CN107425256B - 一种星载抛物面天线高定位精度展开锁位机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种星载抛物面天线高定位精度展开锁位机构，其特征在于，该机构包括：基座，U型架，锁舌，驱动轴，从动轴，深沟球轴承，垫片，驱动组件和锁位装置。驱动组件主要包括：定子和转子。锁位装置包括：底座，锁扣，止动螺钉，螺母A，锁轴，限位螺钉，螺母B，双列扭簧和弹簧挡圈。驱动组件定子与基座连接。驱动轴一端与驱动组件转子连接，另一端与U型架连接。从动轴一端与基座连接，另一端自由，与U型架之间安装深沟球轴承。锁位装置为一机械装置，安装在基座上，用于实现对转动部件U型架的锁位。本发明广泛适用于驱动空间光电类载荷转动并固定支撑在某一位置，具有驱动稳定、速度可调，固定支撑精度高等优点。

Description

一种星载抛物面天线高定位精度展开锁位机构

技术领域

本发明涉及航空航天机电技术领域，特别涉及一种星载抛物面天线高定位精度展开锁位机构。

技术背景

指向机构是星载天线实现对目标跟踪、定向的重要执行部件，是现代航天器系统的重要组成部分。随着现代航天技术的快速发展，尤其以空间站、登月计划和探火工程为代表的空间探测活动，其任务高度复杂、系统高度耦合，对数据传输、通信、观测、导航、电子侦察干扰等信息系统在多功能、性能、精度、指向部件的刚度和轻量化方面的需求越来越高。有效载荷和通信系统功能的扩展，使天线的复杂程度增高和增益需求提高，天线的波束宽度也不断变窄，造成特定覆盖区域的增益降低。北斗导航卫星、高轨中继卫星、星座组网和深空探测器等都要求建立星地和星间通信链路。因此，为了提高星载天线机动灵活的功能，天线被设计成具备一维甚至更多维转动和定位的功能。

为了提高星载天线的增益，天线口径和重量越来越大、天线的波束宽度也变得很窄，为了增加星载天线的转动范围，且避免在转动过程中碰到卫星本体或天线周围的其他载荷，需要在发射阶段将天线收拢压紧在卫星侧面，入轨后将天线展开支撑在远离星体足够远的某一位置，再进行转动和定向。因此，展开角度的误差将作为星载天线的固定指向误差，一直存在。由此可见，提高展开精度可提高星载天线的指向精度，具有很重要的工程意义。

此外，随着空间高分辨率相机、光学载荷、雷达和扫描驱动的发展，对航天器的平台稳定度的要求也越来越高，对航天器舱外活动部件转动过程中产生的干扰要求也很苛刻。需要星载天线在展开状态的基频尽可能高，而对基频影响因素最大的是系统重量和锁定刚度。可见提高展开锁位机构的锁紧刚度对星载天线和航天器平台均很重要。

现有的有些星载天线，仅依靠电机的保持力矩实现指向机构的位置保持，保持刚度低且易受外界干扰的影响。有些星载天线通过无源弹簧或扭簧展开，到位后依靠销锁定位，展开过程不可控、到位冲击大，锁位精度低且因锁定装置间隙过大而刚度低。

目前没有发现同本发明类似技术的说明或报道，也尚未收集到国外类似的资料。

发明内容

为了解决上诉问题，本发明提供了一种星载抛物面天线高定位精度展开锁位机构，技术方案如下：

一种星载抛物面天线高定位精度展开锁位机构，其特征在于，该机构包括：基座，U型架，锁舌，驱动轴，从动轴，深沟球轴承，垫片，驱动组件和锁位装置。驱动组件主要包括：定子和转子。锁位装置包括：底座，锁扣，止动螺钉，螺母A，锁轴，限位螺钉，螺母B，双列扭簧和弹簧挡圈。

所述的驱动组件定子与基座连接。驱动轴一端与驱动组件转子连接，另一端与U型架连接。从动轴一端与基座连接，另一端自由，与U型架之间安装深沟球轴承。锁位装置为一机械装置，安装在基座上，用于实现对转动部件U型架的锁位。

所述的锁舌与U型框架采用一体化设计，用铝合金整体加工成型，锁舌的下表面为楔形弧面。

所述的驱动轴一端通过螺钉固定在驱动组件输出轴上，另一端通过螺钉固定在U型框架上，驱动组件带动U型架绕驱动轴转动，并采集展开锁位机构的位置信息，将该位置信息反馈到电机控制器，实现驱动组件转动位置和停止位置的高精度闭环控制。

所述的U型架在驱动组件的驱动下连续转动。转过某一角度后，锁舌的下弧面与锁扣的上斜面接触，并在锁扣上斜面滑动，推动锁扣绕锁轴转动，同时，双列扭簧储备势能，回弹力矩增加；锁舌到达锁定位置进入锁槽并与止动螺钉贴合；锁扣在双列扭簧回弹力矩的作用下，绕锁轴回转至下弧面与锁舌上平面接触的工作位置，并在双列扭簧回弹力矩的作用下扣紧锁舌。

所述的锁扣下弧面与锁舌上表面的摩擦系数不大于0.1。

所述的锁扣与锁舌在工作位置的接触点与锁轴的连线，与该接触点法线夹角定义为α，且锁轴和驱动轴在该法线的两侧。其中，α的取值范围为[3°,6°]。

通过调节止动螺钉拧入底座的深度来调节锁扣与锁舌接触点的位置，使α取值落在[3°,6°]区间内，在该位置，锁位装置可实现自锁。其中，止动螺钉上表面为弧面。

通过垫片调节锁位装置的高度和倾斜角度，实现锁扣与锁舌无缝接触和锁定位置即展开角度的精调。

所述的限位螺钉圆弧面与底座贴合，通过拧入锁扣的深度调节锁扣的初始位置；在锁定位置，限位螺钉圆弧面与底座之间间隙大于0.1mm。

所述的锁扣材料2Cr13，与锁舌材料铝合金不同，锁扣上斜面涂覆MoS2固体润滑膜。

本发明由于采取了上述设计方案，使之与现有技术方案相比，具有以下的优点：

本发明提供的一种星载抛物面天线高定位精度展开锁位机构，广泛适用于驱动空间光电类载荷转动并固定支撑在某一位置，采用了无间隙、自锁设计，相较于现有的技术，具有展开过程稳定、到位精度高、锁定刚度高的优点。

附图说明

图1是本发明提供的一种星载抛物面天线高定位精度展开锁位机构的结构示意图；

图2是本发明提供的一种星载抛物面天线高定位精度展开锁位机构的外形示意图；

图3是本发明提供的一种星载抛物面天线高定位精度展开锁位机构的剖视图；

图4是本发明提供的锁位装置的组成示意图；

图示说明：

1—基座，2—U型架，3—锁舌，4—驱动轴，5—从动轴，6—深沟球轴承，7—垫片，8—驱动组件，9—锁位装置，801—定子，802—转子，901—底座，902—锁扣，903—止动螺钉，904—螺母A，905—锁轴，906—限位螺钉，907—螺母B，908—双列扭簧，909—弹簧挡圈。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详尽的描述：

本发明提供一种星载抛物面天线高定位精度展开锁位机构，其特征在于，包括：基座1，U型架2，锁舌3，驱动轴4，从动轴5，深沟球轴承6，垫片7，驱动组件8和锁位装置9。驱动组件主要包括：定子801和转子802。锁位装置包括：底座901，锁扣902，止动螺钉903，螺母A904，锁轴905，限位螺钉906，螺母B907，双列扭簧908和弹性挡圈909。

驱动组件定子801与基座1之间通过圆止口定位，通过梅花状连接法兰用螺钉固定。驱动轴4一端与驱动组件转子802通过螺钉固定，另一端与U型架2通过螺钉固定。从动轴5一端与基座1通过螺钉固定，另一端自由，与U型架2之间安装深沟球轴承6。锁位装置9为一机械装置，用于实现对转动部件U型架2的锁位，用螺钉固定安装在基座上。

所述的锁舌3与U型框架2采用一体化设计，用铝合金整体加工成型。锁舌3的下表面为楔形弧面。

控制器控制驱动组件8转动，带动与之固连的U型架2绕驱动轴由收拢位置开始转动，并实时采集展开锁位装置9的位置信息，将该位置信息反馈到控制器，实现驱动组件8转动位置和停止位置的高精度闭环控制。

所述锁位装置，用锁轴905连接锁扣、底座901和双列扭簧908。其中，锁轴905与锁扣902、底座901之间的配合为H7/f6，并涂覆801EF空间专用润滑脂，用弹性挡圈909进行锁扣902的轴向限位。双列扭簧908的U型端套在底座901的凸起上实现定位，另一自由端搭接在锁扣902横梁上，在锁位装置未工作时，双列扭簧908预扭一定的角度，使双列扭簧908的力矩约为200Nmm。限位螺钉906拧在锁扣的螺纹孔中，其圆弧面与底座901贴合，螺母B907安装在限位螺钉上，用于限位螺钉906的防松。止动螺钉903拧在底座901的螺纹孔中，螺母A904安装在止动螺钉上，用于止动螺钉903的防松。

U型架2带动星载天线在驱动组件8的驱动下连续转动，转过某一角度后，锁舌3的下弧面与锁扣的上斜面接触，并在锁扣上斜面滑动，推动锁扣902绕锁轴905转动，同时，双列扭簧908扭转角度增大，扭力矩增加；锁舌3到达锁定位置即星载天线展开到位，锁舌3进入锁槽并与止动螺钉903贴合；锁扣902在双列扭簧908力矩的作用下回弹，绕锁轴905回转至下弧面与锁舌3上平面接触的工作位置，并在双列扭簧的作用下扣紧锁舌3。止动螺钉903弧面与底座901之间的间隙大于0.1mm，锁位动作完成。

锁扣902与锁舌3之间的位置关系通过调节可实现自锁，因此，该机构不仅展开角度可调、重复锁位精度高、锁紧刚度高，在星载天线受到外界干扰力时，亦可有效保证星载天线的展开角度保持不变。

所述的锁扣902下弧面与锁舌上表面的摩擦系数不大于0.1。

所述星载抛物面天线高定位精度展开锁位机构在锁定位置，锁扣902与锁舌3在工作位置的接触点与锁轴的连线，与该接触点法线夹角定义为α，且锁轴905和驱动轴4在该法线的两侧。通过调节止动螺母拧入底座901的深度来调节锁扣902与锁舌3接触点的位置，使α取值落在[3°,6°]区间内。在该位置，锁位装置可实现自锁。其中，止动螺钉上表面为弧面。

所述锁位装置，通过垫片7安装位置和数量来调节锁位装置的高度和倾斜角度，使锁扣902下弧面与锁舌3上表面平行，进而实现锁扣902与锁舌3的无缝接触，实现锁定位置即展开角度的精调。

所述星载抛物面天线高定位精度展开锁位机构锁扣材料2Cr13，与锁舌3材料铝合金不同，锁扣902上斜面涂覆MoS₂固体润滑膜。

Claims (6)

1.一种星载抛物面天线高定位精度展开锁位机构，其特征在于，包括：基座，U型架，锁舌，驱动轴，从动轴，深沟球轴承，垫片，驱动组件和锁位装置；

所述驱动组件与基座之间通过圆止口定位，通过梅花状连接法兰用螺钉固定，所述驱动轴一端与驱动组件通过螺钉固定，另一端与U型架通过螺钉固定；所述从动轴一端与基座通过螺钉固定，另一端自由，与U型架之间安装深沟球轴承；所述垫片安装位置和数量可调节锁位装置的高度和倾斜角度，所述锁位装置为一机械装置，用于实现对转动部件U型架的锁位，用螺钉固定安装在基座上；所述锁舌与U型框架采用一体化设计，用铝合金整体加工成型；

所述驱动组件包括：定子和转子；所述定子与基座之间通过圆止口定位，通过梅花状连接法兰用螺钉固定；驱动轴一端与所述转子通过螺钉固定，另一端与U型架通过螺钉固定；

所述锁位装置包括：底座，锁扣，止动螺钉，螺母A，锁轴，限位螺钉，螺母B，双列扭簧和弹簧挡圈；所述锁轴连接锁扣、底座和双列扭簧；所述锁轴与锁扣、底座之间配合，用弹性挡圈进行锁扣的轴向限位；所述双列扭簧的U型端套在底座的凸起上实现定位，另一自由端搭接在锁扣横梁上；所述限位螺钉拧在锁扣的螺纹孔中，其圆弧面与底座贴合，所述螺母B安装在限位螺钉上，用于限位螺钉的防松；所述止动螺钉拧在底座的螺纹孔中，所述螺母A安装在止动螺钉上，用于止动螺钉的防松；

所述U型架在驱动组件的驱动下连续转动，转过某一角度后，锁舌的下弧面与锁扣的上斜面接触，并在锁扣上斜面滑动，推动锁扣绕锁轴转动，同时，双列扭簧扭转角度增大，扭力矩增加；锁舌到达锁定位置进入锁槽并与止动螺钉贴合；锁扣在双列扭簧回弹力矩的作用下，绕锁轴回转至下弧面与锁舌上平面接触的工作位置，并在双列扭簧回弹力矩的作用下扣紧锁舌；

在锁定位置，所述锁扣与锁舌在工作位置的接触点与锁轴的连线，与该接触点法线夹角定义为α，且锁轴和驱动轴在该法线的两侧；其中，α的取值范围为[3°,6°]。

2.根据权利要求1所述的星载抛物面天线高定位精度展开锁位机构，其特征在于，所述锁轴与锁扣、底座之间的配合为H7/f6，并涂覆801EF空间专用润滑脂。

3.根据权利要求1所述的星载抛物面天线高定位精度展开锁位机构，其特征在于，所述锁扣下弧面与锁舌上表面的摩擦系数≤0.1。

4.根据权利要求1所述的星载抛物面天线高定位精度展开锁位机构，其特征在于，通过调节止动螺钉拧入底座的深度来调节锁扣与锁舌接触点的位置，使α取值落在[3°,6°]区间内，在该位置，锁位装置可实现自锁；其中，止动螺钉上表面为弧面。

5.根据权利要求1所述的星载抛物面天线高定位精度展开锁位机构，其特征在于，所述限位螺钉圆弧面与底座贴合，通过拧入锁扣的深度调节锁扣的初始位置；在锁定位置，限位螺钉圆弧面与底座之间间隙大于0.1mm。

6.根据权利要求1所述的星载抛物面天线高定位精度展开锁位机构，其特征在于，所述锁扣材料采用2Cr13，锁扣上斜面涂覆MoS₂固体润滑膜。

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