CN109515766A - 二维指向机构 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种二维指向机构，本发明的指向机构的X轴和Y轴的转动均能带动载荷基座的相对运动，二者叠加即可实现其二维运动，将天线等载荷安装于其平面上，实现二维指向。本发明适用于空间飞行器有二维指向功能要求的机构，如卫星的天线，具有结构简单紧凑、转动惯量小、机构刚度大等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种二维指向机构。
背景技术
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、登月计划和火星探测工程为代表。与此同时，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、包络尺寸大等问题而不能满足一些空间探测活动的需要，另外大口径的天线对安装面尺寸也提出了较大需求.
发明内容
本发明的目的在于提供一种二维指向机构，能够解决现有的二维指向机构存在集成化程度低、包络尺寸大而不能满足一些空间探测活动的需要等问题。
为解决上述问题，本发明提供一种二维指向机构，包括：机构基座、回形框架、载荷基座、X轴驱动电机组件、Y轴驱动电机组件、支撑轴承、主动轴和从动轴，其中，
所述X轴驱动电机组件固定于所述机构基座上，所述X轴驱动电机组件对应的主动轴将X轴驱动电机组件的输出轴和回形框架固定连接，所述X轴驱动电机组件对应的从动轴在机构基座的另一端与回形框架固定连接，所述X轴驱动电机组件对应的主动轴和从动轴均通过对应的支撑轴承安装于机构基座上，所述X轴驱动电机组件转动带动回形框架输出转动；
所述Y轴驱动电机组件固定连接于回形框架上，所述Y轴驱动电机组件对应的主动轴将所述Y轴驱动电机组件的输出轴和载荷基座固定连接，所述Y轴驱动电机组件对应的从动轴将载荷基座和回形框架固定连接，所述Y轴驱动电机组件对应的主动轴和从动轴通过对应的支撑轴承安装于回形框架上，所述Y轴驱动电机组件转动带动载荷基座转动。
进一步的，在上述二维指向机构中，所述X轴驱动电机组件和Y轴驱动电机组件的两个旋转轴线十字交叉，零位状态下所述X轴驱动电机组件和Y轴驱动电机组件的长宽高包络尺寸为300mm×275mm×168mm，所述X轴驱动电机组件和Y轴驱动电机组件的重心距机构基座底面高度为84mm。
进一步的，在上述二维指向机构中，所述回形框架采用对称结构，所述回形框架、载荷基座均为两端支撑，各方向频率均大于等于40Hz。
进一步的，在上述二维指向机构中，所述X轴驱动电机组件和Y轴驱动电机组件为模块化结构。
进一步的，在上述二维指向机构中，所述机构基座、载荷基座均为U型结构，且在两侧均有加强筋。
进一步的，在上述二维指向机构中，所述二维指向机构中的活动部件上涂覆有MoS2固体润滑膜。
进一步的，在上述二维指向机构中，所述载荷基座的尺寸大于预设值。
进一步的，在上述二维指向机构中，所述载荷基座的中间设置有镂空区域。
与现有技术相比，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：
本发明提供的平面式低重心位置二维指向机构，结构紧凑，高度方向上尺寸小，提供有较大尺寸安装平面可适用于大安装面要求的载荷，由于转动框架采用了两端支撑的方式，机构整体刚度大，从而保证了输出精度。
附图说明
图1是本发明一实施例的一种平面式低重心位置二维指向机构的结构示意图；
图2是本发明一实施例的平面式低重心位置二维指向机构的X轴剖面示意图；
图3是本发明一实施例的平面式低重心位置二维指向机构的高度方向的剖视图；
其中，1-载荷基座，2-回形框架，3-X轴驱动电机组件，4-机构基座，5-Y轴驱动电机组件，302、303、502、503-支撑轴承，301、501-主动轴，304、504-从动轴。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1～3所示，本发明提供一种二维指向机构，包括：机构基座4、回形框架2、载荷基座1、X轴驱动电机组件3、Y轴驱动电机组件5、支撑轴承302、303、502、503、主动轴301、501和从动轴304、504，其中，
所述3固定于所述机构基座4上，所述X轴驱动电机组件3对应的主动轴301将X轴驱动电机组件的输出轴和回形框架2固定连接，所述X轴驱动电机组件对应的从动轴304在机构基座4的另一端与回形框架2固定连接，所述X轴驱动电机组件3对应的主动轴301和从动轴304均通过对应的支撑轴承302、303安装于机构基座4上，所述X轴驱动电机组件3转动带动回形框架2输出转动；
所述Y轴驱动电机组件5固定连接于回形框架2上，所述Y轴驱动电机组件5对应的主动轴501将所述Y轴驱动电机组件5的输出轴和载荷基座1固定连接，所述Y轴驱动电机组件5对应的从动轴504将载荷基座1和回形框架2固定连接，所述Y轴驱动电机组件5对应的主动轴501和从动轴504通过对应的支撑轴承502、503安装于回形框架2上，所述Y轴驱动电机组件5转动带动载荷基座1转动。
在此，本发明的指向机构的X轴和Y轴的转动均能带动载荷基座的相对运动，二者叠加即可实现其二维运动，将天线等载荷安装于其平面上，实现二维指向。本发明适用于空间飞行器有二维指向功能要求的机构，如卫星的天线，具有结构简单紧凑、转动惯量小、机构刚度大等优点。
本发明的二维指向机构一实施例中，所述X轴驱动电机组件3和Y轴驱动电机组件5的两个旋转轴线十字交叉，从而提高了结构紧凑性，零位状态下所述X轴驱动电机组件和Y轴驱动电机组件的长宽高包络尺寸为300mm×275mm×168mm，所述X轴驱动电机组件和Y轴驱动电机组件的重心距机构基座底面高度仅为84mm。
本发明的二维指向机构一实施例中，所述回形框架2采用对称结构，所述回形框架2、载荷基座1均为两端支撑，各方向频率均大于等于40Hz，从而提高了结构刚度保证了综合指向输出精度不大于0.09°。
本发明的二维指向机构一实施例中，所述X轴驱动电机组件3和Y轴驱动电机组件5为模块化结构，可在不影响指向机构整体安装状态的情况下独立拆卸进行维护，或更换驱动组件以获得不同的转动性能指标适应需求。
本发明的二维指向机构一实施例中，所述机构基座4、载荷基座1均为U型结构，且在两侧均有加强筋，在保证机构回转空间、保证结构刚度的前提下尽可能减小了机构重量；
本发明的二维指向机构一实施例中，所述二维指向机构中的活动部件上涂覆有MoS2固体润滑膜，可满足高轨在轨8年长寿命要求。
本发明的二维指向机构一实施例中，所述载荷基座1的尺寸大于预设值，在此，所述载荷基座具有较大尺寸，可满足具有大安装平面要求的载荷。
本发明的二维指向机构一实施例中，所述载荷基座1的中间设置有镂空区域，可用于穿过波导线缆等。
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：
本发明提供的平面式低重心位置二维指向机构，结构紧凑，高度方向上尺寸小，提供有较大尺寸安装平面可适用于大安装面要求的载荷，由于转动框架采用了两端支撑的方式，机构整体刚度大，从而保证了输出精度。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。
Claims (8)
1.一种二维指向机构，其特征在于，包括：机构基座、回形框架、载荷基座、X轴驱动电机组件、Y轴驱动电机组件、支撑轴承、主动轴和从动轴，其中，
所述X轴驱动电机组件固定于所述机构基座上，所述X轴驱动电机组件对应的主动轴将X轴驱动电机组件的输出轴和回形框架固定连接，所述X轴驱动电机组件对应的从动轴在机构基座的另一端与回形框架固定连接，所述X轴驱动电机组件对应的主动轴和从动轴均通过对应的支撑轴承安装于机构基座上，所述X轴驱动电机组件转动带动回形框架输出转动；
所述Y轴驱动电机组件固定连接于回形框架上，所述Y轴驱动电机组件对应的主动轴将所述Y轴驱动电机组件的输出轴和载荷基座固定连接，所述Y轴驱动电机组件对应的从动轴将载荷基座和回形框架固定连接，所述Y轴驱动电机组件对应的主动轴和从动轴通过对应的支撑轴承安装于回形框架上，所述Y轴驱动电机组件转动带动载荷基座转动。
2.如权利要求1所述的二维指向机构，其特征在于，所述X轴驱动电机组件和Y轴驱动电机组件的两个旋转轴线十字交叉，零位状态下所述X轴驱动电机组件和Y轴驱动电机组件的长宽高包络尺寸为300mm×275mm×168mm，所述X轴驱动电机组件和Y轴驱动电机组件的重心距机构基座底面高度为84mm。
3.如权利要求1所述的二维指向机构，其特征在于，所述回形框架采用对称结构，所述回形框架、载荷基座均为两端支撑，各方向频率均大于等于40Hz。
4.如权利要求1所述的二维指向机构，其特征在于，所述X轴驱动电机组件和Y轴驱动电机组件为模块化结构。
5.如权利要求1所述的二维指向机构，其特征在于，所述机构基座、载荷基座均为U型结构，且在两侧均有加强筋。
6.如权利要求1所述的二维指向机构，其特征在于，所述二维指向机构中的活动部件上涂覆有MoS2固体润滑膜。
7.如权利要求1所述的二维指向机构，其特征在于，所述载荷基座的尺寸大于预设值。
8.如权利要求1所述的二维指向机构，其特征在于，所述载荷基座的中间设置有镂空区域。
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