CN108412987B - 一种用于绳驱动可展机构的可变向滑轮装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于绳驱动可展机构的可变向滑轮装置，其特征在于，包括上部可变向滑轮装置、下部可变向滑轮装置和驱动绳；可展机构中，上部两个通过转轴相连的关节处，设置上部可变向滑轮装置，下部两个通过转轴相连的关节处，设置下部可变向滑轮装置，每个滑轮装置中均设有滑轮，可展机构两端的关节分别为最远端关节和最近端关节，最近端关节设有近端滑轮，驱动绳的最末端固定在最远端关节上，另一端依次穿过上部可变向滑轮装置中的滑轮、下部可变向滑轮装置中的滑轮、上部可变向滑轮装置中的滑轮、……，最后从近端滑轮穿出。本发明针对一种可展机构开发了一套绳驱动系统，可以实现可展机构的顺利展开。

Description

一种用于绳驱动可展机构的可变向滑轮装置

技术领域

本发明属于机械技术领域，涉及一种用于绳驱动可展机构的可变向滑轮装置，可以实现可展机构展开过程中滑轮方向的改变。

背景技术

随着航天事业的发展，航天器结构趋于大型化，但又受到运载火箭几何空间的限制，因此可展机构得到了广泛的应用。绳索由于其较轻的质量以及分布范围广的优点，广泛用于驱动可展机构从收拢状态转换到展开状态。过线滑轮用于引导驱动绳索分布在整个可展机构上，便于驱动机构展开；滑轮横截面与驱动绳索形成平面的夹角很大程度上决定了驱动的效率。绝大多数可展机构展开过程中驱动绳所形成的平面方向一直在变化，若过线滑轮方向一直不改变，那么势必会导致绳索驱动效率低下，甚至会出现绳索从滑轮上脱落，导致无法正常驱动机构展开，极大的影响可展机构的正常展收。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题，提出一种用于绳驱动可展机构的可变向滑轮装置，能够实现滑轮方向随着机构展开而变化，使得滑轮横截面与驱动绳形成平面保持重合，有利于驱动机构顺利展开。

一种用于绳驱动可展机构的可变向滑轮装置，包括上部可变向滑轮装置、下部可变向滑轮装置、驱动绳。

所述可展机构由多组杆件组合而成。每根杆件由圆杆和两个关节组成，圆杆两端分别与关节固定相连，各个关节之间通过转动副相连。

所述上部可变向滑轮装置位于可展机构上部的两个相连关节处，包括上部转动座、上部连接杆、上部滑轮安装杆、上部滑轮盖、上部滑轮、上部移动座、上部右连接杆、上部左连接杆。上部转动座通过转动副与可展机构两个相邻关节处的转动轴相连，转动副轴线位于转动轴轴线上；上部连接杆一端与上部转动座相连，另一端与上部滑轮安装杆相连；上部滑轮安装杆一端与上部移动座相连，上部滑轮和上部滑轮盖安装于上部滑轮安装杆中间位置；上部滑轮轴线与上部滑轮安装杆垂直，上部滑轮盖位于上部滑轮上方；上部右连接杆和上部左连接杆长度相等，其一端分别与可展机构关节相连，另一端相互连接后与上部移动座通过转动副相连；上部右连接杆和上部左连接杆分别与可展机构关节相连的点距离关节转动轴距离相等。

所述下部可变向滑轮装置位于可展机构下部的两个相连关节处，包括下部转动座、下部滑轮安装杆、下部滑轮盖、下部滑轮、下部连接杆、下部移动座、下部右连接杆、下部左连接杆。下部转动座通过转动副与可展机构两个相邻关节处的转动轴相连；下部滑轮安装杆呈L形状，一端与下部转动座相连，中间部位与下部连接杆相连；下部滑轮和下部滑轮盖安装于下部滑轮安装杆顶部位置；下部滑轮盖位于下部滑轮下方；下部连接杆另一端与下部移动座相连；下部右连接杆和下部左连接杆为弯曲形状，长度相等；其一端分别与可展机构关节相连，另一端相互连接后与下部移动座通过转动副相连；下部右连接杆和下部左连接杆分别与可展机构关节相连的点距离关节转动轴距离相等。

所述驱动绳最末端与可展机构最远端关节固定相连，依次通过上部可变向滑轮装置中的上部滑轮、下部可变向滑轮装置中的下部滑轮、上部可变向滑轮装置中的上部滑轮，以及可展机构最近端关节上的过线滑轮。

本发明的优点在于：

(1)本发明针对一种可展机构开发了一套绳驱动系统，可以实现可展机构的顺利展开；

(2)本发明可变向滑轮装置可以使得滑轮轴线始终位于可展机构关节的角平分面上；

(3)本发明可变向滑轮装置可以使得滑轮方向随着机构展开而变化，使得滑轮横截面与滑轮两侧驱动绳形成的平面重合，保证绳驱动具有较高的驱动效率。

附图说明

图1为本发明一种用于绳驱动可展机构的可变向滑轮装置整体应用示意图；

图2为本发明上部可变向滑轮装置示意图；

图3为本发明下部可变向滑轮装置示意图；

图4为本发明绳驱动可展机构完全收拢示意图；

图5为本发明绳驱动可展机构完全展开示意图；

图6为本发明近端滑轮的放大示意图；

图7为本发明在拓展后的展开机构上的应用示意图。

图中：

101-近端关节 102-近端滑轮 103-远端关节

104-上部右关节 105-上部左关节 106-下部右关节

107-下部左关节 2-上部可变向滑轮装置 201-上部转动座

202-上部连接杆 203-上部滑轮安装杆 204-上部滑轮盖

205-上部滑轮 206-上部移动座 207-上部右连接杆

208-上部左连接杆 3-下部可变向滑轮装置 301-下部转动座

302-下部滑轮安装杆 303-下部滑轮盖 304-下部滑轮

305-下部连接杆 306-下部移动座 307-下部右连接杆

308-下部左连接杆 401-驱动绳

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

本发明是一种用于绳驱动可展机构的可变向滑轮装置，包括上部可变向滑轮装置2、下部可变向滑轮装置3和驱动绳401，如图1所示。

所述可展机构由多组杆件组合而成。每根杆件由圆杆和两个关节组成，圆杆两端分别与关节固定相连，各个关节之间通过转动副相连。在外部驱动力的作用下，各杆件绕转动副转动，可以从完全收拢状态转换为展开状态。申请号2017107554079公开了一种基于Bennett机构的同步展收圆柱面天线，其中，公开了一种可展机构，本发明的可变向滑轮装置可以应用在此可展机构上。

所述上部可变向滑轮装置2位于可展机构上部的两个相连关节处，包括上部转动座201、上部连接杆202、上部滑轮安装杆203、上部滑轮盖204、上部滑轮205、上部移动座206、上部右连接杆207，上部左连接杆208，如图2所示。

上部转动座201通过转动副与可展机构上部右关节104和上部左关节105相连的转动轴相连，转动副轴线位于转动轴轴线上，上部转动座201可以绕转动副自由转动；上部连接杆202一端与上部转动座201相连，另一端与上部滑轮安装杆203相连；上部滑轮安装杆203另一端与上部移动座206相连，上部滑轮盖204和上部滑轮205通过转动副与上部滑轮安装杆203中间位置相连；上部滑轮205轴线与上部滑轮安装杆203垂直，上部滑轮盖204位于上部滑轮205上方，驱动绳401从上部滑轮205一侧进入，经过上部滑轮盖204下方从上部滑轮205另一侧穿出，上部滑轮盖204可以保证驱动绳401不从上部滑轮205上滑落；上部右连接杆207与上部左连接杆208长度相等，其一端分别与可展机构上部右关节104和上部左关节105通过转动副相连，另一端相互连接后与上部移动座206通过转动副相连。由于上部右连接杆207与上部左连接杆208长度相等，以及上部右连接杆207与上部左连接杆208分别与可展机构上部右关节104和上部左关节105相连点距离关节转动轴距离相等，上部滑轮205轴线始终位于上部右关节104和上部左关节105的角平分面上。在可展机构展开过程中，上部右关节104和上部左关节105绕转动轴朝着原理彼此的方向转动，在各连杆的作用下，上部移动座206朝着接近关节转动轴的方向移动，同时上部滑轮安装杆203的转动即可实现上部滑轮205方向的改变。可展机构展开过程中，上部滑轮205两侧的驱动绳401组成的平面逆时针转动，上部滑轮205在各连杆的作用下也逆时针转动，即可保证驱动绳401组成的平面与上部滑轮205横截面始终重合。

所述下部可变向滑轮装置3位于可展机构下部的两个相连关节处，包括下部转动座301、下部滑轮安装杆302、下部滑轮盖303、下部滑轮304、下部连接杆305、下部移动座306、下部右连接杆307，下部左连接杆308，如图3所示。

下部转动座301通过转动副与可展机构下部右关节106和下部左关节107相连的转动轴相连，转动副轴线位于转动轴轴线上，下部转动座301可以绕转动副自由转动；下部滑轮安装杆302呈L形状，一端与下部转动座301相连，中间部位与下部连接杆305相连；下部滑轮盖303和下部滑轮304通过转动副安装于下部滑轮安装杆302顶部位置；下部滑轮盖303位于下部滑轮304下方，驱动绳401从下部滑轮304一侧进入，经过下部滑轮盖303上方从下部滑轮304另一侧穿出，下部滑轮盖303可以保证驱动绳401不从下部滑轮304上滑落；下部连接杆305另一端与下部移动座306相连；下部右连接杆307和下部左连接杆308均为弯曲形状，长度相等；其一端分别与可展机构下部右关节106和下部左关节107通过转动副相连，另一端相互连接后与下部移动座306通过转动副相连；由于下部右连接杆307和下部左连接杆308长度相等，以及下部右连接杆307和下部左连接杆308分别与可展机构下部右关节106和下部左关节107相连的点距离关节转动轴距离相等，下部滑轮304轴线始终位于下部右关节106和下部左关节107的角平分面上。在可展机构展开过程中，下部右关节106和下部左关节107绕转动轴朝着原理彼此的方向转动，在各连杆的作用下，下部移动座306朝着远离关节转动轴的方向移动，同时下部滑轮安装杆302的转动即可实现下部滑轮304方向的改变。可展机构展开过程中，下部滑轮304两侧的驱动绳401组成的平面逆时针转动，下部滑轮304在各连杆的作用下也逆时针转动，即可保证驱动绳401组成的平面与下部滑轮304横截面始终重合。

所述驱动绳401最末端与可展机构最远端关节103固定相连，依次通过上部可变向滑轮装置2中的上部滑轮205、下部可变向滑轮装置3中的下部滑轮304、上部可变向滑轮装置2中的上部滑轮205，以及可展机构最近端关节101上的近端滑轮102，如图6所示，可展机构完全收拢成一束，如图4所示，沿着箭头方向拉拽驱动绳401，即可使得可展机构展开，可展机构完全展开状态如图5所示。

本发明的可变向滑轮机构也可以应用于其它展开机构，只要是两个关节通过一个转轴相连的展开机构，并且需要在两个关节连接处布置滑轮的都可以应用；本发明也可以针对拓展后的展开机构，如图7所示，展示了在拓展后的展开机构上的应用，只要在相对应的关节连接处加上上部可变向滑轮装置2和下部可变向滑轮装置3即可；本发明的可变向滑轮可以替换了2017107554079文件中的滑轮组，本发明的可变向滑轮相对于之前的滑轮组的优点是，之前的滑轮组是和关节固定相连的，也就是与关节转轴的方向是保持不变的，但是在机构展开的过程中，如果滑轮方向始终保持不变，那么就会发生驱动绳从滑轮凹槽中滑出的情形，导致绳索驱动机构展开失败。

Claims (1)

1.一种用于绳驱动可展机构的可变向滑轮装置，其特征在于，包括上部可变向滑轮装置、下部可变向滑轮装置和驱动绳；

可展机构中，上部两个通过转轴相连的关节处，设置上部可变向滑轮装置，下部两个通过转轴相连的关节处，设置下部可变向滑轮装置，每个滑轮装置中均设有滑轮，可展机构两端的关节分别为最远端关节和最近端关节，最近端关节设有近端滑轮，驱动绳的最末端固定在最远端关节上，另一端依次循环穿过上部可变向滑轮装置中的滑轮、下部可变向滑轮装置中的滑轮，最后从近端滑轮穿出；

所述的上部可变向滑轮装置包括上部转动座、上部连接杆、上部滑轮安装杆、上部滑轮盖、上部滑轮、上部移动座、上部右连接杆、上部左连接杆；

上部转动座通过转动副与可展机构上部右关节和上部左关节相连的转动轴相连，转动副轴线位于转动轴轴线上，上部连接杆一端与上部转动座相连，另一端与上部滑轮安装杆相连；上部滑轮安装杆另一端与上部移动座相连，上部滑轮盖和上部滑轮通过转动副与上部滑轮安装杆中间位置相连；上部滑轮轴线与上部滑轮安装杆垂直，上部滑轮盖位于上部滑轮上方，驱动绳从上部滑轮一侧进入，经过上部滑轮盖下方从上部滑轮另一侧穿出；上部右连接杆与上部左连接杆长度相等，其一端分别与可展机构上部右关节和上部左关节通过转动副相连，另一端相互连接后与上部移动座通过转动副相连；

所述的下部可变向滑轮装置包括下部转动座、下部滑轮安装杆、下部滑轮盖、下部滑轮、下部连接杆、下部移动座、下部右连接杆和下部左连接杆；

下部转动座通过转动副与可展机构下部右关节和下部左关节相连的转动轴相连，转动副轴线位于转动轴轴线上，下部滑轮安装杆呈L形状，一端与下部转动座相连，中间部位与下部连接杆相连；下部滑轮盖和下部滑轮通过转动副安装于下部滑轮安装杆顶部位置；下部滑轮盖位于下部滑轮下方，驱动绳从下部滑轮一侧进入，经过下部滑轮盖上方从下部滑轮另一侧穿出，下部连接杆另一端与下部移动座相连；下部右连接杆和下部左连接杆均为弯曲形状，长度相等；其一端分别与可展机构下部右关节和下部左关节通过转动副相连，另一端相互连接后与下部移动座通过转动副相连。

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