應(yīng)用于航天器的大型直線式展開驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種應(yīng)用于航天器的大型直線式展開驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，包括行星減速步進(jìn)電機(jī)、電機(jī)絲杠組件、桁條伸縮機(jī)構(gòu)，其中，行星減速步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電機(jī)絲杠組件，電機(jī)絲杠組件將行星減速步進(jìn)電機(jī)的電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線位移輸出給桁條伸縮機(jī)構(gòu)，以控制桁條伸縮機(jī)構(gòu)的伸縮。本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)在直線方向上大距離展開，結(jié)構(gòu)上大量運(yùn)用輕量化、低摩阻設(shè)計(jì)，具有輕質(zhì)量和高可靠性，是一種在航天器上有較強(qiáng)應(yīng)用價(jià)值的空間可展機(jī)構(gòu)。
【專利說明】應(yīng)用于航天器的大型直線式展開驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種大型直線式展開驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，通過電機(jī)絲杠組件輸出直線位移，經(jīng)桁條伸縮機(jī)構(gòu)放大輸出位移，最終實(shí)現(xiàn)大位移輸出，具體涉及應(yīng)用于航天器的大型直線式展開驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著航天技術(shù)的發(fā)展，空間飛行器的構(gòu)造日趨復(fù)雜，功能不斷增多，需要采取各種機(jī)構(gòu)來完成各種任務(wù)?？臻g飛行器機(jī)構(gòu)是指使得空間飛行器及其部件或附件完成規(guī)定動(dòng)作或運(yùn)動(dòng)的機(jī)械組件。其基本功能是:在空間飛行器發(fā)射入軌后實(shí)現(xiàn)各種動(dòng)作或運(yùn)動(dòng)，使空間飛行器或者其部件、附件處于要求的工作狀態(tài)或工作位置。在此前提下，不同的機(jī)構(gòu)具有不同的具體功能，并且隨著航天技術(shù)的發(fā)展，特別是隨著載人航天和深空探測(cè)技術(shù)的發(fā)展，空間飛行器機(jī)構(gòu)的具體功能正在不斷變化、發(fā)展和擴(kuò)大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對(duì)上述需求，本發(fā)明屬于電機(jī)驅(qū)動(dòng)的有源折疊式展開機(jī)構(gòu)，完成一直線運(yùn)動(dòng)，可驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)長距離直線伸展。可用于使星載單機(jī)伸展至星外較遠(yuǎn)距離，以滿足其功能實(shí)現(xiàn)需求，也可作為遮光罩等器件展開的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。
[0004]根據(jù)本發(fā)明提供的應(yīng)用于航天器的大型直線式展開驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，包括行星減速步進(jìn)電機(jī)、電機(jī)絲杠組件、桁條伸縮機(jī)構(gòu),其中,行星減速步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電機(jī)絲杠組件，電機(jī)絲杠組件將行星減速步進(jìn)電機(jī)的電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線位移輸出給桁條伸縮機(jī)構(gòu)，以控制桁條伸縮機(jī)構(gòu)的伸縮。
[0005]優(yōu)選地，還包括底座、上座，桁條伸縮機(jī)構(gòu)包括驅(qū)動(dòng)臂、以及主要由連接臂構(gòu)成的多個(gè)依次連接的菱形結(jié)構(gòu)，其中，桁條伸縮機(jī)構(gòu)下端的兩條連接臂為下臂，下臂鉸接于底座，在兩條下臂與電機(jī)絲杠組件的絲桿連接盤之間分別連接有驅(qū)動(dòng)臂，桁條伸縮機(jī)構(gòu)的上端設(shè)置有上座。
[0006]優(yōu)選地，桁條伸縮機(jī)構(gòu)關(guān)于電機(jī)絲杠組件的直線位移輸出方向呈軸對(duì)稱。
[0007]優(yōu)選地，菱形結(jié)構(gòu)的數(shù)量為5個(gè)。
[0008]優(yōu)選地，驅(qū)動(dòng)臂連接于下臂的中部。
[0009]優(yōu)選地，連接臂的截面為中空目字形。
[0010]優(yōu)選地，各個(gè)菱形結(jié)構(gòu)之間的變形一致。
[0011]由于采用了以上的技術(shù)方案，相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，使得本發(fā)明具有以下的有益效果:
[0012]1、本發(fā)明設(shè)計(jì)構(gòu)型簡單，具有良好的加工工藝性和裝配工藝性；
[0013]2、減速步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，輸出位移穩(wěn)定可控；
[0014]3、桁條伸縮機(jī)構(gòu)構(gòu)型合理，能實(shí)現(xiàn)大位移輸出，同時(shí)可根據(jù)需要改進(jìn)方案，實(shí)現(xiàn)更大倍數(shù)的輸出位移放大，實(shí)現(xiàn)方法簡單有效。[0015]4、通過采用復(fù)合材料碳纖維和零件構(gòu)型輕量化設(shè)計(jì)，整個(gè)機(jī)構(gòu)質(zhì)量較輕，符合航天器需求。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]通過閱讀參照以下附圖對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯:
[0017]圖1、圖2是本發(fā)明的航天器用大型直線式展開驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的示意圖；
[0018]圖3、圖4是本發(fā)明的航天器用大型直線式展開驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的伸長一定量后的示意圖；
[0019]圖5是本發(fā)明的航天器用大型直線式展開驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的功能實(shí)現(xiàn)基本流程圖。
[0020]圖中:
[0021]1-桁條伸縮機(jī)構(gòu)；
[0022]2-行星減速步進(jìn)電機(jī)；
[0023]3-單機(jī)絲桿組件；
[0024]4-絲桿支架；
[0025]5-底盤，底盤用于與星體相連；
[0026]6_上座,上座用于輸出位移；
[0027]7-上臂；
[0028]8-中臂；
[0029]9-驅(qū)動(dòng)臂；
[0030]10-絲桿連接盤；
[0031]11-下臂；
[0032]12-連接臂。
【具體實(shí)施方式】
[0033]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0034]在發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，應(yīng)用于航天器的大型直線式展開驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)主要由電機(jī)絲杠組件和桁條伸縮機(jī)構(gòu)兩部分組成。通過行星減速步進(jìn)電機(jī)工作驅(qū)動(dòng)電機(jī)絲杠組件的絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)，通過作為絲杠轉(zhuǎn)接件的絲桿連接盤帶動(dòng)連接臂和驅(qū)動(dòng)臂運(yùn)動(dòng)輸出直線位移。所述電機(jī)絲杠組件的動(dòng)力源為行星減速步進(jìn)電機(jī)，實(shí)現(xiàn)可控轉(zhuǎn)動(dòng)穩(wěn)定輸出，通過電機(jī)絲杠組件，將電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為可靠的直線位移輸出。
[0035]所述桁條伸縮機(jī)構(gòu)的絲杠連接盤連接桁條伸縮機(jī)構(gòu)，其中桁條伸縮機(jī)構(gòu)與電機(jī)絲杠組件的連接端位于兩短臂中間關(guān)節(jié)，保證關(guān)節(jié)與絲杠組件輸出位移一致。所述桁條伸縮機(jī)構(gòu)，采用菱形框架構(gòu)型，如圖2所示，桁條伸縮機(jī)構(gòu)共分5個(gè)大小一致的菱形，另驅(qū)動(dòng)臂與下臂構(gòu)成一小菱形，當(dāng)絲杠連接盤帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)臂關(guān)節(jié)上下運(yùn)動(dòng)，直線位移放大共由小菱形與大菱形的比例和大菱形的個(gè)數(shù)決定。如小菱形和大菱形邊長比為1:4，共有5個(gè)大菱形，則從電機(jī)絲杠組件輸出的直線位移將被放大4X5 (=20)倍，從而實(shí)現(xiàn)大距離直線位移輸出。
[0036]本發(fā)明所述大型直線式展開驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的相關(guān)技術(shù)特點(diǎn)為:
[0037]1.本發(fā)明采用行星減速步進(jìn)電機(jī)為動(dòng)力源，可根據(jù)控制指令實(shí)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)保證了較低的轉(zhuǎn)速、較大的驅(qū)動(dòng)力矩，實(shí)現(xiàn)輸出運(yùn)動(dòng)過程平穩(wěn)可靠。
[0038]2.行星減速步進(jìn)電機(jī)安裝于絲杠外框端部，電機(jī)輸出端通過聯(lián)軸器與絲杠端頭連接，從而將電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為可靠的絲杠連接盤的直線運(yùn)動(dòng)。
[0039]3.絲杠外框依靠絲杠支架支撐，同時(shí)絲杠電機(jī)組件與桁條伸縮機(jī)構(gòu)均安裝于底盤上，通過底盤與星體相連，具有較好的裝配性能。
[0040]4.通過桁條伸縮機(jī)構(gòu)合理設(shè)計(jì)可大幅擴(kuò)大輸出位移，可實(shí)現(xiàn)絲杠運(yùn)動(dòng)行程的幾十倍擴(kuò)大，實(shí)現(xiàn)大距離的直線式位移輸出。
[0041]5.桁條伸縮機(jī)構(gòu)采用菱形構(gòu)型，具有較強(qiáng)的變形能力，保證在收縮時(shí)包絡(luò)較小已符合衛(wèi)星包絡(luò)要求，展開到位后遠(yuǎn)離星體以滿足功能需求。
[0042]6.絲杠連接盤與短臂關(guān)節(jié)相連,直接帶動(dòng)的是短臂與下臂構(gòu)成的小菱形，同時(shí)小菱形與大菱形(下臂和中臂構(gòu)成)嵌套，從而放大輸出位移，該放大比為兩菱形邊長比?？稍诮z杠輸出力大小適合的基礎(chǔ)上，改變邊長比，從而增大輸出位移。
[0043]7.下臂、中臂、上臂構(gòu)成5個(gè)大小一致的菱形，每個(gè)菱形變形一致，從而再次將輸出位移放大。該放大比為臂構(gòu)成的大菱形的個(gè)數(shù)?？筛鶕?jù)需要，通過增加臂，從而增加菱形的個(gè)數(shù)，實(shí)現(xiàn)增大輸出位移的目的。
[0044]8.本發(fā)明的機(jī)構(gòu)大量采用輕量化設(shè)計(jì)，絲杠支架上采用減輕孔設(shè)計(jì)，臂上截面為中空目字形，在滿足配合需求的基礎(chǔ)上滿足了輕量化設(shè)計(jì)。同時(shí)，包括絲杠、絲杠支架、臂等均以碳纖維材料加工而成，既符合零件剛度強(qiáng)度條件又能大大減輕質(zhì)量。輕量化設(shè)計(jì)很好的適應(yīng)了航天的需求。
[0045]9.各轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)處采用螺接，保證連接可靠穩(wěn)定。為保證轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)摩擦小，轉(zhuǎn)動(dòng)靈活，緊固件與臂連接接頭間有材料為聚四氟乙烯(PTFE)的摩擦墊以降低摩擦，同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)配合部分為圓柱面和圓弧面，改面接觸為線接觸，大大降低摩擦力。
[0046]以上對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改，這并不影響本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容。
【權(quán)利要求】
1.一種應(yīng)用于航天器的大型直線式展開驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，其特征在于，包括行星減速步進(jìn)電機(jī)、電機(jī)絲杠組件、桁條伸縮機(jī)構(gòu)，其中，行星減速步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電機(jī)絲杠組件，電機(jī)絲杠組件將行星減速步進(jìn)電機(jī)的電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線位移輸出給桁條伸縮機(jī)構(gòu)，以控制桁條伸縮機(jī)構(gòu)的伸縮。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于航天器的大型直線式展開驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，其特征在于，還包括底座、上座，桁條伸縮機(jī)構(gòu)包括驅(qū)動(dòng)臂、以及主要由連接臂構(gòu)成的多個(gè)依次連接的菱形結(jié)構(gòu)，其中，桁條伸縮機(jī)構(gòu)下端的兩條連接臂為下臂，下臂鉸接于底座，在兩條下臂與電機(jī)絲杠組件的絲桿連接盤之間分別連接有驅(qū)動(dòng)臂，桁條伸縮機(jī)構(gòu)的上端設(shè)置有上座。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于航天器的大型直線式展開驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，其特征在于，桁條伸縮機(jī)構(gòu)關(guān)于電機(jī)絲杠組件的直線位移輸出方向呈軸對(duì)稱。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的應(yīng)用于航天器的大型直線式展開驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，其特征在于，菱形結(jié)構(gòu)的數(shù)量為5個(gè)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的應(yīng)用于航天器的大型直線式展開驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，其特征在于，驅(qū)動(dòng)臂連接于下臂的中部。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的應(yīng)用于航天器的大型直線式展開驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，其特征在于，連接臂的截面為中空目字形。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的應(yīng)用于航天器的大型直線式展開驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，其特征在于，各個(gè)菱形結(jié)構(gòu)之間的變形一致。
【文檔編號(hào)】H02K7/06GK103457403SQ201310345368
【公開日】2013年12月18日 申請(qǐng)日期:2013年8月8日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月8日
【發(fā)明者】張濤, 薛景賽, 王萌, 王智磊, 杜三虎, 張如變 申請(qǐng)人:上海衛(wèi)星工程研究所