CN107444676B - 一种星载集成化紧凑型低回差的高精度二维指向机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种星载集成化紧凑型低回差的高精度二维指向机构，该机构包括，支撑结构和驱动组件；支撑结构包括：机构基座、十字框架、天线基座、主动轴、从动轴、调整垫片、深沟球轴承。驱动组件包括：固定端和输出端。主动轴和从动轴一端均与十字框架固定连接，另一端与机构基座之间安装深沟球轴承；调整垫片安装在十字框架与主动轴之间；驱动组件固定端、输出端分别与机构基座、主动轴固定连接。本发明广泛适用于驱动星载抛物面天线实现对目标的跟踪和定向。

Description

一种星载集成化紧凑型低回差的高精度二维指向机构

技术领域

本发明涉及航空航天机电技术领域，特别涉及一种星载集成化紧凑型低回差的高精度二维指向机构。

技术背景

随着现代航空航天技术的成熟发展，空间探测活动越来越频繁、任务也越来越复杂，尤其以空间站、登月计划和探火工程为代表。这使得星地或者星间传输的数据量也不断增加。为了满足传输数据量增加的需求，通常是通过提高天线增益来提高数据传输速度。这使得天线的波束宽度也变得很窄，而指向不确定性会成特定区域的增益降低，甚至造成通信链路连接不畅。因此，很多天线被设计成具有二维转动和定向的功能。

随着星载天线增益增高，天线口径和重量越来越大，结构越来越复杂，用于安装二维指向机构的空间有限，同时也给二维指向机构的安装操作带来很大的困难。同时，出于建立星地或者星间链路需要，星载天线对特定区域的指向精度要求也很高，这需要由二维指向机构来实现。

现有的二维指向机构存在集成化程度低、不易更换组件、包络尺寸大、轴系传动误差和回差大等问题而不能满足空间探测活动的需要。目前迫切需要一种集成化程度高、紧凑、高精度二维指向机构。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种星载集成化紧凑型低回差的高精度二维指向机构，不仅便于系统集成安装，还可以减小二维指向机构在星载天线系统中的体积，进而减小星载天线系统的包络尺寸，便于星载天线系统在卫星上的安装固定。本发明提供的技术方案如下：

一种星载集成化紧凑型低回差的高精度二维指向机构，该机构包括：支撑结构和驱动组件。支撑结构包括：机构基座、十字框架、天线基座、主动轴、从动轴、调整垫片、深沟球轴承。驱动组件包括：固定端和输出端。

主动轴和从动轴一端均与十字框架固定连接，另一端与机构基座之间安装深沟球轴承；调整垫片安装在十字框架与主动轴之间；驱动组件与主动轴和机构基座之间固定连接。

支撑结构与驱动组件均可独立使用，即二维指向机构拆除驱动组件后，可以正常转动，各零件间位置和配合关系保持不变；或更换驱动组件，获得其他转动性能指标。

驱动组件安装于支撑结构腔内，使二维指向机构紧凑、包络小、刚度高。

主动轴、驱动组件输出端均为“马蹄型”异形阶梯轴，主动轴与十字框架之间通过“马蹄型”异形阶梯轴定位和传递力矩；

深沟球轴承安装在机构基座轴承孔内，分别通过主动轴轴肩、从动轴轴肩和轴承孔端面实现轴向固定；

驱动组件输出端与主动轴之间通过“马蹄型”异形轴定位和传递力矩，轴向配合长度不小于9mm，且二维机构受热膨胀后，输出端可在主动轴轴孔内沿轴向移动；

“马蹄型”异形阶梯轴与孔之间的配合均为H6/n5过盈配合获得低回差甚至零回差，在轴与孔装配时可采用热装法。

十字框架材料为铝合金2A14，主动轴材料为不锈钢2Cr13，均为热涨系数较大金属材料。

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集成化紧凑型低回差的高精度二维指向机构，广泛适用于驱动星载抛物面天线对目标进行跟踪和指向，采用了集成化、小型化和低间隙设计，相较于现有的二维指向机构，具有安装更换方便、紧凑和精度高等优点。

附图说明

图1是本发明提供的一种星载集成化紧凑型低回差的高精度二维指向机构的结构示意图；

图2是本发明提供的一种星载集成化紧凑型低回差的高精度二维指向机构的剖视图；

图示说明：

1—支撑结构、2—驱动组件、101—机构基座、102—十字框架、103—天线基座、104—主动轴、105—从动轴、106—调整垫片、深沟球轴承、201—固定端、202—输出端。

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集成化紧凑型低回差的高精度二维指向机构，其特征在于，包括：支撑结构1和驱动组件2。支撑结构1包括：机构基座101、十字框架102、天线基座103、主动轴104、从动轴105、调整垫片106、深沟球轴承。驱动组件2由输电机、减速器、角度传感器、固定端201、输出端202、壳体系统集成。

所述的星载集成化紧凑型低回差的高精度二维指向机构的每一维轴系相同，两轴系垂直布置且功能相互独立。定义连接于机构基座的轴系为X轴，另一轴系定义为Y轴。下面对仅对X轴进行详尽的描述，Y轴不再赘述。所述天线基座103位于Y轴指向机构驱动组件2的上部。

所述的主动轴104和从动轴105一端均与十字框102架通过螺钉固定，另一端自由，与机构基座101之间安装深沟球轴承；调整垫片106安装在十字框架102与主动轴104之间，通过增加调整垫片106数量来控制轴系的轴向间隙，适应不同温度范围的使用环境；驱动组件2与机构基座101之间通过螺钉固定连接，其中，驱动组件2壳体与机构基座101孔之间间隙不小于0.5mm，避免过定位。

所述的支撑结构1与驱动组件2均可独立使用，即二维指向机构拆除驱动组件后，可以正常转动，各零件间位置和配合关系保持不变；或更换驱动组件2，获得其他转动性能指标。

所述的驱动组件2安装于支出结构腔内，使二维指向机构紧凑、包络小、刚度高。

所述的主动轴104、驱动组件2输出端202均为“马蹄型”异形阶梯轴，所述的主动轴104与十字框架102之间通过“马蹄型”异形阶梯轴定位和传递力矩。

所述的深沟球轴承安装在机构基座101轴承孔内，分别通过主动轴轴肩、从动轴轴肩和轴承孔端面实现轴向定位。

所述的驱动组件输出端202与主动轴104之间通过“马蹄型”异形轴定位和传递力矩，轴向配合长度不小于9mm，且二维机构受热膨胀后，输出端202可在主动轴104轴孔内沿轴向移动。

所述的“马蹄型”异形阶梯轴即输出端202、主动轴104与孔之间的配合均为H6/n5过盈配合获得低回差甚至零回差，在轴与孔装配时可采用热装法。

所述的十字框架102材料位铝合金2A14，主动轴104材料为不锈钢2Cr13，均为热涨系数较大金属材料。

Claims (2)

1.一种星载集成化紧凑型低回差的高精度二维指向机构，其特征在于，包括：支撑结构

和驱动组件；

所述支撑结构包括：机构基座、十字框架、天线基座、主动轴、从动轴、调整垫片、深沟球轴承；所述主动轴和从动轴一端均与十字框架固定连接，另一端与机构基座之间安装深沟球轴承；调整垫片安装在十字框架与主动轴之间；驱动组件与主动轴和机构基座之间固定连接；

所述驱动组件由输电机、减速器、角度传感器、固定端、输出端、壳体系统集成；通过增加调整垫片数量来控制轴系的轴向间隙，适应不同温度范围的使用环境；所述主动轴、驱动组件的输出端均为“马蹄型”异形阶梯轴；所述主动轴与十字框架之间通过所述“马蹄型”异形阶梯轴定位和传递力矩；所述驱动组件的输出端与主动轴之间通过“马蹄型”异形阶梯轴定位和传递力矩，轴向配合长度≥9mm，且二维机构受热膨胀后，输出端可在主动轴轴孔内沿轴向移动;

所述“马蹄型”异形阶梯轴与孔之间的配合均为H6/n5 过盈配合获得低回差甚至零回差，在所述“马蹄型”异形阶梯轴与孔装配时采用热装法;

所述十字框架材料为铝合金2A14，主动轴材料为不锈钢2Cr13;

所述深沟球轴承安装在机构基座轴承孔内，分别通过主动轴轴肩、从动轴轴肩和轴承孔端面实现轴向固定。

2.根据权利要求1所述的星载集成化紧凑型低回差的高精度二维指向机构，其特征在于，所述驱动组件的壳体与机构基座孔之间间隙≥0.5mm。

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