CN108190049B - 一种可重复折展机构及卫星太阳翼 - Google Patents

Abstract

本发明涉及航天设备技术领域，尤其是涉及一种可重复折展机构及卫星太阳翼，可重复折展机构包括左太阳翼、右太阳翼、折叠展开工作副和锁定解锁工作副；折叠展开工作副的主动轴与左侧太阳翼相连接，其从动轴与右侧太阳翼相固定连接，主动轴与从动轴相传动连接，以使左侧太阳翼在主动轴的作用下展开或折叠，右侧太阳翼在从动轮的作用下展开或折叠；锁定解锁工作副与折叠展开工作副相连接，用于对折叠展开工作副的锁定或解锁。本方案具有结构简单，体积小，锁定可靠的优点，通过槽轮与凸轮机构，可完成太阳翼的重复展开和折叠，锁定与解锁，可满足卫星机动变轨需求，消除卫星机动变轨过程中太阳翼对卫星造成的影响。

Description

一种可重复折展机构及卫星太阳翼

技术领域

本发明涉及航天设备技术领域，尤其是涉及一种可重复折展机构及卫星太阳翼。

背景技术

目前，太阳翼为卫星提供能量，在火箭搭载卫星发射时通常为折叠状态，卫星与火箭分离后通过展开机构展开。

现有的太阳翼展开机构绝大多数为一次性展开机构，太阳翼在发射过程通过锁紧机构锁紧，处于折叠状态，星箭分离后，锁紧机构解锁，展开机构以自身弹簧或者记忆材料的压缩能提供展开力，完成展开动作并锁定，随着卫星技术的发展，太阳翼面积增大，卫星机动需求增加，一次性展开机构无法再次收拢太阳翼，展开的太阳翼在卫星机动过程中容易折断，同时，太阳翼的振动也会对卫星姿态造成影响，可能导致卫星的功能和性能的破坏，一次性太阳翼展开机构会使卫星机动过程存在安全隐患。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种可重复折展机构，以至少解决现有技术中存在的技术问题之一。

本发明的另一个目的在于提供一种具有上述可重复折展机构的卫星太阳翼。

为了实现上述目的，本发明提供了以下技术方案；

本发明第一方面提供的可重复折展机构，包括左太阳翼、右太阳翼、折叠展开工作副和锁定解锁工作副；

所述折叠展开工作副的主动轴与所述左侧太阳翼相连接，其从动轴与右侧太阳翼相固定连接，所述主动轴与从动轴相传动连接，以使左侧太阳翼在主动轴的作用下展开或折叠，所述右侧太阳翼在从动轮的作用下展开或折叠；所述锁定解锁工作副与折叠展开工作副相连接，用于对所述折叠展开工作副的锁定或解锁。

在上述技术方案中，进一步地，所述主动轴上固定有主动齿轮和凸轮，所述从动轴上设置有与所述主动齿轮相啮合的从动齿轮，且所述从动齿轮还与所述凸轮相啮合；

所述的可重复折展机构还包括锁紧销，所述锁紧销设置在所述从动轴与主动轴之间，且所述凸轮转动时能够抵压在所述锁紧销上。

在上述任一技术方案中，进一步地，所述凸轮通过套筒固定在所述主动轴上。

在上述任一技术方案中，进一步地，所述主动轴通过主动轴深沟球轴承和主动轴角接触球轴承与所述左侧太阳翼相转动连接。

在上述任一技术方案中，进一步地，所述从动轴通过从动轴深沟球轴承与所述右侧太阳翼相转动连接。

在上述任一技术方案中，进一步地，所述锁定解锁工作副由第一锁定解锁工作副和第二锁定解锁工作副组成；

所述第一锁定解锁工作副由主动轴带动与之固定连接的主动齿轮转动，主动轴顺时针转动，主动齿轮与从动齿轮的一级齿轮啮合传动，从动齿轮的二级齿轮与凸轮上的传动齿轮啮合传动，经过主动齿轮、从动齿轮、凸轮传动后，凸轮轮廓转动到最高点，将锁紧销压入右侧太阳翼的展开位置锁定孔或折叠位置锁定孔，完成锁定；主动轴逆时针转动，凸轮轮廓转动到低点，锁紧销在弹簧作用下退出右侧太阳翼的展开位置锁定孔或折叠位置锁定孔，完成解锁。

在上述任一技术方案中，进一步地，所述第二锁定解锁工作副由所述主动轴上的槽轮转臂锁止弧和从动轴上的槽轮锁止弧组成；

当锁紧销压入右侧太阳翼的展开位置锁定孔或折叠位置锁定孔时，槽轮转臂锁止弧和槽轮锁止弧相接触，完成锁定；当锁紧销在弹簧作用下退出右侧太阳翼的展开位置锁定孔或折叠位置锁定孔时，槽轮转臂在所述从动轴的U形槽内，处于非锁定状态。

在上述任一技术方案中，进一步地，所述槽轮转臂锁止弧和槽轮锁止弧构成槽轮机构，当槽轮转臂在U形槽内转动时，即所述主动轴转动一周，所述从动轴在360°的其中90°内处于转动状态，其余270°从动轴均处于静止状态。

在上述任一技术方案中，进一步地，所述锁紧销包括锁定销、压缩弹簧和导向槽，所述导向槽固定在所述主动轴与从动轴之间，所述锁定销穿过所述导向槽设置，所述压缩弹簧套设在所述锁定销上。

本发明第二方面提供一种卫星太阳翼，包括上述任一技术方案中所述的可重复折展机构。

本发明第二方面提供的卫星太阳翼，设置有第一方面提供的可重复折展机构，因此具有第一方面提供的可重复折展机构的全部有益效果，在此就不一一赘述。

采用上述技术方案，本发明具有如下有益效果：

本发明提供的可重复折展机构，具有结构简单，体积小，锁定可靠的优点，通过槽轮与凸轮机构，可完成太阳翼的重复展开和折叠，锁定与解锁，可满足卫星机动变轨需求，消除卫星机动变轨过程中太阳翼对卫星造成的影响。

1、可重复解锁和锁定，满足太阳翼可重复折展需求，避免卫星变轨过程展开的太阳翼与卫星本体间的相互影响；

2、利用齿轮及槽轮机构，构件精巧，结构紧凑，空间利用率高；

3、利用机械结构进行解锁和锁定，可靠性高；

4、利用锁紧销及槽轮锁止弧双重锁定，锁定更可靠，提高锁定刚度，有较大容差率；

5、折叠状态和展开状态均能锁定，使太阳翼在展开及折叠状态均能保持足够的刚度。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的可重复折展机构的装配结构示意图；

图2为图1所示的可重复折展机构的轴测结构示意图；

图3为本发明实施例提供的可重复折展机构的主动轴结构示意图；

图4为本发明实施例提供的可重复折展机构的凸轮结构示意图；

图5为本发明实施例提供的可重复折展机构的从动齿轮结构示意图；

图6为本发明实施例提供的可重复折展机构的从动轴结构示意图。

附图标记：

1-左侧太阳翼；2-右侧太阳翼；201-展开位置锁定孔；202-折叠位置锁定孔；3-主动轴；301-主动轴轴头；302-槽轮转臂；303-槽轮转臂锁止弧；4-主动轴角接触球轴承；5-主动齿轮；6-轴套；7-凸轮；701-传动齿轮；702-凸轮轮廓；8-锁紧销；9-主动轴深沟球轴承；10-从动齿轮；1001-一级齿轮；1002-二级齿轮；11-从动轴深沟球轴承；12-从动轴；1201-U形槽；1202-槽轮锁止弧；1203-从动轴轴头。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合具体的实施方式对本发明做进一步地解释说明。

实施例一

如图1-图6所示，本实施例提供的可重复折展机构，包括：左侧太阳翼1、右侧太阳翼2、主动轴3、主动轴角接触球轴承4、主动齿轮5、轴套6、凸轮7、锁紧销8、主动轴深沟球轴承9、从动齿轮10、从动轴深沟球轴承11和从动轴12。

具体地，所述左侧太阳翼1，为主动轴3提供支撑，使得主动轴3在动力输入下能够在左侧太阳翼1内自由转动。

所述右侧太阳翼2，在从动轮12的带动下展开或折叠。在展开状态，锁紧销8被凸轮7压入展开位置锁定孔201，完成展开状态机构的锁定。在折叠状态下，锁紧销8被凸轮7压入折叠位置锁定孔202，完成折叠状态机构的锁定。

所述主动轴3，为可重复折展机构的动力输入轴。从主动轴轴头301输入动力，并带动主动齿轮5转动，主动轴3上带有槽轮转臂302及槽轮转臂锁止弧303。

所述主动轴角接触球轴承4，可以为凸轮7压入锁紧销8提供足够大的作用力，避免主动轴3沿轴向滑动。

所述主动齿轮5，与主动轴3固定连接，将动力通过从动齿轮10传给凸轮7。

所述轴套6，用于对凸轮7限位，并减小凸轮7绕主动轴3转动的摩擦。

所述凸轮7，由传动齿轮701与凸轮轮廓702组成，用于将锁紧销8压入右侧太阳翼2，使机构在折叠或展开时锁定。

所述锁紧销8由锁定销、压缩弹簧和导向槽组成，所述导向槽固定在所述主动轴3与从动轴12之间，所述锁定销穿过所述导向槽设置，所述压缩弹簧套设在所述锁定销上，用于锁定可重复折展机构。

所述主动轴深沟球轴承9，用于支撑主动轴3，减小主动轴3与左侧太阳翼1间相互转动的摩擦。

所述从动齿轮10由一级齿轮1001与二级齿轮1002组成，用于将主动轴3转速减速2倍后传给凸轮7。

所述从动轴深沟球轴承11，用于支撑从动轴12，减小从动轴12与左侧太阳翼1间相互转动的摩擦。

所述从动轴12，包含U形槽1201、槽轮锁止弧1202及从动轴轴头1203。槽轮转臂302通过U形槽1201带动从动轴12转动，再通过从动轴轴头1203带动右侧太阳翼2折叠及展开。

本实施例的具体操作流程为如下；

可重复折展机构工作过程由两个工作副完成，两个工作副为折叠展开工作副和锁定解锁工作副。

所述折叠展开工作副包含主动轴3、槽轮机构和从动轴12；锁定解锁工作副包含主动齿轮、从动齿轮、凸轮和锁紧销，槽轮机构的锁止弧也是锁定解锁工作副的一部分，所述槽轮转臂锁止弧和槽轮锁止弧构成槽轮机构。

所述折叠展开工作副工作过程如下：

主动轴3上附有槽轮转臂302，主动轴3带动槽轮转臂302转动，槽轮转臂302每旋转一周(360°)，通过U形槽1201带动从动轴12转动90度，从动轴12与右侧太阳翼2固定连接，即右侧太阳翼也随转动90度，当主动轴3转动两周，右侧太阳翼2转动180°，即完成太阳翼的折叠动作，主动轴3逆时针转向转动两周，即完成太阳翼的展开动作。

所述锁定解锁工作副工作过程如下：

锁定解锁工作副由第一锁定解锁工作副和第二锁定解锁工作副组成。第一锁定解锁工作副由主动轴3带动与之固定连接的主动齿轮5转动，主动齿轮5与从动齿轮10的一级齿轮1001啮合传动，从动齿轮10的二级齿轮1002与凸轮7上的传动齿轮701啮合传动，经过主动齿轮3至从动齿轮10至凸轮7传动后，凸轮轮廓702转动到最高点，将锁紧销8压入右侧太阳翼2的展开位置锁定孔201或折叠位置锁定孔202，完成锁定。主动轴3逆时针转动，凸轮轮廓702转动到低点，锁紧销8在弹簧作用下退出右侧太阳翼2的展开位置锁定孔201或折叠位置锁定孔202，完成解锁；第二锁定解锁工作副由槽轮转臂锁止弧303和槽轮锁止弧1202组成；当锁紧销8压入右侧太阳翼2的展开位置锁定孔201或折叠位置锁定孔202时，槽轮转臂锁止弧303和槽轮锁止弧1202接触，完成锁定；当锁紧销8在弹簧作用下退出右侧太阳翼2的展开位置锁定孔201或折叠位置锁定孔202时，槽轮转臂302在U形槽1201内，处于非锁定状态。

锁定解锁工作副充分利用了槽轮机构周期性运动，且从动轴12仅当槽轮转臂302在U形槽1201内时转动，即主动轴3转动一周，从动轴12在一周的其中90°内处于转动状态，其余270°从动轴12均处于静止状态；利用此性质，调整槽轮机构与凸轮7的相位差，使得当从动轴12处于静止状态，即右侧太阳翼2静止时，凸轮7正好转动到(或退出)高点，锁紧销8能够顺利插入(或退出)展开位置锁定孔201或折叠位置锁定孔202，完成锁定(或解锁)。

具体而言，现有的太阳翼展开机构绝大多数为一次性展开机构，太阳翼在发射过程通过锁紧机构锁紧，处于折叠状态，星箭分离后，锁紧机构解锁，展开机构以自身弹簧或者记忆材料的压缩能提供展开力，完成展开动作并锁定，随着卫星技术的发展，太阳翼面积增大，卫星机动需求增加，一次性展开机构无法再次收拢太阳翼，展开的太阳翼在卫星机动过程中容易折断，同时，太阳翼的振动也会对卫星姿态造成影响，可能导致卫星的功能和性能的破坏，一次性太阳翼展开机构会使卫星机动过程存在安全隐患，而本发明提供的可重复折展机构，具有结构简单，体积小，锁定可靠的优点，通过槽轮与凸轮机构，可完成太阳翼的重复展开和折叠，锁定与解锁，可满足卫星机动变轨需求，消除卫星机动变轨过程中太阳翼对卫星造成的影响。

另外，本发明具有至少如下优点；

1、可重复解锁和锁定，满足太阳翼可重复折展需求，避免卫星变轨过程展开的太阳翼与卫星本体间的相互影响；

2、利用齿轮及槽轮机构，构件精巧，结构紧凑，空间利用率高；

3、利用机械结构进行解锁和锁定，可靠性高；

4、利用锁紧销及槽轮锁止弧双重锁定，锁定更可靠，提高锁定刚度，有较大容差率；

5、折叠状态和展开状态均能锁定，使太阳翼在展开及折叠状态均能保持足够的刚度。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在上面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

Claims (6)

1.一种可重复折展机构，其特征在于，包括左侧太阳翼、右侧太阳翼、折叠展开工作副、锁定解锁工作副和锁紧销；

所述折叠展开工作副的主动轴与所述左侧太阳翼相连接，其从动轴与所述右侧太阳翼相固定连接，所述主动轴与从动轴相传动连接，以使所述左侧太阳翼在主动轴的作用下展开或折叠，所述右侧太阳翼在从动轮的作用下展开或折叠；所述锁定解锁工作副与折叠展开工作副相连接，用于对所述折叠展开工作副的锁定或解锁；

所述主动轴上固定有主动齿轮和凸轮，所述从动轴上设置有与所述主动齿轮相啮合的从动齿轮，且所述从动齿轮还与所述凸轮相啮合；

所述锁紧销设置在所述从动轴与主动轴之间，且所述凸轮转动时能够抵压在所述锁紧销上；所述凸轮通过套筒固定在所述主动轴上；

所述锁定解锁工作副由第一锁定解锁工作副和第二锁定解锁工作副组成；

所述第一锁定解锁工作副由主动轴带动与之固定连接的主动齿轮转动，主动轴顺时针转动，主动齿轮与从动齿轮的一级齿轮啮合传动，从动齿轮的二级齿轮与凸轮上的传动齿轮啮合传动，经过主动齿轮、从动齿轮、凸轮传动后，凸轮轮廓转动到最高点，将锁紧销压入右侧太阳翼的展开位置锁定孔或折叠位置锁定孔，完成锁定；主动轴逆时针转动，凸轮轮廓转动到低点，锁紧销在弹簧作用下退出右侧太阳翼的展开位置锁定孔或折叠位置锁定孔，完成解锁；

所述第二锁定解锁工作副由所述主动轴上的槽轮转臂锁止弧和从动轴上的槽轮锁止弧组成；

当锁紧销压入右侧太阳翼的展开位置锁定孔或折叠位置锁定孔时，槽轮转臂锁止弧和槽轮锁止弧相接触，完成锁定；当锁紧销在弹簧作用下退出右侧太阳翼的展开位置锁定孔或折叠位置锁定孔时，槽轮转臂在所述从动轴的U形槽内，处于非锁定状态。

2.根据权利要求1所述的可重复折展机构，其特征在于，

所述主动轴通过主动轴深沟球轴承和主动轴角接触球轴承与所述左侧太阳翼相转动连接。

3.根据权利要求1所述的可重复折展机构，其特征在于，

所述从动轴通过从动轴深沟球轴承与所述右侧太阳翼相转动连接。

4.根据权利要求1所述的可重复折展机构，其特征在于，

所述槽轮转臂锁止弧和槽轮锁止弧构成槽轮机构，当槽轮转臂在U形槽内转动时，即所述主动轴转动一周，所述从动轴在360°的其中90°内处于转动状态，其余270°从动轴均处于静止状态。

5.根据权利要求1所述的可重复折展机构，其特征在于，

所述锁紧销包括锁定销、压缩弹簧和导向槽，所述导向槽固定在所述主动轴与从动轴之间，所述锁定销穿过所述导向槽设置，所述压缩弹簧套设在所述锁定销上。

6.一种卫星太阳翼，其特征在于，包括有如权利要求1至5中任一项所述的可重复折展机构。