CN101716998B - 关节铰间歇分流式多次折展锁解机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种关节铰间歇分流式可重复折展锁解机构，采用两对不完全齿轮副实现折展锁解的间歇分流，将动力源输入关节主轴的动力通过两对不完全齿轮副间歇式分流到各功能机构上；本发明有效利用了关节铰间的空间、结构紧凑、动力集中，间歇分流式的设计避免了机械结构的集中化，易于实现高精度、高可靠性、大负载的运动，可应用到空间可多次折展的机构及地面多次展开机构上。

Description

关节铰间歇分流式多次折展锁解机构

技术领域

本发明涉及一种多次折展锁解机构，尤其涉及一种可进行多次折展锁解，用于航天器次结构如折叠式天线、太阳翼等关节铰间的联接机构。

背景技术

多次折展锁解机构是天线、太阳翼等航天器次结构关节间机构的重要组成部分，目前国内绝大多数航天器次结构均属于一次性空间展开锁定，不具有重复折叠、展开功能。即航天器次结构以折叠压缩状送入太空，入轨后一次性展开成所需的构型。当航天器变轨运行时，展开状态的次结构易发生变形和姿态扰动。本发明是为了解决航天器次结构的多次展开-锁定-解锁-折叠以及其驱动机构动力分散等问题，使航天器大型折叠式次结构在太空任意轨道均可根据需要进行多次高可靠的折展与锁解，以保证航天器的飞行安全，提高航天器的使用寿命。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种关节铰间歇分流式多次折展锁解机构。本发明可减少关节铰间的占用空间，减小因机械结构的过度集中而引起的系统误差放大，增大单路传递的动力，适用于天线、太阳翼等航天器次结构的重复折展锁解。

本发明所采用的技术方案如下：

一种关节铰间歇分流式可重复折展锁解机构，其特征在于，它包括：关节主轴、第一不完全内齿轮、关节右铰、支撑套、锁解螺母、压簧、锁解器、蜗杆、蜗轮、第二不完全内齿轮、从动带轮、同步带、大齿轮、第二不完全外齿轮、轴端支承、小齿轮、限位支承、锁解螺杆、关节左铰、第一不完全外齿轮。

进一步地，所述从动带轮、第一不完全外齿轮和第二不完全外齿轮固定于关节主轴上。第一不完全内齿轮固定于关节右铰上，并与第一不完全外齿轮同轴配合构成第一不完全齿轮副。支撑套与关节左铰固连，并同轴装配于关节主轴上，与关节主轴构成旋转副。蜗杆的上端与支撑套相连并构成旋转副。在蜗杆下端与蜗杆同体的第二不完全内齿轮与第二不完全外齿轮构成第二不完全齿轮副。与蜗杆垂直配对的蜗轮的轴装配于与支撑套同体的轴端支承上，并在蜗轮的左轴端同轴装配了大齿轮。锁解螺杆通过限位支承固连于关节左铰上，并使其只转动不移动。在锁解螺杆的中端，同轴装配有小齿轮，与大齿轮构成直齿轮副。锁解器、压簧固定于关节右铰上，压簧、锁解螺母被限位于锁解器内，使其在锁解器内只滑动而不转动。当锁解螺杆与锁解器接触，并在压簧的作用下，锁解螺杆与锁解螺母通过螺纹副联接。

本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：

1、间歇分流式设计充分利用了航天器次结构关节铰间的有限空间；

2、驱动动力分流路线短，提高了机械效率和可靠度；

3、采用蜗轮蜗杆锁解传动机构，其反向自锁功能提高了锁解机构的冗余可靠度；

4、应用范围广，本发明除可用作航天器折叠式次结构多级关节铰以外，还可应用到其他空间可展开机构和地面机构上。

附图说明

图1是本发明整体结构简图；

图中：1、关节主轴，2、第一不完全内齿轮，3、关节右铰，4、支撑套，5、锁解螺母，6、压簧，7、锁解器，8、蜗杆，9、蜗轮，10、第二不完全内齿轮，11、从动带轮，12、同步带，13、大齿轮，14、第二不完全外齿轮，15、轴端支承，16、小齿轮，17、限位支承，18、锁解螺杆，19、关节左铰，20、第一不完全外齿轮。

具体实施方式

为了减少关节铰间的占用空间，减小因机械结构的过度集中而引起的系统误差放大，增大单路传递的动力，本发明采用间歇分流式可重复折展锁解机构，该机构适用于多级航天器次结构的折展与锁解。动力源通过同步带的传动带动从动带轮的转动，从而驱动折展不完全齿轮副动作，实现动力的第一路分流，该路分流的运动特征为：关节主轴转动，第一不完全外齿轮固定于关节主轴且随之转动，第一不完全内齿轮转动，三者同轴，完成关节铰的折展。之后，折展不完全齿轮副处于间歇状态，关节主轴驱动锁解不完全齿轮副动作，实现动力的第二路分流，该路分流的运动特征为：关节主轴转动，第二不完全外齿轮固定于关节主轴且转动，第二不完全内齿轮转动，驱动蜗轮蜗杆动作并将动力沿左90°方向传递，锁解螺杆转动，锁解螺母移动，压簧提供预应力，实现关节铰的可靠锁解。

本发明的工作原理是：关节铰间歇分流式多次折展锁解机构由动力源、关节铰基板、折展机构和锁解机构组成。通过关节主轴上的两对不完全齿轮副间歇式工作实现动力的分流和功能的分解，其中的折展功能通过折展不完全齿轮副来完成，而锁解功能则通过锁解不完全齿轮传动、蜗轮蜗杆传动、齿轮传动及螺旋传动完成。锁解器内的压簧确保锁解的安全、可靠。

下面结合附图详细描述本发明，本发明的目的和效果将变得更加明显。

如图1所示，本发明的关节铰间歇分流式可重复折展锁解机构，包括：关节主轴1、第一不完全内齿轮2、关节右铰3、支撑套4、锁解螺母5、压簧6、锁解器7、蜗杆8、蜗轮9、第二不完全内齿轮10、从动带轮11、同步带12、大齿轮13、第二不完全外齿轮14、轴端支承15、小齿轮16、限位支承17、锁解螺杆18、关节左铰19、第一不完全外齿轮20。

从动带轮11、第一不完全外齿轮20和第二不完全外齿轮14固定于关节主轴1上。第一不完全内齿轮2固定于关节右铰3上，并与第一不完全外齿轮20同轴配合构成第一不完全齿轮副。支撑套4与关节左铰19固连，并同轴装配于关节主轴1上，与关节主轴1构成旋转副。蜗杆8的上端与支撑套4相连并构成旋转副，在蜗杆8下端与蜗杆8同体的第二不完全内齿轮10与第二不完全外齿轮14构成第二不完全齿轮副。同时，与蜗杆8垂直配对的蜗轮9的轴装配于与支撑套4同体的轴端支承15上，并在蜗轮9的左轴端同轴装配了大齿轮13。锁解螺杆18通过限位支承17固连于关节左铰19上，并使其只转动不移动。在锁解螺杆18的中端，同轴装配有小齿轮16，与大齿轮13构成直齿轮副。锁解器7、压簧6固定于关节右铰3上，压簧6、锁解螺母5被限位于锁解器7内，使其在锁解器7内只滑动而不转动。当锁解螺杆18与锁解器7接触，并在压簧6的作用下，锁解螺杆18与锁解螺母5通过螺纹副联接。

其中，从动带轮11和同步带12配合，为关节铰机构提供的动力；关节右铰3上的第一不完全内齿轮2与关节主轴1上端的第一不完全外齿轮20构成折展不完全齿轮副；关节主轴1下端的不完全外齿轮14与蜗杆同轴的不完全内齿轮10构成锁解不完全齿轮副。

第一路动力分流机构包括关节主轴1、折展不完全齿轮副2、20；第二路动力分流机构包括关节主轴1，锁解不完全齿轮副10、14(传动锁解动力)，蜗轮蜗杆齿轮副8、9(实现动力方向的90°改变)，直齿轮副13、16，螺旋副5、18(执行锁解功能)，压簧6(提供预应力，提高锁解冗余可靠度)组成。所述的关节铰间歇分流式多次折展锁解机构包括动力源、折展机构、锁解机构、关节右铰3和关节左铰19，所述机构主要通过间歇式两路分流传动来完成关节铰的折展与锁解。动力源通过同步带12的传动带动从动带轮11转动，从而使关节主轴1同步转动，驱动折展不完全齿轮副，实现关节铰的展开，完成动力的第一路分流。关节铰展开后，折展齿轮副处于间歇状态，锁解不完全齿轮副工作，将动力传递给蜗杆8，经蜗轮9、直齿轮副(大齿轮13、小齿轮16)将动力传递给锁解螺杆18，转动副17限位支撑，使锁解螺杆18只旋转不移动；在关节铰展开到位后，锁解螺杆18旋转，锁解螺母5与锁解螺杆18构成螺旋副，在压簧6的辅助作用下，锁解螺母5左移，锁解螺杆18与锁解螺母5拧紧而实现锁定，完成动力的第二路分流。反之，则实现解锁折叠过程的间歇分流功能。

Claims (1)

1.一种关节铰间歇分流式可重复折展锁解机构，其特征在于，它包括：关节主轴(1)、第一不完全内齿轮(2)、关节右铰(3)、支撑套(4)、锁解螺母(5)、压簧(6)、锁解器(7)、蜗杆(8)、蜗轮(9)、第二不完全内齿轮(10)、从动带轮(11)、同步带(12)、大齿轮(13)、第二不完全外齿轮(14)、轴端支承(15)、小齿轮(16)、限位支承(17)、锁解螺杆(18)、关节左铰(19)、第一不完全外齿轮(20)；所述从动带轮(11)、第一不完全外齿轮(20)和第二不完全外齿轮(14)固定于关节主轴(1)上；第一不完全内齿轮(2)固定于关节右铰(3)上，并与第一不完全外齿轮(20)同轴配合构成第一不完全齿轮副；支撑套(4)与关节左铰(19)固连，并同轴装配于关节主轴(1)上，与关节主轴(1)构成旋转副；蜗杆(8)的上端与支撑套(4)相连并构成旋转副；在蜗杆(8)下端与蜗杆(8)同体的第二不完全内齿轮(10)与第二不完全外齿轮(14)构成第二不完全齿轮副；与蜗杆(8)垂直配对的蜗轮(9)的轴装配于与支撑套(4)同体的轴端支承(15)上，并在蜗轮(9)的左轴端同轴装配了大齿轮(13)；锁解螺杆(18)通过限位支承(17)固连于关节左铰(19)上，并使其只转动不移动；在锁解螺杆(18)的中端，同轴装配有小齿轮(16)，与大齿轮(13)构成直齿轮副；锁解器(7)、压簧(6)固定于关节右铰(3)上，压簧(6)、锁解螺母(5)被限位于锁解器(7)内，使其在锁解器(7)内只滑动而不转动；当锁解螺杆(18)与锁解器(7)接触，并在压簧(6)的作用下，锁解螺杆(18)与锁解螺母(5)通过螺纹副联接。

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