CN106785480B - 一种径向肋式反射面展开机构 - Google Patents

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Abstract

一种径向肋式反射面展开机构，包括电机、减速器、丝杠、底板、底座、滑动环、传动杆、径向肋、锁定机构安装座、锁定连接支架、锁定弹簧、锁钩、锁定轴、导向杆、导向连接架、丝杠螺母。展开机构布置在底座上，电机与减速器连接，减速器连接丝杠，电机驱动减速器转动后，转动传递至丝杠上。丝杠螺母将丝杠转动转换为滑动环的移动。传动杆一端连接滑动环，一端与径向肋通过旋转轴连接，径向肋与底座连接，实现径向肋的展开及收拢。径向肋上连接有锁定轴，展开到位后锁定轴落入锁钩内，锁钩对锁定轴实现锁定，锁钩通过锁定连接支架和锁定机构安装座连接。锁定机构安装座与底座连接。锁定弹簧一端压在锁定连接支架凹槽内，另一端压在锁钩一侧。

Description

一种径向肋式反射面展开机构
技术领域
本发明涉及一种天线反射面展开机构，特别涉及一种应用于航天空间飞行器领域中小口径反射面天线上使用的高可靠、高展开刚度的展开机构。
背景技术
目前，为满足卫星发射时的包络尺寸要求，航天器上中小口径反射面天线一般采用径向肋式展开结构形式，主要有采用弹簧驱动的无源展开方式及采用电机驱动的有源展开方式，采用无源展开方案机构重量较轻，但到位时易对星体产生较大的冲击，而有源展开则以TDRS卫星上天线展开机构为典型实现技术方案，具有展开速度可靠、展开可靠度高的特点，但一般结构尺寸较大、重量较重。
现有径向肋天线展开机构一般采用电机及丝杠驱动、连杆传动的高精度伞状天线展开机构，其方案包括丝杠、滑动盘、锁定臂、天线肋等，该方案的不足点在于：
1、采用的连杆驱动压力角变化范围大，运动过程出现死点；
2、滑动盘行程较长，使机构及结构整体尺寸特别是高度尺寸大，整体重量较重；
3、展开后锁定机构离径向肋与底座连接点距离较远，这部分结构刚度降低展开后天线整体刚度。
发明内容
为了解决上述现有技术的不足，本发明提供一种径向肋式天线反射面展开机构，以解决现有技术中的展开机构结构较复杂、占用尺寸空间大、锁定后刚度不高的技术性问题。
本发明采用的技术方案是：
一种径向肋式反射面展开机构，包括电机、减速器、丝杠、底板、底座、滑动环、传动杆、径向肋、锁定机构安装座、锁定连接支架、锁定弹簧、锁钩、锁定轴、导向杆、导向连接架、丝杠螺母。
底座与底板相连，所述径向肋式反射面展开机构布置在底座上，电机与减速器连接，减速器连接丝杠，电机驱动减速器转动后，转动传递至丝杠上；丝杠螺母套装于丝杠上，丝杠螺母将丝杠的转动转化为滑动；滑动环与丝杠螺母及导向连接架连接，导向连接架外围孔与导向杆配合连接，实现滑动环的上下移动；滑动环通过旋转轴与传动杆连接，带动传动杆同步运动；传动杆与径向肋通过旋转轴连接，径向肋与底座通过旋转轴连接，实现径向肋的展开及收拢；径向肋与锁定轴连接，径向肋展开到位后锁定轴落入锁钩内，锁钩对锁定轴实现锁定，锁钩通过锁定连接支架和锁定机构安装座连接；锁定机构安装座与底座连接；锁定弹簧一端压在锁定连接支架凹槽内，另一端压在锁钩一侧。
进一步地，所述锁钩对锁定轴各具有2段弧形外轮廓，施加压力至锁钩，锁定轴向下运动，弧形外轮廓相互挤压，锁钩外扩，锁定弹簧变形蓄能，锁定轴到位，锁钩在锁定弹簧驱动下回复初始位置，锁钩对锁定轴实现锁定。
进一步地，所述锁钩至少有2个。
进一步地，所述径向肋式反射面展开机构最终锁定后所有径向肋直接与底座连成整体。
进一步地，所述传动杆具有长度调整机构，所述长度调整机构包括两端带有反向内螺纹的调整杆和连接轴，连接轴带有外螺纹，连接径向肋和滑动环，通过调整连接轴与调整杆的螺接位置调整传动杆的长度，实现径向肋的同步展开。
进一步地，所述滑动环、底座、底板、径向肋采用碳纤维复合材料。
进一步地，所述径向肋式反射面展开机构通过曲柄滑块运动实现径向肋的展开及收拢。
进一步地，所述径向肋式反射面展开机构不经过机构运动死点。
本发明的有益效果在于：
1、滑动环的尺寸在工程可实现的范围内可任意变化而不改变其展开运动特性，结构适应性强，整体优化布局，占用空间小、实现机构轻量化；
2、展开过程中，避免了机构原理上的“死点”，传动效率高；
3、锁定组件离径向肋与底座旋转轴的距离近，展开后刚度高。
附图说明
图1为本发明的展开机构结构及组成示意图；
图2为图1中展开机构的三维结构图；
图3为本发明的机构运动简图；
图4及图5为本发明的锁定组件的原理及锁定组件与径向肋的连接结构示意图。
图6是天线反射面收拢及展开状态示意图。
具体实施方式
现结合实施例、附图对本发明作进一步描述：
如图1、2所示，径向肋式反射面展开机构包括电机1、减速器2、丝杠3、底板4、底座5、滑动环6、传动杆7、径向肋8、锁定机构安装座9、锁定连接支架10、锁定弹簧11、锁钩12、锁定轴13、导向杆14、导向连接架15、丝杠螺母16。
底座5与底板4相连，所述径向肋式反射面展开机构布置在底座5上，电机1与驱动减速器2连接，驱动减速器2连接丝杠3，电机1驱动减速器2转动后，转动传递至丝杠3上，丝杠螺母16套装于丝杠3上，将丝杠3的转动转化为滑动，滑动环6与丝杠螺母16及导向连接架15连接，导向连接架15外围孔与导向杆14配合连接，实现滑动环6的上下移动，滑动环6外围均布有传动杆7的接口，与所有传动杆7连接一个旋转轴，带动各个传动杆同步运动，每个传动杆7与每个径向肋8连接一个旋转轴，同时每个径向肋8与底座5连接一个旋转轴，通过曲柄滑块的运动原理实现径向肋8的展开及收拢。
如图3所示，在本实例中，天线从收拢（图中虚线示意）到展开（图中实线示意）状态下，径向肋8上两个旋转轴形成四杆机构原理上的从动件AB，其均在第四象限运动，且其与传动杆7即四杆机构原理上的连杆BC的夹角均未到180°，故未出现死点；CD是滑动环6半径的长度。
如图4和图5所示，天线展开即将到位时，每个径向肋8上连接一个锁定轴13，展开到位后锁定轴13落入锁钩12内，锁钩12数量至少为2个，锁钩12对锁定轴13实现锁定。
锁定弹簧11一端压在锁定连接支架10凹槽内，另一端压在锁钩12一侧，施加压力至锁钩12；锁钩12和锁定轴13的各具有2段弧形外轮廓、锁定轴13向下运动，弧形外轮廓相互挤压，锁钩12外扩，锁定弹簧11变形蓄能，锁定轴13到位，锁钩12在锁定弹簧11驱动下回复初始位置，实现锁定，锁钩12均通过锁钩支架10与锁定机构安装座9固定连接，锁定机构安装座9与底座5固定连接，最终锁定后实现所有径向肋8直接与底座5连成整体，天线反射面展开后实现无间隙、高刚度保持。
图6是天线反射面收拢及展开状态示意图。
较佳地，所述滑动环6、底座5、底板4、径向肋8采用碳纤维复合材料，并通过合理的铺层设计，实线结构重量轻、空间适应性好、刚度好、热变形小的目的。
较佳地，对径向肋8上两个旋转轴尺寸即图3中AB，及传动杆7长度即图3中BC等进行优化设计，优化目标为滑动环6行程短、传动杆7传动角大。
较佳地，所述滑动环6的尺寸在考虑强度及刚度满足设计要求，尺寸可设计尽量小，以实现减重降尺寸空间的目的。
较佳地，所述传动杆7具有长度调整机构，所述长度调整机构包括两端带有反向内螺纹的中空调整杆和连接轴，连接轴带有外螺纹，连接径向肋8和滑动环6，通过调整连接轴与调整杆的螺接位置调整传动杆7的长度，实现径向肋8的同步展开。
需要说明的是，上文只是对本发明进行示意性说明和阐述，本领域的技术人员应当明白，对本发明的任意修改和替换都属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种径向肋式反射面展开机构，其特征在于，所述径向肋式反射面展开机构包括电机（1）、减速器（2）、丝杠（3）、底板（4）、底座（5）、滑动环（6）、传动杆（7）、径向肋（8）、锁定机构安装座（9）、锁定连接支架（10）、锁定弹簧（11）、锁钩（12）、锁定轴（13）、导向杆（14）、导向连接架（15）、丝杠螺母（16）；
底座（5）与底板（4）相连，电机（1）与减速器（2）连接，减速器（2）连接丝杠（3），电机（1）驱动减速器（2）转动后，转动传递至丝杠（3）上；丝杠螺母（16）套装于丝杠（3）上，丝杠螺母（16）将丝杠（3）的转动转化为滑动；滑动环（6）与丝杠螺母（16）及导向连接架（15）连接，导向连接架（15）外围孔与导向杆（14）配合连接，实现滑动环（6）的上下移动；滑动环（6）通过旋转轴与传动杆（7）连接，带动传动杆（7）同步运动；传动杆（7）与径向肋（8）通过旋转轴连接，径向肋（8）与底座（5）通过旋转轴连接，实现径向肋（8）的展开及收拢；径向肋（8）与锁定轴（13）连接，径向肋（8）展开到位后锁定轴（13）落入锁钩（12）内，锁钩（12）对锁定轴（13）实现锁定，锁钩（12）通过锁定连接支架（10）和锁定机构安装座（9）连接；锁定机构安装座（9）与底座（5）连接；锁定弹簧（11）一端压在锁定连接支架（10）凹槽内，另一端压在锁钩（12）一侧。
2.如权利要求1所述的径向肋式反射面展开机构，其特征在于，所述锁钩（12）对锁定轴（13）各具有2段弧形外轮廓，施加压力至锁钩（12），锁定轴（13）向下运动，弧形外轮廓相互挤压，锁钩（12）外扩，锁定弹簧（11）变形蓄能，锁定轴（13）到位，锁钩（12）在锁定弹簧（11）驱动下回复初始位置，锁钩（12）对锁定轴（13）实现锁定。
3.如权利要求2所述的径向肋式反射面展开机构，其特征在于，所述锁钩（12）至少有2个。
4.如权利要求1所述的径向肋式反射面展开机构，其特征在于，所述径向肋式反射面展开机构最终锁定后所有径向肋（8）直接与底座（5）连成整体。
5.如权利要求1所述的径向肋式反射面展开机构，其特征在于，所述传动杆（7）具有长度调整机构，所述长度调整机构包括两端带有反向内螺纹的调整杆和连接轴，连接轴带有外螺纹，连接径向肋（8）和滑动环（6），通过调整连接轴与调整杆的螺接位置调整传动杆（7）的长度，实现径向肋（8）的同步展开。
6.如权利要求1所述的径向肋式反射面展开机构，其特征在于，所述滑动环（6）、底座（5）、底板（4）、径向肋（8）采用碳纤维复合材料。
7.如权利要求1所述的径向肋式反射面展开机构，其特征在于，所述径向肋式反射面展开机构通过曲柄滑块运动实现径向肋（8）的展开及收拢。
8.如权利要求1所述的径向肋式反射面展开机构，其特征在于，所述径向肋式反射面展开机构不经过机构运动死点。
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