2(1BeijingInstituteofSpacecraftSystemEngineering，Beijing100094，China)(2SchoolofJetPropulsion，BeihangUniversity，Beijing100191，China)Abstract：Thispaperpromotesahold-downandreleasedevicewhichusesSMAwireas

4、anactua—tor，groupsrollerstOdecreasefrictionandinitiativelycontrolssmallclearance(≤0．05mm)．Inthispaper，inviewoftheengineeringrequirement，adesignmethodisproposed，whichgivestherelationshipbetweenunlockingresistanceandrestoringforce，andananalysisofcriticalparame—

5、tersiSconducted．TheresultshowsthatwhenthepreloadiS12000N，thedevicereleasetimeiS7．6sunder一15℃vacuumenvironmentwith2Acurrent．Comparedwiththemeasuredresult，thecalculationerrorofreleasetimeandrestoringmotionarelessthan5％．Thedevicedevelopedinthispaperhastheadvanta

6、geofsimplestructure，lowpowerconsumptionandsmallgapinsealface，andcanbeusedindelicatedeployablemechanism．Keywords：SMA；smallclearance；hold—downandreleasedevice引言目前，航天器压紧释放装置多为火工装置，火工装置释放产生的冲击载荷对电子敏感器件和精密展开部件等造成的损害越来越受到航天界的关注。为了减少冲击，国内外研发了多种非火工压紧释放装置‘1

7、。其中，多种形状记忆

8、合金(ShapeMemoryAlloys，SMA)压紧释放装置成功实现了在轨应用嘲。SMA作为驱动源的直接驱动式压紧释放装收稿日期：2016-03—15；修回日期：2016-04-28基金项目：国家重大航天工程作者简介：刘颖，男，工程师，研究方向为航天器机构产品设计。Email：402114851@qq．com。第3期刘颖等：一种形状记忆合金压紧释放装置设计与试验置(如利用SMA柱或环相变时产生的很大回复力拉断限位销钉或预制缺口的压紧螺栓口训)虽结构简单，但因截面积大，通电加热或传导加热所需的时间长、功耗大。而将

9、SMA丝作为触发机构、储能弹簧作为释放机构的触发式SMA压紧释放装置，可用10N左右的触发力来触发几百牛顿的释放力[5-7]。此情况下对SMA提供回复力的需求要比直接驱动式压紧释放装置的低。该装置释放时间短、功耗低，但多级释放的结构过于复杂，传力路径长，对部组件配合精度的要求高。在传统的SMA压紧释放装置设计中，设计者一般从材料性能出发，求解SMA回复力与释放阻力的关系[