CN108327932B - 一种带有径向预紧的人型杆单侧驱动机构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种带有径向预紧的人型杆单侧驱动机构，主要由径向预紧部分、传动部分、存储部分和支架组成。径向预紧机构主要用于对展开后的人型杆进行夹紧，避免人型杆的窜动，增强人型杆展开状态的刚度；传动部分用于传递力矩，带动滚筒转动和齿条移动，引导人型杆的展开和触发触发器；存储部分用于存储缠绕后的人型杆；支架部分用于保持人型杆系统各部分的相对位置和整个机构的稳定。本发明使用了带有径向预紧的夹头，增强了人型杆展开状态的刚度；人型杆机构的展收比大，减轻了整个驱动机构的重量；电机的位置可控，有效降低了超弹性人型杆展开过程中可能引入的冲击对其它结构的影响，保证了人型杆展开位置的精度。
Description
技术领域
本发明属于宇航薄膜天线技术领域，具体涉及一种带有径向预紧的人型杆单侧驱动机构。
背景技术
航天器发射开始时薄膜天线紧密缠绕存储在载荷舱中，在轨释放后，通过人型杆在缠绕弯曲过程中存储的弹性应变能驱动薄膜天线展开，采用电机控制展开速度，降低人型杆末端的冲击对整个薄膜天线的影响，最终完成在轨成型。空间展开机构是实现这一系列动作和功能的重要保障。
当前世界上在宇航空间可展开机构领域里面超弹性支撑杆主要采用的是圆形、豆荚形和人型，人型杆具有截面方向可变形的特性，被拉扁或压扁后可容易实现人型杆的卷曲缠绕收藏；当截面恢复原来的形状时，人型杆具有较好的刚度。在驱动机构方面主要有单侧驱动机构和双侧驱动机构，现有的一些单侧驱动机构方案中人型杆的一端以扁平状态通过压板与滚筒固定在一起，通过支撑机构使人型杆截面恢复到原有截面形状，这种驱动机构方案控制比较简单，但是在人型杆展开过程当中缺少对人型杆进行径向预紧的装置，导致人型杆的展开状态刚度下降，对人型杆的平稳展开产生影响；现有的双侧驱动机构有些主要利用带簧卷曲缠绕时储藏的弹性势能自发进行展开，这种机构结构复杂、传动效率低，但是没有控制机构，速度不能有效的控制，展开接近平衡位置时存在冲击振荡，可能会在带簧中产生塑形应变，同时可能损坏航天器的正常运转。
发明内容
本发明的目的是：解决现有机构体积大、质量重、不能有效对展开人型杆进行预紧固定的问题，进而提供一种带有径向预紧的薄膜天线人形支撑杆单侧展开机构。
本发明的技术方案是：一种带有径向预紧的人型杆单侧驱动机构，它由径向预紧部分、传动部分、存储部分和支架部分组成；所述的径向预紧部分包括：上夹头、下夹头、第六齿轮、触发器、压缩弹簧、推杆、摇臂、凸轮、直线轴承、第一压缩弹簧套筒、第二压缩弹簧套筒；所述传动部分包括：电机、减速器、第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮、第四齿轮、第一锥齿轮、第二锥齿轮、蜗杆、蜗轮、丝杠、丝杠套、齿条、丝杠支架、第一压扁轮、第二压扁轮；所述存储部分包括：滚筒、滚筒端盖、挡板、超弹性人型杆、第五齿轮、压紧轮、拉伸弹簧、压紧轮端盖；支撑部分包括：顶板、底板、框架板、齿轮板；径向预紧部分用于对已展开的人型杆进行夹紧固定；存储部分用于存储卷曲缠绕后的人型杆；传动部分用于传递力矩，通过传动同时驱动滚筒的转动和齿条的移动；支架部分主要用于对整个机构进行限位，保持整个机构各个部分的相对位置和稳定；所述上夹头、下夹头的一端通过轴连接，轴由轴承与上、下夹头固定；上夹头的另一端与推杆的底座相连；所述凸轮通过凸台与轴固定，轴通过套筒与两端的支座固定，凸轮的一端与推杆底部相接触；所述摇臂通过轴上的凸台和轴固定，另一端与触发器接触；所述的压缩弹簧一端与第一压缩弹簧套筒接触，另一端与第二压缩弹簧套筒连接，第二压缩弹簧套筒下部有螺母与推杆连接；所述触发器穿过壳体的一端与第六齿轮相连，另一端与摇臂接触，直线轴承安装于下夹头的内部与推杆接触；所述电机安装在支架的内部，通过电机支座与齿轮板固定；所述减速器直接安装在电机上；所述第一齿轮直接安装在与减速器相连的轴上；所述第二齿轮安装于齿轮板的外部且与第一齿轮同轴；所述第三齿轮安装于齿轮板的外部和第二齿轮啮合，并与蜗轮同轴；所述第四齿轮为过渡齿轮，安装于齿轮板的内部，且同时与第一齿轮和第五齿轮啮合；所述蜗轮与第三齿轮同轴，安装于齿轮板的内部；所述蜗杆通过支座固定于齿轮板上，并与蜗轮啮合；所述第一锥齿轮、第二锥齿轮分别安装于蜗杆轴和丝杠轴上并相互啮合；所述两个丝杠支架分别安装于丝杆的两端，丝杠副通过丝杠支架固定于齿轮板上；所述齿条固定于丝杠套上，丝杠套安装于丝杠上，随着丝杠的转动进行移动；所述第一压扁轮和第二压扁轮通过轴承安装于支架的内部，第一压扁轮在上，第二压扁轮在下，主要对人型杆进行压扁；所述滚筒通过滚筒端盖与齿轮板和框架板连接，滚筒端盖通过螺钉与滚筒固定连接；所述第五齿轮通过螺钉与滚筒端盖固定，并与第四齿轮啮合；所述框架板和齿轮板通过顶板和底板连接。
其中，由一个电机同时驱动滚筒的转动和齿条的移动。
其中，滚筒的周边安装有压紧轮。
其中，含有径向高刚度预紧装置，采用丝杠带动齿条与齿轮啮合来触发触发器。
其中，滚筒的主体为一个圆筒，人型杆存储在滚筒上。
其中，整个传动机构位于支架内部的同一侧。
其中，采用压扁轮进行辅助压扁。
本发明的原理为：首先电机通过一系列的齿轮、蜗轮蜗杆驱动滚筒和丝杠转动，存储在滚筒上的人型杆开始向外展开，通过压扁轮和过渡区域逐渐恢复原来的形状，与此同时齿条在丝杠的传动作用下向径向预紧机构部分移动，当人型杆完全展开后，齿条驱动触发器触发，压缩弹簧释放原先的预紧力，进而实现径向预紧部分对人型杆的固定。
本发明与现有技术相比的优点在于：
本发明的各个部件的结构紧凑，且采用了卷曲缠绕的存储方式和单电机驱动方式，减小了整个机构的质量和体积，并且提供了大的伸缩比；本发明采用了人型杆的夹紧装置，可以使展开的人型杆具有更高的刚度；本发明采用电机驱动，可对人型杆的位置进行控制，再加上主被动引导轮的压平，可以控制人型杆的展开长度。
附图说明
图1为一种带有径向预紧的人型杆单侧驱动机构的结构剖面示意图；
图2为一种带有径向预紧的人型杆单侧驱动机构的左视结构剖面示意图；
图3为一种带有径向预紧的人型杆单侧驱动机构的俯视结构剖面示意图；
图4为径向预紧机构的结构剖面示意图。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施方式进一步说明本发明。
如图1-4所示，本发明一种带有径向预紧的人型杆单侧驱动机构，它由径向预紧部分1、传动部分2、存储部分3和支架部分4组成；所述的径向预紧部分包括：上夹头5、下夹头6、第六齿轮7、触发器8、压缩弹簧9、推杆10、摇臂11、凸轮12、直线轴承13、第一压缩弹簧套筒14、第二压缩弹簧套筒152；所述传动部分包括：电机15、减速器16、第一齿轮17、第二齿轮18、第三齿轮19、第四齿轮20、第一锥齿轮21、第二锥齿轮22、蜗杆23、蜗轮24、丝杠25、丝杠套26、齿条27、丝杠支架28、第一压扁轮29、第二压扁轮30；所述存储部分包括：滚筒31、滚筒端盖32、挡板33、超弹性人型杆34、第五齿轮35、压紧轮36、拉伸弹簧37、压紧轮端盖38；支撑部分包括：顶板39、底板40、框架板41、齿轮板42；径向预紧部分用于对已展开的人型杆进行夹紧固定；存储部分用于存储卷曲缠绕后的人型杆；传动部分用于传递力矩，通过传动同时驱动滚筒31的转动和齿条27的移动；支架部分主要用于对整个机构进行限位，保持整个机构各个部分的相对位置和稳定；所述上夹头5、下夹头6的一端通过轴连接，轴由轴承与上、下夹头固定；上夹头的另一端与推杆10的底座相连；所述凸轮通过凸台与轴固定，轴通过套筒与两端的支座固定，凸轮的一端与推杆10底部相接触；所述摇臂通过轴上的凸台和轴固定，另一端与触发器8接触；所述的压缩弹簧9一端与第一压缩弹簧套筒14接触，另一端与第二压缩弹簧套筒152连接，第二压缩弹簧套筒152下部有螺母与推杆10连接；所述触发器8穿过壳体的一端与第六齿轮7相连，另一端与摇臂11接触，直线轴承13安装于下夹头6的内部与推杆10接触；所述电机15安装在支架的内部，通过电机支座与齿轮板42固定；所述减速器16直接安装在电机上；所述第一齿轮151直接安装在与减速器相连的轴上；所述第二齿轮18安装于齿轮板42的外部且与第一齿轮151同轴；所述第三齿轮19安装于齿轮板42的外部和第二齿轮18啮合，并与蜗轮24同轴；所述第四齿轮20为过渡齿轮，安装于齿轮板42的内部，且同时与第一齿轮151和第五齿轮35啮合；所述蜗轮24与第三齿轮19同轴，安装于齿轮板42的内部；所述蜗杆23通过支座固定于齿轮板42上，并与蜗轮24啮合；所述第一锥齿轮21、第二锥齿轮22分别安装于蜗杆轴和丝杠轴上并相互啮合；所述两个丝杠支架分别安装于丝杆25的两端，丝杠副通过丝杠支架固定于齿轮板42上；所述齿条27固定于丝杠套26上，丝杠套安装于丝杠25上，随着丝杠的转动进行移动；所述第一压扁轮29和第二压扁轮30通过轴承安装于支架的内部，第一压扁轮在上，第二压扁轮在下，主要对人型杆进行压扁；所述滚筒通过滚筒端盖与齿轮板和框架板连接，滚筒端盖通过螺钉与滚筒固定连接；所述第五齿轮通过螺钉与滚筒端盖固定，并与第四齿轮啮合；所述框架板和齿轮板通过顶板和底板连接。
具体安装方法如下：
(1)将框架板41、齿轮板42通过螺栓与底板40和顶板39连接，径向预紧部分1通过螺栓与齿轮板35连接，滚筒端盖32通过螺钉与滚筒31固定连接，第五齿轮通过螺钉与滚筒端盖固定连接。
(2)电机15通过电机支架与齿轮板42连接，第四齿轮20通过螺母和垫片固定于齿轮板的内部，丝杠25通过两端的丝杠支架28与齿轮板固定连接，齿条27通过螺钉与丝杠套26连接，第五齿轮35和滚筒端盖32分别通过螺钉与滚筒端盖和滚筒31连接。
(3)将展开状态的人型杆的一端压平，穿过径向预紧机构1、第一压扁轮29和第二压扁轮30、通过挡板31与滚筒30固定，至此完成人型杆机构的安装。
(4)如图1和图3所示，本发明采用了丝杠副传动的驱动方式，丝杠副的的设计是关键，丝杆25两端安装有丝杠支架28，丝杠通过丝杠支架与齿轮板42固定，一端还连接有第二锥齿轮22，中间安装有丝杠套26，丝杠套随着丝杠的转动在丝杠上来回运动，进而带动其下端的齿条27移动。
(5)如图3和图4所示，本发明采用了基于压缩弹簧径向预紧的锁紧装置来对人型杆进行锁紧固定，当人型杆完全展开后，此时齿条27触发触发器8，压缩弹簧9释放其预紧力，进而对人型杆进行固定和锁紧。
(6)运作过程：开始人型杆自然状态是展开状态，通过第一压扁轮29和第二压扁轮30的压平过程，可以紧密的卷曲缠绕到滚筒31上；然后启动电机15，电机同时驱动滚筒转动和齿条的移动，存储在滚筒上的人型杆34随着滚筒的转动开始向外伸展，依次通过两个压扁轮和夹头部分，当人型杆展开到预定位置时，齿条触发触发器，触发器旋转一定的角度后与摇臂11分离，此时释放了凸轮12的锁定限位，凸轮转动，弹簧释放预紧力，推杆10在弹簧预紧力的作用下向下移动，实现径向预紧机构对人型杆的夹紧。
Claims (6)
1.一种带有径向预紧的人型杆单侧驱动机构，其特征在于：它由径向预紧部分(1)、传动部分(2)、存储部分(3)和支架部分(4)组成；所述的径向预紧部分包括：上夹头(5)、下夹头(6)、第六齿轮(7)、触发器(8)、压缩弹簧(9)、推杆(10)、摇臂(11)、凸轮(12)、直线轴承(13)、第一压缩弹簧套筒(14)、第二压缩弹簧套筒；所述传动部分包括：电机、减速器(16)、第一齿轮(17)、第二齿轮(18)、第三齿轮(19)、第四齿轮(20)、第一锥齿轮(21)、第二锥齿轮(22)、蜗杆(23)、蜗轮(24)、丝杠(25)、丝杠套(26)、齿条(27)、丝杠支架(28)、第一压扁轮(29)、第二压扁轮(30)；所述存储部分包括：滚筒(31)、滚筒端盖(32)、挡板(33)、人型杆(34)、第五齿轮(35)、压紧轮(36)、拉伸弹簧(37)、压紧轮端盖(38)；支撑部分包括：顶板(39)、底板(40)、框架板(41)、齿轮板(42)；径向预紧部分用于对已展开的人型杆进行夹紧固定；存储部分用于存储卷曲缠绕后的人型杆；传动部分用于传递力矩，通过传动同时驱动滚筒(31)的转动和齿条(27)的移动；支架部分主要用于对整个机构进行限位，保持整个机构各个部分的相对位置和稳定；所述上夹头(5)、下夹头(6)的一端通过轴连接，轴由轴承与上、下夹头固定；上夹头的另一端与推杆(10)的底座相连；所述凸轮通过凸台与轴固定，轴通过套筒与两端的支座固定，凸轮的一端与推杆(10)底部相接触；所述摇臂通过轴上的凸台和轴固定，另一端与触发器(8)接触；所述的压缩弹簧(9)一端与第一压缩弹簧套筒(14)接触，另一端与第二压缩弹簧套筒连接，第二压缩弹簧套筒下部有螺母与推杆(10)连接；所述触发器(8)穿过径向预紧部分的壳体的一端与第六齿轮(7)相连，另一端与摇臂(11)接触，直线轴承(13)安装于下夹头(6)的内部与推杆(10)接触；所述电机安装在支架的内部，通过电机支座与齿轮板(42)固定；所述减速器(16)直接安装在电机上；所述第一齿轮直接安装在与减速器相连的轴上；所述第二齿轮(18)安装于齿轮板(42)的外部且与第一齿轮同轴；所述第三齿轮(19)安装于齿轮板(42)的外部和第二齿轮(18)啮合，并与蜗轮(24)同轴；所述第四齿轮(20)为过渡齿轮，安装于齿轮板(42)的内部，且同时与第一齿轮和第五齿轮(35)啮合；所述蜗轮(24)与第三齿轮(19)同轴，安装于齿轮板(42)的内部；所述蜗杆(23)通过支座固定于齿轮板(42)上，并与蜗轮(24)啮合；所述第一锥齿轮(21)、第二锥齿轮(22)分别安装于蜗杆轴和丝杠轴上并相互啮合；两个丝杠支架分别安装于丝杠(25)的两端，丝杠副通过丝杠支架固定于齿轮板(42)上；所述齿条(27)固定于丝杠套(26)上，丝杠套安装于丝杠(25)上，随着丝杠的转动进行移动；所述第一压扁轮(29)和第二压扁轮(30)通过轴承安装于支架的内部，第一压扁轮在上，第二压扁轮在下，主要对人型杆进行压扁；所述滚筒通过滚筒端盖与齿轮板和框架板连接，滚筒端盖通过螺钉与滚筒固定连接；所述第五齿轮通过螺钉与滚筒端盖固定，并与第四齿轮啮合；所述框架板和齿轮板通过顶板和底板连接；滚筒的周边安装有压紧轮(36)；将展开状态的人型杆的一端压平，穿过径向预紧部分(1)、第一压扁轮(29)和第二压扁轮(30)、通过挡板(33)与滚筒(31)固定；压紧轮(36)与压紧轮端盖(38)连接，压紧轮端盖(38)与拉伸弹簧(37)连接。
2.根据权利要求1所述一种带有径向预紧的人型杆单侧驱动机构，其特征在于：由一个电机同时驱动滚筒的转动和齿条的移动。
3.根据权利要求1所述一种带有径向预紧的人型杆单侧驱动机构，其特征在于：含有径向高刚度预紧装置，采用丝杠带动齿条与齿轮啮合来触发触发器。
4.根据权利要求1所述一种带有径向预紧的人型杆单侧驱动机构，其特征在于：滚筒的主体为一个圆筒，人型杆存储在滚筒上。
5.根据权利要求1所述一种带有径向预紧的人型杆单侧驱动机构，其特征在于：整个传动部分位于支架内部的同一侧。
6.根据权利要求1所述一种带有径向预紧的人型杆单侧驱动机构，其特征在于：采用第一压扁轮、第二压扁轮进行辅助压扁。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20190726 |
|
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