CN112443563B - 一种低冲击的铰链展开机构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低冲击的铰链展开机构，包括第一铰链、中心轴、第二铰链、动力弹簧、阻力弹簧、柔性磨片和摩擦盒，第一铰链与中心轴通过轴承连接，第二铰链通过花键装在中心轴上，中心轴的一端装有动力弹簧和阻力弹簧，另一端通过行星轮系与柔性磨片连接，柔性磨片与摩擦盒内壁接触。该低冲击的铰链展开机构采用两只涡卷弹簧分别提供动力和阻力，通过调整两只弹簧的参数，使合力在整个展开动作过程中保持稳定，采用行星轮系放大机构的展开角速度，带动柔性磨片沿摩擦盒内壁摩擦耗能，当展开角速度过大时，柔性磨片在离心力的作用下增大摩擦阻力，为机构提供更多的阻力矩，从而降低展开速度，减小冲击。

Description

一种低冲击的铰链展开机构
技术领域
本发明涉及航天器无源展开机构技术领域，特别涉及一种低冲击的铰链展开机构。
背景技术
卫星上的天线在卫星入轨后需要由折叠状态展开为工作状态，通常这样的展开任务为一次性的，铰链展开机构具有低成本和高可靠性的优点，因此被广泛应用于卫星天线展开任务中。但是随着卫星天线尺寸的大型化和天线质量的轻型化，传统铰链展开机构在执行展开动作末尾时冲击过大的缺点便显现出来。由于空间中缺乏阻力，大冲击引起的天线激振很难快速耗散出去，容易引起天线工作性能的不稳定，过大的瞬时冲击则有可能破坏天线上薄弱的支撑杆件，引起天线失效，这对整个卫星舱外机构的可靠性是不利的。
发明内容
本发明的目的是提供一种低冲击的铰链展开机构，采用两只涡卷弹簧分别提供动力和阻力，通过调整两只弹簧的参数，使合力在整个展开动作过程中保持稳定，采用行星轮系放大机构的展开角速度，带动柔性磨片沿摩擦盒内壁摩擦耗能，当展开角速度过大时，柔性磨片在离心力的作用下增大摩擦阻力，为机构提供更多的阻力矩，从而降低展开速度，减小冲击。
为了实现以上目的，本发明是通过以下技术方案实现的：
一种低冲击的铰链展开机构，其特点是，包括：
中心轴，其一端开设有一缺口，并螺纹连接一第一螺母，所述的第一螺母内部螺纹为管螺纹；
第一铰链、第二铰链，所述的第一铰链转动连接于中心轴，所述的第二铰链固定连接于中心轴；
动力弹簧、阻力弹簧，所述动力弹簧和阻力弹簧的中心安装片均嵌设于所述中心轴的缺口，拧紧所述第一螺母，压迫中心轴缺口处上下两部分向中心靠拢，压紧所述动力弹簧和阻力弹簧的中心安装片；
弹簧固定杆，其贯穿固定于所述的第一铰链上，且所述弹簧固定杆具有一缺口且螺纹连接一第二螺母，所述第二螺母内部螺纹为管螺纹，所述动力弹簧和阻力弹簧的尾部安装片均嵌设于所述弹簧固定杆的缺口，拧紧所述第二螺母，压迫弹簧固定杆缺口处上下两部分向中心靠拢压紧所述动力弹簧和阻力弹簧的尾部安装片；
柔性磨片，其连接于中心轴的另一端；
摩擦盒，其罩设于柔性磨片的外部。
所述的第一铰链上设有弹簧保护壳，所述的弹簧保护壳位于动力弹簧和阻力弹簧的外部。
所述的弹簧保护壳上设有一保护壳。
所述的中心轴另一端通过行星轮系与柔性磨片相连；
所述的行星轮系包括：
行星架，其中心轴另一端固定连接；
若干行星轮，其设置于行星架上；
太阳轮，其与行星轮相啮合。
所述的第一铰链加工有内齿圈，所述的行星轮与内齿圈啮合。
所述的太阳轮与一磨片杆一体相连，所述的磨片杆与柔性磨片相连，所述柔性磨片与摩擦盒内壁相接触。
所述的动力弹簧的刚度大于阻力弹簧的刚度，在铰链展开机构执行展开动作时，所述动力弹簧提供动力，所述阻力弹簧提出阻力。
所述第一铰链上安装有压簧固定杆，压簧套在所述压簧固定杆上，锁定杆与所述压簧固定杆连接，所述压簧的一端与所述第一铰链固定连接，所述压簧的另一端压在所述锁定杆上，所述第一铰链上装有限位螺钉，用于机构展开完毕的限位。
本发明与现有技术相比，具有以下优点：
采用两只涡卷弹簧，一只提供动力，一只提供阻力，针对不同的天线载荷可以在设计之初调整两只弹簧的刚度参数和安装预紧角度，使两只弹簧的合力在整个展开动作过程中保持稳定，以较小的角加速度展开天线；使用行星轮系放大机构的展开角速度，使磨片杆带动柔性磨片沿摩擦盒内壁摩擦耗能，当展开角速度过大时，柔性磨片在离心力的作用下被甩开，柔性磨片与摩擦盒内壁的接触面积及接触压力同时增大，为机构提供更多的阻力矩，从而降低展开速度。该低冲击的铰链展开机构结构设计紧凑，技术可靠，能有效降低展开动作过程中的角速度，从而降低负载与卫星间的冲击，对提高卫星大口径低质量天线展开的可靠性有积极作用。
附图说明
图1为本发明的总体右侧视结构示意图；
图2为本发明的总体左侧视结构示意图；
图3为本发明的俯视结构示意图(隐去压簧固定杆、压簧、锁定杆)；
图4为本发明的行星轮系结构示意图；
图5为本发明的展开状态下的总体示意图；
图中：1-第一铰链、2-中心轴、3-第二铰链、4-动力弹簧、5-阻力弹簧、6-第一螺母、7-保护盖、8-弹簧包含壳、9-限位螺钉、10-第二螺母、11-行星架、12-行星轮、13-磨片杆、14-柔性磨片、15-摩擦盒、16-压簧、17-锁定杆、18-压簧固定杆、19-弹簧固定杆、20-内齿圈、21-太阳轮。
具体实施方式
以下结合附图，通过详细说明一个较佳的具体实施例，对本发明做进一步阐述。
请参阅图1-5，本发明提供一种技术方案：一种低冲击的铰链展开机构，包括第一铰链1，中心轴2，第二铰链3，动力弹簧4，阻力弹簧5，柔性磨片14和摩擦盒15，其中所述第一铰链1通过轴承与所述中心轴2连接，所述中心轴2与所述第二铰链3通过花键配合连接，所述中心轴2的一端具有缺口和螺纹，所述动力弹簧4和所述阻力弹簧5的中心安装片均嵌在所述中心轴2的缺口内，第一螺母6内部螺纹为管螺纹，通过拧紧所述第一螺母6，使所述中心轴2的缺口向内闭合，具体地中心轴2的一端具有缺口和螺纹，此缺口为一字形缺口，动力弹簧4和阻力弹簧5的中心安装片均嵌在此缺口内，向内闭合是指一字形缺口的上下两部分向中心靠拢，压紧所述动力弹簧4和阻力弹簧5的中心安装片，起到固定的作用，向内闭合非中心轴转动引起，而是由第一螺母6拧紧所致，因第一螺母6内部螺纹为管螺纹，而管螺纹具有锥度，不似普通螺纹为圆柱形，故有锥度的管螺纹在拧紧过程中可压迫中心轴2缺口处上下两部分向中心靠拢，从而压紧弹簧中心安装片，这是一种安装固定的方式，压紧所述动力弹簧4和所述阻力弹簧5的中心安装片，弹簧固定杆19贯穿固定在所述第一铰链1上，所述弹簧固定杆19的一端具有缺口和螺纹，所述动力弹簧4和所述阻力弹簧5的尾部安装片均嵌在所述弹簧固定杆19的缺口内，第二螺母10内部螺纹为管螺纹，通过拧紧所述第二螺母10，使所述弹簧固定杆19的缺口向内闭合，压紧所述动力弹簧4和所述阻力弹簧5的尾部安装片，所述第一铰链1上具有弹簧保护壳8，保护盖7安装在所述弹簧保护壳8上。
所述的中心轴另一端通过行星轮系与柔性磨片相连；该行星轮系包括：行星架11，其中心轴2另一端固定连接；若干行星轮12，其设置于行星架11上；太阳轮21，其与行星轮相啮合。
具体地，所述中心轴2的另一端与行星架11固定连接，所述行星架11与行星轮12连接，所述第一铰链1上加工有内齿圈20，所述行星轮12与所述内齿圈20连接，所述行星轮12与磨片杆13上的一体相连的太阳轮21连接，所述磨片杆13与所述柔性磨片14连接，所述柔性磨片14与所述摩擦盒15的内壁接触，所述摩擦盒15与所述第一铰链1连接，所述柔性磨片14的表面与所述摩擦盒15的内壁均涂有高摩擦阻力系数的耐磨材料。
进一步的，所述动力弹簧4的刚度大于所述阻力弹簧5的刚度，在所述铰链展开机构执行展开动作时，所述动力弹簧4提供动力，所述阻力弹簧5提供阻力。
进一步的，所述第一铰链1上安装有压簧固定杆18，压簧16套在所述压簧固定杆18上，锁定杆17与所述压簧固定杆18连接，所述压簧16的一端与所述第一铰链1固定连接，所述压簧16的另一端压在所述锁定杆17上，所述第一铰链1上装有限位螺钉9，起到机构展开完毕的限位作用。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (8)

1.一种低冲击的铰链展开机构，其特征在于，包括：
中心轴，其一端开设有一缺口，并螺纹连接一第一螺母，所述的第一螺母内部螺纹为管螺纹；
第一铰链、第二铰链，所述的第一铰链转动连接于中心轴，所述的第二铰链固定连接于中心轴；
动力弹簧、阻力弹簧，所述动力弹簧和阻力弹簧的中心安装片均嵌设于所述中心轴的缺口，拧紧所述第一螺母，压迫中心轴缺口处上下两部分向中心靠拢，压紧所述动力弹簧和阻力弹簧的中心安装片；
弹簧固定杆，其贯穿固定于所述的第一铰链上，且所述弹簧固定杆具有一缺口且螺纹连接一第二螺母，所述第二螺母内部螺纹为管螺纹，所述动力弹簧和阻力弹簧的尾部安装片均嵌设于所述弹簧固定杆的缺口，拧紧所述第二螺母，压迫弹簧固定杆缺口处上下两部分向中心靠拢压紧所述动力弹簧和阻力弹簧的尾部安装片；
柔性磨片，其连接于中心轴的另一端；
摩擦盒，其罩设于柔性磨片的外部。
2.如权利要求1所述的低冲击的铰链展开机构，其特征在于，所述的第一铰链上设有弹簧保护壳，所述的弹簧保护壳位于动力弹簧和阻力弹簧的外部。
3.如权利要求2所述的低冲击的铰链展开机构，其特征在于，所述的弹簧保护壳上设有一保护壳。
4.如权利要求1所述的低冲击的铰链展开机构，其特征在于，所述的中心轴另一端通过行星轮系与柔性磨片相连；
所述的行星轮系包括：
行星架，其中心轴另一端固定连接；
若干行星轮，其设置于行星架上；
太阳轮，其与行星轮相啮合。
5.如权利要求4所述的低冲击的铰链展开机构，其特征在于，所述的第一铰链加工有内齿圈，所述的行星轮与内齿圈啮合。
6.如权利要求4所述的低冲击的铰链展开机构，其特征在于，所述的太阳轮与一磨片杆一体相连，所述的磨片杆与柔性磨片相连，所述柔性磨片与摩擦盒内壁相接触。
7.如权利要求1所述的低冲击的铰链展开机构，其特征在于，所述的动力弹簧的刚度大于阻力弹簧的刚度，在铰链展开机构执行展开动作时，所述动力弹簧提供动力，所述阻力弹簧提出阻力。
8.如权利要求1所述的低冲击的铰链展开机构，其特征在于，所述第一铰链上安装有压簧固定杆，压簧套在所述压簧固定杆上，锁定杆与所述压簧固定杆连接，所述压簧的一端与所述第一铰链固定连接，所述压簧的另一端压在所述锁定杆上，所述第一铰链上装有限位螺钉，用于机构展开完毕的限位。
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