專利名稱：太陽翼關(guān)節(jié)鉸可重復(fù)折展鎖解機構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉 及一種重復(fù)折展鎖解機構(gòu)，尤其是涉及一種太陽翼關(guān)節(jié)鉸可重復(fù)折展鎖解機構(gòu)。
背景技術(shù)：
重復(fù)折展鎖解機構(gòu)是太陽翼折展機構(gòu)的重要組成部分。目前國內(nèi)絕大多數(shù)航天器用太陽翼均采用一次性空間展開鎖定機構(gòu)，即太陽翼在發(fā)射階段折疊并收攏于整流罩內(nèi)，入軌后一次性展開至工作狀態(tài)。當(dāng)航天器進行變軌或軌道機動修正時，其展開的太陽翼易引起自身柔性結(jié)構(gòu)的振動，對航天器本體產(chǎn)生干擾カ矩，影響航天器的姿態(tài)穩(wěn)定性。
發(fā)明內(nèi)容
為了解決太陽翼的重復(fù)折展鎖解問題，本發(fā)明的目的在于提供一種太陽翼關(guān)節(jié)鉸可重復(fù)折展鎖解機構(gòu)，實現(xiàn)航天器變軌運行或姿態(tài)調(diào)節(jié)控制時太陽翼的可重復(fù)折展，以提高航天器的姿態(tài)穩(wěn)定性，延長使用壽命，降低變軌時太陽翼震顫所產(chǎn)生的不良影響。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下
本發(fā)明包括電機，兩個同步帶傳動機構(gòu)，連接架關(guān)節(jié)鉸，連接架，第一基板關(guān)節(jié)鉸和第一基板；電機與衛(wèi)星本體內(nèi)部固接，連接架關(guān)節(jié)鉸的一端與衛(wèi)星本體外部固接，連接架的小端與連接架關(guān)節(jié)鉸的另一端連接，連接架的大端與第一基板關(guān)節(jié)鉸的一端連接，第一基板關(guān)節(jié)鉸的另一端與第一基板的一端固接；電機主軸經(jīng)聯(lián)軸器與同步帶輪連接，連接架關(guān)節(jié)鉸的螺桿上端的光軸經(jīng)第一同步帶傳動機構(gòu)與電機主軸連接，連接架關(guān)節(jié)鉸的螺桿下端光軸經(jīng)第二同步帶傳動機構(gòu)與第一基板關(guān)節(jié)鉸的螺桿下端光軸連接；連接架關(guān)節(jié)鉸和第一基板關(guān)節(jié)鉸上的空間凸輪槽旋向相反。所述的連接架關(guān)節(jié)鉸包括第一支撐件，第一銷孔，第一定位銷，第一軸承，螺桿，螺母，柱銷，空間凸輪槽，空間圓柱凸輪，第二支撐件，第二軸承，第二銷孔和第二定位銷；空間圓柱凸輪內(nèi)裝有螺母，螺母外側(cè)固接有柱銷，螺母上端面固接有第一定位銷、螺母下端面固接有第二定位銷，螺母與螺桿配合，空間圓柱凸輪上開有90°右旋空間凸輪槽，柱銷限位在空間凸輪槽中移動，螺桿上端通過第一軸承支承在第一支撐件中，螺桿下端通過第二軸承支承在第二支撐件中；在連接架完全展開狀態(tài)，第一定位銷插入第一支撐件中的第一銷孔中，在連接架折疊狀態(tài)，第二定位銷插入第二支撐件中的第二銷孔中；第一支撐件和第二支撐件外側(cè)與衛(wèi)星本體外側(cè)固接，空間圓柱凸輪外側(cè)與連接架固接；
所述的第一基板關(guān)節(jié)鉸的結(jié)構(gòu)相同，僅第一基板關(guān)節(jié)鉸上的空間凸輪槽為180°，而且第一基板關(guān)節(jié)鉸上的空間凸輪槽旋向與連接架關(guān)節(jié)鉸上的空間凸輪槽旋向相反。所述的第一基板的另一端與第二基板關(guān)節(jié)鉸的一端固接，第二基板關(guān)節(jié)鉸的另ー端與第二基板的一端固接，第二基板的另一端與第三基板關(guān)節(jié)鉸的一端固接，第三基板關(guān)節(jié)鉸的另一端與第三基板的一端固接，第三基板的另一端與第四基板關(guān)節(jié)鉸的一端固接，第四基板關(guān)節(jié)鉸的另一端與第四基板的一端固接；第一基板關(guān)節(jié)鉸的螺桿上端光軸經(jīng)第三同步帶傳動機構(gòu)與第二基板關(guān)節(jié)鉸的螺桿上端光軸連接；第二基板關(guān)節(jié)鉸的螺桿下端光軸經(jīng)第四同步帶傳動機構(gòu)與第三基板關(guān)節(jié)鉸的螺桿下端光軸連接；第三基板關(guān)節(jié)鉸的螺桿上端光軸經(jīng)第五同步帶傳動機構(gòu)與第四基板關(guān)節(jié)鉸的螺桿上端光軸連接；相鄰兩個基板關(guān)節(jié)鉸上的空間凸輪槽為180°，安裝時旋向相反。與背景技術(shù)相比本發(fā)明具有的有益效果是
1、折展和鎖解機構(gòu)均設(shè)置在基板間的關(guān)節(jié)鉸上，充分利用了太陽翼基板間有限的空間，結(jié)構(gòu)緊湊；· 2、重復(fù)折展鎖解機構(gòu)的輸入、輸出同軸，定位準確，対稱性、承載性好；
3、第一級螺旋副具有自鎖功能，理論上可實現(xiàn)太陽翼基板在任意角度的鎖解定位；
4、螺母兩端布置的定位銷保證了太陽基板精確地轉(zhuǎn)動至預(yù)定角度，該鎖解機構(gòu)對航天器本體以及太陽翼基板的干擾均較小，有利于航天器飛行過程中太陽翼姿態(tài)穩(wěn)定性的保持。5、應(yīng)用范圍廣，本發(fā)明除了可應(yīng)用于重復(fù)折展式太陽翼，還可應(yīng)用到可展開天線、空間伸展臂、折疊翼等空間重復(fù)展開機構(gòu)和相關(guān)地面機構(gòu)上。
圖I是本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)簡圖。圖2是連接架關(guān)節(jié)鉸結(jié)構(gòu)放大示意圖。圖中1.衛(wèi)星本體，2.電機,3.聯(lián)軸器,4.同步帶輪,5.連接架關(guān)節(jié)鉸,6.同步帶傳動機構(gòu)，7.第一支撐件，8.第一銷孔，9.第一定位銷，10.第一軸承，11.螺桿，12.螺母，13.柱銷，14.空間凸輪槽，15.空間圓柱凸輪，16.第二支撐件，17.第二軸承，18.第二銷孔，19.第二定位銷，20.連接架，21.第一基板關(guān)節(jié)鉸，22.第一基板，23.第二基板關(guān)節(jié)鉸，24.第二基板，25.第三基板關(guān)節(jié)鉸，26.第三基板，27.第四基板關(guān)節(jié)鉸，28.第四基板。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進ー步說明。如圖I、圖2所示，本發(fā)明包括電機2，兩個同步帶傳動機構(gòu)，連接架關(guān)節(jié)鉸5，連接架20，第一基板22和第一基板關(guān)節(jié)鉸21 ;電機2與衛(wèi)星本體I內(nèi)部固接，連接架關(guān)節(jié)鉸的一端與衛(wèi)星本體I外部固接，連接架20的小端與連接架關(guān)節(jié)鉸的另一端連接，連接架20的大端與第一基板關(guān)節(jié)鉸21的一端連接，第一基板關(guān)節(jié)鉸21的另一端與第一基板22的一端固接；電機2主軸經(jīng)聯(lián)軸器3與同步帶輪4連接，連接架關(guān)節(jié)鉸5的螺桿11上端的光軸經(jīng)第一同步帶傳動機構(gòu)與電機2主軸連接，連接架關(guān)節(jié)鉸5的螺桿11下端光軸經(jīng)第二同步帶傳動機構(gòu)與第一基板關(guān)節(jié)鉸21的螺桿下端光軸連接；連接架關(guān)節(jié)鉸5和第一基板關(guān)節(jié)鉸21上的空間凸輪槽旋向相反。所述的連接架關(guān)節(jié)鉸5包括第一支撐件7，第一銷孔8，第一定位銷9，第一軸承10，螺桿11，螺母12，柱銷13，空間凸輪槽14，空間圓柱凸輪15，第二支撐件16，第二軸承17，第二銷孔18和第二定位銷19 ;空間圓柱凸輪15內(nèi)裝有螺母12，螺母12外側(cè)固接有柱銷13，螺母12上端面固接有第一定位銷9、螺母12下端面固接有第二定位銷19，螺母12與螺桿11配合，空間圓柱凸輪15上開有90°右旋空間凸輪槽14，柱銷13限位在空間凸輪槽14中移動，螺桿11上端通過第一軸承10支承在第一支撐件7中，螺桿11下端通過第二軸承17支承在第二支撐件16中；在連接架20完全展開狀態(tài)，第一定位銷9插入第一支撐件7中的第一銷孔8中，在連接架20折疊狀態(tài)，第二定位銷19插入第二支撐件16中的第二銷孔18中；第一支撐件7和第二支撐件16外側(cè)與衛(wèi)星本體I外側(cè)固接，空間圓柱凸輪15外側(cè)與連接架20固接；
所述的第一基板關(guān)節(jié)鉸21的結(jié)構(gòu)相同，僅第一基板關(guān)節(jié)鉸21上的空間凸輪槽為180°，而且第一基板關(guān)節(jié)鉸21上的空間凸輪槽旋向與連接架關(guān)節(jié)鉸5上的空間凸輪槽旋向相反。所述的第一基板22的另一端與第二基板關(guān)節(jié)鉸23的一端固接，第二基板關(guān)節(jié)鉸23的另一端與第二基板24的一端固接，第二基板24的另一端與第三基板關(guān)節(jié)鉸25的一端固接，第三基板關(guān)節(jié)鉸25的另一端與第三基板26的一端固接，第三基板26的另一端與第四基板關(guān)節(jié)鉸27的一端固接，第四基板關(guān)節(jié)鉸27的另一端與第四基板28的一端固接;第一基板關(guān)節(jié)鉸21的螺桿上端光軸經(jīng)第三同步帶傳動機構(gòu)與第二基板關(guān)節(jié)鉸23的螺桿上端光軸連接；第二基板關(guān)節(jié)鉸23的螺桿下端光軸經(jīng)第四同步帶傳動機構(gòu)與第三基板關(guān)節(jié)鉸 25的螺桿下端光軸連接；第三基板關(guān)節(jié)鉸25的螺桿上端光軸經(jīng)第五同步帶傳動機構(gòu)與第四基板關(guān)節(jié)鉸27的螺桿上端光軸連接；相鄰兩個基板關(guān)節(jié)鉸上的空間凸輪槽均為180°，安裝時旋向相反。本發(fā)明的工作原理是
將布置在太陽翼關(guān)節(jié)鉸上的螺旋副和空間凸輪運動副組合使用，實現(xiàn)太陽翼重復(fù)折展鎖解功能。電機2通過同步帶傳動機構(gòu)將輸出轉(zhuǎn)矩傳遞給各關(guān)節(jié)鉸的螺桿，第一級螺旋副將螺桿的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)化為右旋螺母的移動，從而帶動其上的柱銷移動。第二級運動副為空間凸輪運動副，其將柱銷沿著凸輪槽的移動轉(zhuǎn)化為空間圓柱凸輪的轉(zhuǎn)動。且因太陽翼固聯(lián)于空間圓柱凸輪上，故實現(xiàn)了太陽翼的折疊與展開。利用螺母上的定位銷實現(xiàn)太陽翼折疊、展開終了位置的鎖定，且第一級螺旋副的自鎖功能確保了折疊展開終了位置的冗余可靠定位。具體工作過程如下
動カ由電機2輸出，帶動同步帶輪4逆時針轉(zhuǎn)動，經(jīng)第一同步帶傳動機構(gòu)6傳遞至連接架關(guān)節(jié)鉸5上，帶動螺桿11逆時針轉(zhuǎn)動。在連接架關(guān)節(jié)鉸5中，由于螺桿11為右旋螺紋，所以螺桿11的逆時針轉(zhuǎn)動會帶動與之配合的右旋螺母12向下移動，即第一級螺旋副完成動作。右旋螺母12上固接有柱銷13，柱銷13在空間凸輪槽14內(nèi)向下移動，帶動空間圓柱凸輪15逆時針轉(zhuǎn)動90°，即第二級運動副完成動作。空間圓柱凸輪15與連接架20固聯(lián)，二者同向轉(zhuǎn)動，即連接架20逆時針轉(zhuǎn)動90°，完成折疊動作。此時電機停轉(zhuǎn)，第二定位銷19插入第二支撐件16上的第二銷孔18中，使螺母12停止運動，從而空間圓柱凸輪15停止轉(zhuǎn)動，即可實現(xiàn)該折展機構(gòu)的鎖定。反之，若電機2順時針運動，經(jīng)第一同步帶傳動機構(gòu)6帶動螺桿11順時針轉(zhuǎn)動，螺母12向上移動，其下端面的第二定位銷19從第二銷孔18中退出解鎖，同時螺母12的向上移動帶動空間圓柱凸輪15順時針轉(zhuǎn)動90°，從而使連接架20順時針轉(zhuǎn)動90°，完成展開動作。此時電機2停轉(zhuǎn)，第一定位銷9插入第一支撐件7中的第一銷孔8中，完成展開鎖定動作。本機構(gòu)折展與鎖解功能一體化，折展到位后電機停轉(zhuǎn)，按解鎖-展開-鎖定-解鎖-折疊-鎖定這一流程工作。本機構(gòu)采用同步帶作為傳動機構(gòu)，既傳遞動カ又起聯(lián)動作用，各帶輪轉(zhuǎn)向相同。由于連接架和內(nèi)板轉(zhuǎn)角分別為90 °和180 °，所以同步帶傳動機構(gòu)的傳動比分別為i ,_π =1/2, in-in= i Iii-IV= iw-v=l ; I 軸上的空間凸輪槽為 90°，II、III、IV、V 軸上的空間凸輪槽為180°，從而確保各基板同步展開。 同理，第一基板關(guān)節(jié)鉸21、第二基板關(guān)節(jié)鉸23、第三基板關(guān)節(jié)鉸25、第四基板關(guān)節(jié)鉸27的工作原理與連接架關(guān)節(jié)鉸5相同。相鄰兩基板關(guān)節(jié)鉸上的空間凸輪槽旋向相反，以實現(xiàn)相鄰兩基板一逆ー順折展。
權(quán)利要求
1.一種太陽翼關(guān)節(jié)鉸可重復(fù)折展鎖解機構(gòu)，其特征在于包括電機(2)，兩個同步帶傳動機構(gòu)，連接架關(guān)節(jié)鉸(5)，連接架(20)，第一基板(22)和第一基板關(guān)節(jié)鉸(21);電機(2)與衛(wèi)星本體(I)內(nèi)部固接，連接架關(guān)節(jié)鉸(5)的一端與衛(wèi)星本體(I)外部固接，連接架(20)的小端與連接架關(guān)節(jié)鉸(5)的另一端連接，連接架(20)的大端與第一基板關(guān)節(jié)鉸(21)的一端連接，第一基板關(guān)節(jié)鉸(21)的另一端與第一基板(22)的一端連接；電機(2)主軸經(jīng)聯(lián)軸器(3)與同步帶輪(4)連接，連接架關(guān)節(jié)鉸(5)的螺桿上端的光軸經(jīng)第一同步帶傳動機構(gòu)與電機(2)主軸連接，連接架關(guān)節(jié)鉸(5)的螺桿下端光軸經(jīng)第二同步帶傳動機構(gòu)與第一基板關(guān)節(jié)鉸(21)的螺桿下端光軸連接；連接架關(guān)節(jié)鉸(5)和第一基板關(guān)節(jié)鉸(21)上的空間凸輪槽旋向相反。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種太陽翼關(guān)節(jié)鉸可重復(fù)折展鎖解機構(gòu)，其特征在于所述的連接架關(guān)節(jié)鉸(5)包括第一支撐件(7)，第一銷孔(8)，第一定位銷(9)，第一軸承(10)，螺桿(11)，螺母(12)，柱銷(13)，空間凸輪槽(14)，空間圓柱凸輪(15)，第二支撐件(16)，第二軸承(17)，第二銷孔(18)和第二定位銷(19);空間圓柱凸輪(15)內(nèi)裝有螺母(12)，螺母(12)外側(cè)固接有柱銷(13)，螺母(12)上端面固接有第一定位銷(9)、螺母(12)下端面固 接有第二定位銷(19 )，螺母(12 )與螺桿(11)配合，空間圓柱凸輪(15 )上開有90 °右旋空間凸輪槽(14)，柱銷(13)限位在空間凸輪槽(14)中移動，螺桿(11)上端通過第一軸承(10)支承在第一支撐件(7)中，螺桿(11)下端通過第二軸承(17)支承在第二支撐件(16)中；在連接架(20)完全展開狀態(tài)，第一定位銷(9)插入第一支撐件(7)中的第一銷孔(8)中，在連接架(20)折疊狀態(tài)，第二定位銷(19)插入第二支撐件(16)中的第二銷孔(18)中；第一支撐件(7)和第二支撐件(16)外側(cè)與衛(wèi)星本體(I)外側(cè)固接，空間圓柱凸輪(15)外側(cè)與連接架(20)固接； 所述的第一基板關(guān)節(jié)鉸(21)的結(jié)構(gòu)相同，僅第一基板關(guān)節(jié)鉸(21)上的空間凸輪槽為180°，而且第一基板關(guān)節(jié)鉸(21)上的空間凸輪槽旋向與連接架關(guān)節(jié)鉸(5)上的空間凸輪槽旋向相反。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種太陽翼關(guān)節(jié)鉸可重復(fù)折展鎖解機構(gòu)，其特征在于所述的第一基板(22)的另一端與第二基板關(guān)節(jié)鉸(23)的一端固接，第二基板關(guān)節(jié)鉸(23)的另一端與第二基板(24)的一端固接，第二基板(24)的另一端與第三基板關(guān)節(jié)鉸(25)的一端固接，第三基板關(guān)節(jié)鉸(25)的另一端與第三基板(26)的一端固接，第三基板(26)的另一端與第四基板關(guān)節(jié)鉸(27)的一端固接，第四基板關(guān)節(jié)鉸(27)的另一端與第四基板(28)的一端固接；第一基板關(guān)節(jié)鉸(21)的螺桿上端光軸經(jīng)第三同步帶傳動機構(gòu)與第二基板關(guān)節(jié)鉸(23)的螺桿上端光軸連接；第二基板關(guān)節(jié)鉸(23)的螺桿下端光軸經(jīng)第四同步帶傳動機構(gòu)與第三基板關(guān)節(jié)鉸(25)的螺桿下端光軸連接；第三基板關(guān)節(jié)鉸(25)的螺桿上端光軸經(jīng)第五同步帶傳動機構(gòu)與第四基板關(guān)節(jié)鉸(27)的螺桿上端光軸連接；相鄰兩個基板關(guān)節(jié)鉸上的空間凸輪槽均為180°，安裝時旋向相反。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種太陽翼關(guān)節(jié)鉸可重復(fù)折展鎖解機構(gòu)。電機和連接架關(guān)節(jié)鉸的一端與衛(wèi)星本體固接，連接架的小端與連接架關(guān)節(jié)鉸的另一端連接，其大端與第一基板關(guān)節(jié)鉸的一端連接，第一基板關(guān)節(jié)鉸的另一端與第一基板的一端固接；電機主軸經(jīng)聯(lián)軸器與同步帶輪連接，連接架關(guān)節(jié)鉸的螺桿上端經(jīng)第一同步帶傳動機構(gòu)與電機主軸連接，連接架關(guān)節(jié)鉸的螺桿下端經(jīng)第二同步帶傳動機構(gòu)與第一基板關(guān)節(jié)鉸的螺桿下端連接；連接架關(guān)節(jié)鉸和第一基板關(guān)節(jié)鉸上的空間凸輪槽旋向相反。還可在第一基板后加多個關(guān)節(jié)鉸和基板，相鄰基板關(guān)節(jié)鉸上的空間凸輪槽均為180°，安裝時旋向相反。本發(fā)明易于實現(xiàn)重復(fù)折展運動，可應(yīng)用到太陽翼、導(dǎo)彈折疊翼等空間及地面重復(fù)折展機構(gòu)上。
文檔編號B64G1/44GK102730202SQ20121022490
公開日2012年10月17日 申請日期2012年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月28日
發(fā)明者孔菲, 胡明, 錢萍, 陳文華, 高亮, 黃丹敏, 黎德蓓 申請人:浙江理工大學(xué)