机载3D打印宇航扶手夹紧装置结构

　　在载人航天在轨维护、舱内设施布设的作业场景中，扶手是航天员舱内移动、设备临时固定、作业姿态维持的核心依托结构，传统的宇航扶手连接多采用定制化金属紧固件，不仅重量冗余度高，在轨更换时还需要配套专用工具，受限于舱内操作空间狭小、航天服手套操作精度有限的约束，这类紧固件的拆装效率一直是影响舱内作业效率的痛点。这款扶手夹紧装置，正是针对机载ABS材质3D打印的工艺约束开发的专用连接结构，核心用途是实现两段管状扶手的快速对接锁紧，同时兼容舱内不同布设位置的扶手固定需求，无需额外辅助工具即可完成装拆操作。从功能特性来看，装置采用对称式夹合结构设计，中间的夹具体为一体化打印成型的主体结构，两侧设置与圆管状扶手外径匹配的弧形夹持腔，

　　腔体内壁预置多道平行的防滑凸棱，当夹合结构锁止时，凸棱会嵌入扶手管外壁的预加工定位凹点内，既可以限制扶手沿轴向的窜动，也能避免扶手受径向载荷时出现相对转动，锁止状态下可承受航天员借力移动时的横向拉拽载荷，不会出现松脱移位的情况。夹具体上部设置连续的棘齿式锁止条，配合侧面的弹性卡扣结构，安装时只需要将两段扶手分别插入两侧夹持腔，按压夹具体上部的锁止条即可逐步收紧夹持间隙，直到卡扣卡入对应棘齿位置完成锁止，解锁时只需要拨动侧面的卡扣拨片，即可松开夹持间隙快速拆分扶手段，整个操作过程佩戴航天服厚手套也可顺利完成，不需要额外操作工具。设计过程中充分考虑了机载ABS 3D打印的工艺限制，所有结构均采用无支撑打印的排布逻辑，

　　夹具体的壁厚控制在均匀的1.8mm，既保证结构强度满足载荷要求，也避免壁厚不均导致的打印翘曲变形；所有棱角位置均设置R1.5的圆角过渡，一方面减少打印过程中的应力集中，避免层间开裂，另一方面也避免尖锐棱角划伤航天服表层或航天员操作时剐蹭受伤；弹性卡扣的位置特意设计了0.2mm的装配间隙，预留ABS材料打印后的收缩余量，保证打印完成后卡扣具备足够的弹性形变空间，不会出现卡滞或断裂问题。从安装边界来看，装置适配的扶手管为标准外径的圆形薄壁管材，两侧夹持腔的有效插入深度为35mm，安装完成后夹具体突出扶手管外壁的最大高度为22mm，整体宽度为48mm，不会占用过多舱内通行空间；夹具体底部预置了两个直径3mm的安装孔，

　　在需要长期固定的扶手布设位置，可通过配套的塑料销钉将夹具体与舱壁预置的安装座固定，进一步提升连接可靠性，而在临时布设扶手的场景下，仅依靠夹体自身的夹持力即可满足使用需求，拆装后不会在扶手管表面留下明显压痕，可重复多次使用。不同于地面使用的夹紧结构，这款装置的所有受力部位均经过受力仿真验证，在舱内常压、常温的环境下，锁止后的夹持力可承受不低于150N的轴向拉拽载荷，完全满足航天员舱内移动时的借力需求；同时结构上没有零散的小零件，所有功能结构均一体化集成在夹具体上，避免在轨操作时出现零件漂浮遗失的问题，适配航天作业的特殊环境要求。在打印工艺适配方面，整个装置摆放打印时无需添加内部支撑，仅在底部设置薄层打印 raft 即可保证成型精度，打印完成后去除 raft 不需要额外的打磨后处理，即可直接投入使用，适配机载3D打印机的成型尺寸约束，可在需要时快速在轨打印替换，不需要提前携带大量备用配件，大幅降低上行载荷的重量占用。