一種變截面剪叉式伸展臂的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于機械技術(shù)領(lǐng)域，涉及伸展臂，具體涉及一種變截面剪叉式伸展臂。
【背景技術(shù)】
[0002]空間伸展臂作為一維空間折展機構(gòu)，形式豐富，應(yīng)用廣泛，主要用來展開定位空間有效載荷，并為其提供支撐。隨著人類太空活動的日益頻繁，對空間伸展臂的需求將日益迫切。
[0003]然而，目前已有空間伸展臂的各位置橫截面形狀及面積恒定不變，較大程度上限制了其展開支撐定位有效載荷的布置位置；同時現(xiàn)有伸展臂為了實現(xiàn)其重復(fù)折展鎖解功能，導(dǎo)致與其匹配的到位鎖定機構(gòu)頗為復(fù)雜，致使整個伸展臂系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，可靠性相應(yīng)降低。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本實用新型針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種變截面剪叉式伸展臂，該伸展臂的橫截面面積沿展開方向線性遞減，當(dāng)有效載荷作用力沿伸展臂傳遞時與豎直方向成一夾角，從而有效避免根部應(yīng)力集中。
[0005]本實用新型包括伸展臂底座、驅(qū)動滑塊、驅(qū)動連桿、主驅(qū)動塊、直線驅(qū)動機構(gòu)和m級變截面折展單元；m ^ 2，且為整數(shù)。
[0006]所述的伸展臂底座開設(shè)有槽道；η個驅(qū)動滑塊處于同一圓周上，均與槽道構(gòu)成滑動副，且底部分別與一根驅(qū)動連桿的頂部形成球副；n ^ 3，且為整數(shù)；所有驅(qū)動連桿沿同一圓錐面均布，且底部均與主驅(qū)動塊鉸接；所述的主驅(qū)動塊與驅(qū)動連接塊固連，驅(qū)動連接塊通過直線驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動；所述的變截面折展單元包括η個剪叉單元、2η個折展滑塊和η個角塊；所述角塊的一個臂上設(shè)有銷軸，另一個臂開設(shè)有銷孔，頂部設(shè)有剪桿連接塊；每個角塊的銷軸嵌入相鄰角塊的銷孔內(nèi)，構(gòu)成滑動副；每個角塊的兩個臂底部分別與一個折展滑塊構(gòu)成滑動副；η個剪叉單元形成正棱臺形，每個剪叉單元的頂部與同一滑動方向上的兩個折展滑塊形成球副。第一級變截面折展單元中，每個剪叉單元的兩根剪叉桿底部與相鄰兩個驅(qū)動滑塊的頂部鉸接；其余變截面折展單元的每個剪叉單元與前一級變截面折展單元對應(yīng)的兩個角塊的剪桿連接塊鉸接；驅(qū)動滑塊、折展滑塊和剪桿連接塊的鉸接孔軸線與伸展臂底座頂面的夾角均為θ，Θ e(0°，60°]。
[0007]所述的第m級變截面折展單元也可不包含角塊，而是通過2n個折展滑塊均與支撐平臺構(gòu)成滑動副。
[0008]所述的剪叉單元均包括相互鉸接的兩根剪叉桿。
[0009]所述的直線驅(qū)動機構(gòu)包括絲杠螺母、滾珠絲杠和滑軌；所述的驅(qū)動連接塊與絲杠螺母固連，并與滑軌構(gòu)成滑動副；所述的滾珠絲杠通過軸承支承在機架上，滑軌與機架固連。
[0010]本實用新型的有益效果:本實用新型實現(xiàn)了伸展臂的變截面設(shè)計，伸展臂軸截面積沿展開方向線性遞減，對有效載荷的展開支撐定位更加靈活。當(dāng)有效載荷作用力沿伸展臂傳遞時與豎直方向成一夾角，從而有效避免了根部應(yīng)力集中。本實用新型可重復(fù)鎖解，且鎖解過程簡單、可靠。
【附圖說明】
[0011]圖1為本實用新型展開狀態(tài)的整體結(jié)構(gòu)立體圖；
[0012]圖2為本實用新型中伸展臂底座的結(jié)構(gòu)立體圖；
[0013]圖3為本實用新型中角塊的結(jié)構(gòu)立體圖；
[0014]圖4為本實用新型中一級滑塊的結(jié)構(gòu)立體圖；
[0015]圖5為本實用新型中驅(qū)動滑塊的結(jié)構(gòu)立體圖；
[0016]圖6為本實用新型中直線驅(qū)動機構(gòu)的結(jié)構(gòu)立體圖。
【具體實施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖及實施例對本實用新型作進一步說明。
[0018]如圖1、2、3、4和5所示，一種變截面剪叉式伸展臂，包括伸展臂底座1、驅(qū)動滑塊2、驅(qū)動連桿3、主驅(qū)動塊4、直線驅(qū)動機構(gòu)、變截面折展單元、二級剪叉單元、二級滑塊和支撐平臺9。
[0019]伸展臂底座I開設(shè)有交叉設(shè)置的兩個槽道1-1，每個槽道1-1與兩個驅(qū)動滑塊2構(gòu)成滑動副；四個驅(qū)動滑塊2處于同一圓周上，底部分別與一根驅(qū)動連桿3的頂部形成球副；四根驅(qū)動連桿3沿同一圓錐面均布，且底部均與主驅(qū)動塊4鉸接；主驅(qū)動塊4與驅(qū)動連接塊5固連，驅(qū)動連接塊5通過直線驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動；變截面折展單元包括一級剪叉單元、一級滑塊7和角塊8 ;角塊8的一個臂上設(shè)有銷軸8-1，另一個臂開設(shè)有銷孔8-2，頂部設(shè)有剪桿連接塊8-3 ;四個角塊8形成矩形；每個角塊8的銷軸8-1嵌入相鄰角塊8的銷孔8-2內(nèi)，構(gòu)成滑動副；每個角塊8的兩個臂底部分別與一個一級滑塊7構(gòu)成滑動副；四個一級剪叉單元形成四棱臺形，每個一級剪叉單元的第一剪叉桿6-1和第二剪叉桿6-2底部與相鄰兩個驅(qū)動滑塊2的頂部鉸接，頂部與同一滑動方向上的兩個一級滑塊7形成球副；四個二級剪叉單元形成四棱臺形；每個二級剪叉單元的第一剪叉桿6-1和第二剪叉桿6-2底部與相鄰兩個角塊8的剪桿連接塊8-3鉸接，頂部分別與一個二級滑塊形成球副；所有二級滑塊均與支撐平臺9構(gòu)成滑動副。
[0020]驅(qū)動滑塊2、一級滑塊7、二級滑塊和剪桿連接塊8-3的鉸接孔軸線與伸展臂底座I頂面的夾角均為θ，Θ e(0°，60°]。
[0021]如圖6所示，直線驅(qū)動機構(gòu)包括絲杠螺母10、滾珠絲杠11和滑軌12 ;驅(qū)動連接塊5與絲杠螺母10固連，并與滑軌12構(gòu)成滑動副；滾珠絲杠11通過軸承支承在機架13上，滑軌12與機架13固連。
[0022]驅(qū)動直線驅(qū)動機構(gòu)使得絲杠螺母10在滾珠絲杠11上滑移，即可展開或收縮變截面折展單元及二級剪叉單元，利用滾珠絲杠11的自鎖可在任意位置實現(xiàn)鎖定。
【主權(quán)項】
1.一種變截面剪叉式伸展臂，包括伸展臂底座、驅(qū)動滑塊、驅(qū)動連桿、主驅(qū)動塊、直線驅(qū)動機構(gòu)和m級變截面折展單元^ 2，且為整數(shù)，其特征在于: 所述的伸展臂底座開設(shè)有槽道；n個驅(qū)動滑塊處于同一圓周上，均與槽道構(gòu)成滑動副，且底部分別與一根驅(qū)動連桿的頂部形成球副^ 3，且為整數(shù)；所有驅(qū)動連桿沿同一圓錐面均布，且底部均與主驅(qū)動塊鉸接；所述的主驅(qū)動塊與驅(qū)動連接塊固連，驅(qū)動連接塊通過直線驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動；所述的變截面折展單元包括η個剪叉單元、2n個折展滑塊和η個角塊；所述角塊的一個臂上設(shè)有銷軸，另一個臂開設(shè)有銷孔，頂部設(shè)有剪桿連接塊；每個角塊的銷軸嵌入相鄰角塊的銷孔內(nèi)，構(gòu)成滑動副；每個角塊的兩個臂底部分別與一個折展滑塊構(gòu)成滑動副；η個剪叉單元形成正棱臺形，每個剪叉單元的頂部與同一滑動方向上的兩個折展滑塊形成球副；第一級變截面折展單元中，每個剪叉單元的兩根剪叉桿底部與相鄰兩個驅(qū)動滑塊的頂部鉸接；其余變截面折展單元的每個剪叉單元與前一級變截面折展單元對應(yīng)的兩個角塊的剪桿連接塊鉸接；驅(qū)動滑塊、折展滑塊和剪桿連接塊的鉸接孔軸線與伸展臂底座頂面的夾角均為θ，Θ e(0°，60°]。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種變截面剪叉式伸展臂，其特征在于:所述的第m級變截面折展單元也可不包含角塊，而是通過2n個折展滑塊均與支撐平臺構(gòu)成滑動副。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種變截面剪叉式伸展臂，其特征在于:所述的剪叉單元均包括相互鉸接的兩根剪叉桿。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種變截面剪叉式伸展臂，其特征在于:所述的直線驅(qū)動機構(gòu)包括絲杠螺母、滾珠絲杠和滑軌；所述的驅(qū)動連接塊與絲杠螺母固連，并與滑軌構(gòu)成滑動副；所述的滾珠絲杠通過軸承支承在機架上，滑軌與機架固連。
【專利摘要】本實用新型公開了變截面剪叉式伸展臂?，F(xiàn)有空間伸展臂的橫截面形狀恒定，限制了展開支撐定位有效載荷的空間。本實用新型的n個驅(qū)動滑塊均與伸展臂底座構(gòu)成滑動副，且分別通過一根驅(qū)動連桿與主驅(qū)動塊鉸接；變截面折展單元包括n個剪叉單元、2n個折展滑塊和n個角塊；每個角塊的銷軸嵌入相鄰角塊的銷孔內(nèi)，且兩個臂底部分別與一個折展滑塊構(gòu)成滑動副；n個剪叉單元形成正棱臺形，每個剪叉單元的頂部與兩個折展滑塊形成球副；第一級變截面折展單元的每個剪叉單元與相鄰兩個驅(qū)動滑塊的鉸接；其余變截面折展單元的每個剪叉單元與前一級變截面折展單元的兩個角塊的剪桿連接塊鉸接。本實用新型的伸展臂橫截面積沿展開方向遞減，可避免根部應(yīng)力集中。
【IPC分類】B64G1/66
【公開號】CN204750599
【申請?zhí)枴緾N201520305040
【發(fā)明人】撖亞頔, 胡明, 馬善紅, 陳文華, 錢萍, 田芳菲
【申請人】浙江理工大學(xué)
【公開日】2015年11月11日
【申請日】2015年5月12日