CN107628282A

CN107628282A - 一种大尺度综合姿态模拟试验台

Info

Publication number: CN107628282A
Application number: CN201711086328.XA
Authority: CN
Inventors: 唐术锋; 闫继宏; 张新彬; 吴宜勇; 姚佳男
Original assignee: Harbin Institute of Technology; Inner Mongolia University of Technology
Current assignee: Harbin Institute of Technology; Inner Mongolia University of Technology
Priority date: 2017-11-07
Filing date: 2017-11-07
Publication date: 2018-01-26
Anticipated expiration: 2037-11-07
Also published as: CN107628282B

Abstract

本发明公开了一种大尺度综合姿态模拟试验台，其包括升降底座、第一水平移动座、第二水平移动座和转动座，在升降底座上设有第一轨道和第一移动机构，第一移动机构推动第一水平移动座在升降底座顶部沿第一轨道往复移动；在第一水平移动座上设有第二移动机构和与第一轨道垂直设置的第二轨道，第二移动机构推动第二水平移动座在第一水平移动座顶部沿第二轨道往复移动；在第二水平移动座顶部转动设有转动座，转动座通过转动驱动机构与第二水平移动座连接。优点：本发明结构简单、故障率低、体积小、成本低，能够实现三个坐标方向的平动和两个轴的二维转动，具有五个自由度，进而模拟试件在轨自转和旋转的运动行为，为在试件等试件的在轨研究提供载体。

Description

一种大尺度综合姿态模拟试验台

技术领域：

本发明涉及空间环境工程领域，具体地说涉及一种大尺度综合姿态模拟试验台。

背景技术：

空间辐照舱主要用于模拟空间高真空、热沉条件下不同能量范围的电子、质子等粒子辐照以及太阳电磁辐射和紫外辐射等空间辐照环境，以便开展材料、器件和系统模块在极端综合空间环境中的结构演化和性能退化规律研究。在使用空间辐照仓进行材料、器件和系统模块等试件的研究时，需要将试件安装在试验台上，通过试验台调节试件在空间环境中的姿态，使试件以不同的角度接收空间辐照舱内模拟光束的辐照，保证试件与模拟光束间的角度关系与在轨飞行条件相同或相近，以满足科学实验研究的要求。目前，国内外关于试验台的研究较少，仅有的几个试验台普遍存在体积较大，制做成本比较高，构造复杂，故障率高等问题。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种体积小的大尺度综合姿态模拟试验台。

本发明由如下技术方案实施：一种大尺度综合姿态模拟试验台，其包括升降底座、第一水平移动座、第二水平移动座和转动座，在所述升降底座上设有第一轨道和第一移动机构，所述第一移动机构推动所述第一水平移动座在所述升降底座顶部沿所述第一轨道往复移动；在所述第一水平移动座上设有第二移动机构和与所述第一轨道垂直设置的第二轨道，所述第二移动机构推动所述第二水平移动座在所述第一水平移动座顶部沿所述第二轨道往复移动；在所述第二水平移动座顶部转动设有所述转动座，所述转动座通过转动驱动机构与所述第二水平移动座连接。

进一步的，所述升降底座为电动升降台。

进一步的，所述转动驱动机构包括支撑轴、转动电机，在所述第二水平移动座上竖直设有所述支撑轴，所述支撑轴转动设置在所述第二水平移动座顶部，在所述支撑轴顶部固定有所述转动座，所述转动电机与所述支撑轴传动连接。

进一步的，所述转动电机为正反转电机。

进一步的，所述第一移动机构和所述第二移动机构分别为电推杆或推拉组件的任意一种。

进一步的，所述推拉组件包括移动电机、丝杆和螺母，所述移动电机为正反转电机，所述移动电机的输出轴与所述丝杆传动，在所述丝杆外部套设有所述螺母；所述第一移动机构的所述移动电机和所述螺母分别固定在所述升降底座和所述第一水平移动座上；所述第二移动机构的所述移动电机和所述螺母分别固定在所述第一水平移动座和所述第二水平移动座上。

进一步的，所述转动座包括U型支架、翻转电机、试件装载架，在所述U型支架的两竖直段上分别水平穿置有一根转轴，在两根所述转轴之间固定有所述试件装载架，所述翻转电机通过减速器与任一所述转轴传动连接。

进一步的，所述试件装载架包括凵型旋转架和由所述凵型旋转架开口端滑动插接在所述凵型旋转架内部的试件固定架，所述凵型旋转架包括两侧板和连接在两块所述侧板之间的连接板；每块所述侧板的外壁上分别垂直固定有一根所述转轴和沿所述侧板长度方向布置的所述导向管，在所述侧板外端与相邻的所述试件固定架之间螺接有所述锁紧螺杆。

进一步的，在所述连接板和与其相对的所述试件固定架上分别固定有电连接器公头和电连接器母头。

本发明的优点：本发明结构简单、故障率低、体积小、成本低，能够实现在三个坐标方向的平动和两个轴的二维转动，具有五个自由度，进而模拟试件在轨自转和旋转的运动行为，为试件的在轨研究提供载体。

附图说明：

图1为本实施例的整体结构示意图。

图2为图1的上部结构示意图。

图3为图2的A-A剖视图。

图4为本实施例试件装载架结构示意图。

升降底座1、第一水平移动座2、第二水平移动座3、转动座4、U型支架4.1、翻转电机4.2、试件装载架4.3、凵型旋转架4.3.1、试件固定架4.3.2、侧板4.3.1.1、连接板4.3.1.2、锁紧螺杆4.3.3、轨道4.3.4、滑块4.3.5、电连接器公头4.3.6、电连接器母头4.3.7、转轴4.4、减速器4.5、第一轨道5、第一移动机构6、第二轨道7、第二移动机构8、转动驱动机构9、支撑轴9.1、移动电机10、丝杆11、螺母12。

具体实施方式：

如图1至图4所示，一种大尺度综合姿态模拟试验台，其包括升降底座1、第一水平移动座2、第二水平移动座3和转动座4，升降底座1为液压升降台，通过升降底座1的伸缩控制试件的在Z方向上的移动；在升降底座1滚轮和地脚支撑，地脚支撑可用于支撑升降底座1，防止升降底座来回滑动；在升降底座1上设有第一轨道5和第一移动机构6，第一移动机构6推动第一水平移动座2在升降底座1顶部沿第一轨道5往复移动；通过第一移动机构6控制第一水平移动座2沿着第一轨道5往复移动，控制试件在X方向的移动；

在第一水平移动座2上设有第二移动机构8和与第一轨道5垂直设置的第二轨道7，第二移动机构8推动第二水平移动座3在第一水平移动座2顶部沿第二轨道7往复移动，第二水平移动座3通过第二移动机构8与第一水平移动座2连接；第一移动机构6和第二移动机构8分别为电推杆或推拉组件的任意一种；本实施例中，第一移动机构6和第二移动机构8均为推拉组件，具体的，所述推拉组件包括移动电机10、丝杆11和螺母12，移动电机10为正反转电机，移动电机10的输出轴与丝杆11同轴固定，在丝杆11外部套设有螺母12；第一移动机构6的移动电机10和螺母12分别固定在升降底座1和第一水平移动座2上；第二移动机构8的移动电机10和螺母12分别固定在第一水平移动座2和第二水平移动座3上；移动电机10转动时可带动丝杆11转动，丝杆11转动时可驱动螺接在其外部的螺母12沿着丝杠11长度方向移动，进而使与螺母12固定的第一水平移动座2和第二水平移动座3分别沿着第一轨道5和第二轨道7移动；

在第二水平移动座3顶部转动设有转动座4，转动座4通过转动驱动机构9与第二水平移动座3连接；通过驱动机构9可控制转动座4在第二水平移动座3顶部绕着Y轴转动；转动驱动机构9包括支撑轴9.1、转动电机9.2，在第二水平移动座3上竖直设有支撑轴9.1，支撑轴9.1转动设置在第二水平移动座3顶部，在支撑轴9.1顶端固定有转动座4，转动电机9.2通过斜齿锥齿轮与支撑轴9.1传动连接，转动电机9.2为正反转电机；转动电机9.2通过斜齿锥齿轮驱动支撑轴9.1转动，可使转动电机9.2水平设置；支撑轴9.1转动的同时可带动固定在其顶部的转动座4与支撑轴9.1一同转动，以使试件绕着Y轴转动；

转动座4包括U型支架4.1、翻转电机4.2、试件装载架4.3，在U型支架4.1的两竖直段上分别水平穿置有一根转轴4.4，在两根转轴4.4之间固定有试件装载架4.3，翻转电机4.2通过减速器4.5与任一转轴4.4传动连接；翻转电机4.2可驱动与之对应的转轴4.4转动，进而带动试件装载架4.3在U型支架4.1内转动，使试件绕着X轴或Z轴转动；试件装载架4.3包括凵型旋转架4.3.1和由凵型旋转架4.3.1开口端滑动插接在凵型旋转架4.3.1内部的试件固定架4.3.2，凵型旋转架4.3.1包括两侧板4.3.1.1和连接在两块侧板4.3.1.1之间的连接板4.3.1.2；在侧板4.3.1.1内侧固定有沿侧板4.3.1.1长度方向布置的轨道4.3.4，在试件固定架4.3.2外壁上设有与相邻轨道4.3.4相匹配的滑块4.3.5；试件固定架4.3.2可通过滑块4.3.5沿着轨道4.3.4滑动插入凵型旋转架4.3.1或由凵型旋转架4.3.1滑出；在连接板4.3.1.2和与其相对的试件固定架4.3.2上分别固定有电连接器公头4.3.6和电连接器母头4.3.7；当试件固定架4.3.2全部插入凵型旋转架4.3.1时，电连接器公头4.3.6刚好和电连接器母头4.3.7实现对接，进而便于为固定在试件固定架4.3.2上的试件供电；每块侧板4.3.1.1的外壁上分别垂直固定有一根转轴4.4，在侧板4.3.1.1外端与相邻的试件固定架4.3.2之间螺接有锁紧螺杆4.3.3；当试件固定架4.3.2全部插入凵型旋转架4.3.1时，通过锁紧螺杆4.3.3可将试件固定架4.3.2与凵型旋转架4.3.1连接为一体，进而防止试件装载架4.3垂直翻转的过程中试件固定架4.3.2跌落；

工作原理：通过控制升降底座1的升降，可以模拟试件在空间辐照仓内Z方向上的运动；通过第一移动机构6驱动第一水平移动座2在第一轨道5上往复移动模拟试件在空间辐照仓内X方向上的运动；通过第二移动机构8驱动第二水平移动座3在第二轨道7上往复移动模拟试件在空间辐照仓内Y方向上的运动；

在上述过程中，通过转动驱动机构9驱动转动座4转动模拟试件在空间辐照仓内的水平转动；翻转电机4.2通过转轴4.4驱动试件装载架4.3转动模拟试件在空间辐照仓内的垂直转动；

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种大尺度综合姿态模拟试验台，其特征在于，其包括升降底座、第一水平移动座、第二水平移动座和转动座，在所述升降底座上设有第一轨道和第一移动机构，所述第一移动机构推动所述第一水平移动座在所述升降底座顶部沿所述第一轨道往复移动；在所述第一水平移动座上设有第二移动机构和与所述第一轨道垂直设置的第二轨道，所述第二移动机构推动所述第二水平移动座在所述第一水平移动座顶部沿所述第二轨道往复移动；在所述第二水平移动座顶部转动设有所述转动座，所述转动座通过转动驱动机构与所述第二水平移动座连接。

2.根据权利要求1所述的一种大尺度综合姿态模拟试验台，其特征在于，所述升降底座为电动升降台。

3.根据权利要求1所述的一种大尺度综合姿态模拟试验台，其特征在于，所述转动驱动机构包括支撑轴、转动电机，在所述第二水平移动座上竖直设有所述支撑轴，所述支撑轴转动设置在所述第二水平移动座顶部，在所述支撑轴顶部固定有所述转动座，所述转动电机与所述支撑轴传动连接。

4.根据权利要求3所述的一种大尺度综合姿态模拟试验台，其特征在于，所述转动电机为正反转电机。

5.根据权利要求1至3任一所述的一种大尺度综合姿态模拟试验台，其特征在于，所述第一移动机构和所述第二移动机构分别为电推杆或推拉组件的任意一种。

6.根据权利要求5所述的一种大尺度综合姿态模拟试验台，其特征在于，所述推拉组件包括移动电机、丝杆和螺母，所述移动电机为正反转电机，所述移动电机的输出轴与所述丝杆传动，在所述丝杆外部套设有所述螺母；所述第一移动机构的所述移动电机和所述螺母分别固定在所述升降底座和所述第一水平移动座上；所述第二移动机构的所述移动电机和所述螺母分别固定在所述第一水平移动座和所述第二水平移动座上。

7.根据权利要求1、2、3、4或6任一所述的一种大尺度综合姿态模拟试验台，其特征在于，所述转动座包括U型支架、翻转电机、试件装载架，在所述U型支架的两竖直段上分别水平穿置有一根转轴，在两根所述转轴之间固定有所述试件装载架，所述翻转电机通过减速器与任一所述转轴传动连接。

8.根据权利要求5所述的一种大尺度综合姿态模拟试验台，其特征在于，所述转动座包括U型支架、翻转电机、试件装载架，在所述U型支架的两竖直段上分别水平穿置有一根转轴，在两根所述转轴之间固定有所述试件装载架，所述翻转电机与任一所述转轴传动连接。

9.根据权利要求7所述的一种大尺度综合姿态模拟试验台，其特征在于，所述试件装载架包括凵型旋转架和由所述凵型旋转架开口端滑动插接在所述凵型旋转架内部的试件固定架，所述凵型旋转架包括两侧板和连接在两块所述侧板之间的连接板；每块所述侧板的外壁上分别垂直固定有一根所述转轴和沿所述侧板长度方向布置的所述导向管，在所述侧板外端与相邻的所述试件固定架之间螺接有锁紧螺杆。

10.根据权利要求9所述的一种大尺度综合姿态模拟试验台，其特征在于，在所述连接板和与其相对的所述试件固定架上分别固定有电连接器公头和电连接器母头。