CN113895652B - 一种可展收的桁架式伸展臂 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种可展收的桁架式伸展臂，属于机械领域。本发明包括上端部结构、下端部结构、伸展单元和驱动装置。伸展臂的展开和回收通过两根拉绳来实现，两根拉绳分别交替缠绕在竖杆的滑轮上。通过电机拉动展开拉绳，拉绳拉动滑轮使得滑轮的间距变小，从而实现伸展臂的展开。在回收过程，同样是通过电机拉动回收拉绳，拉绳拉动滑轮使得滑轮间距变小来实现伸展臂的回收。与现有技术相比，伸展臂竖杆增多，提高了伸展臂的承载能力。伸展臂具有回收功能，使得伸展臂更加灵活，避免被太空垃圾所破坏。

Description

一种可展收的桁架式伸展臂
技术领域
本发明涉及一种可展收的桁架式伸展臂，属于机械领域。
背景技术
空间伸展臂是卫星天线系统的重要组成部分，它是一种一维的展开结构。作为空间大型展开天线、太阳帆和望远镜的支撑骨架、太空机械手以及空间平台等。伸展臂能否及时、准确地展开直接影响整个卫星发射任务的成功与否。而且，现有技术中的伸展臂所采用的结构大多是展开后锁死，结构大多较为复杂，并不具有回收的功能，但是，由于太空垃圾的增多，对卫星上伸展臂的正常运行带来了极大的威胁。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种可展收的桁架式伸展臂。本发明采用驱动电机绳索驱动，进而来实现伸展臂的展开、回收与锁死，提高了伸展臂的灵活性以及承载能力，减少了铰链数量降低了伸展臂结构的复杂度。
本发明的技术方案：
一种可展收的桁架式伸展臂，为三棱柱式桁架结构伸展臂，包括上端部结构、下端部结构、伸展单元和驱动装置；
所述的上端部结构、下端部结构均包括多边形横板和短竖杆，多边形横板的每条侧边两端各设置一个孔，均与一根短竖杆的端部进行铰接；右端的孔附近设置一个定位销，上端部结构上的定位销设置于孔的右上方，下端部结构的定位销设置于孔的右下方；
所述的伸展单元包括上下两块多边形横板以及与之连接的长竖杆，多边形横板的每条侧边两端各设置一个孔，均与一根长竖杆的中部进行铰接，伸展单元之间的上、下两个多边形横板同侧连接的两根长竖杆的端部相铰接，同侧连接的两根长竖杆铰接的部位设置滑轮；最上方的伸展单元中，上部多边形横板上长竖杆的端部与同侧的上端部结构上短竖杆端部相铰接；最下方的伸展单元中，下部多边形横板上长竖杆的端部与同侧的下端部结构上短竖杆端部相铰接；每个伸展单元中，上部的多边形横板右端的孔的右下方设置定位销，下部的多边形横板右端的孔的右上方设置定位销；
所述的驱动装置包括展开拉绳、回收拉绳和驱动电机；上端部结构、伸展单元和下端部结构之间通过杆件的铰接叠摞成一体，对于上下多边形横板的同一侧边形成的垂直面上：展开拉绳一端固定在上端部结构左端上，之后的绕线顺序依次为：右端第一根长竖杆上端、左端第二根长竖杆上端、右端第三根长竖杆上端、左端第四根长竖杆上端依次规律，最终与下端部结构左端上的驱动电机相连；回收拉绳一端固定在上端部结构右端上，之后的绕线顺序依次为：左端第一根长竖杆上端、右端第二根长竖杆上端、左端第三根长竖杆上端、右端第四根长竖杆上端依次规律，最终与下端部结构右端上的驱动电机相连。
进一步地，多边形横板、长竖杆和短竖杆的材质为铝合金。
进一步地，所述展开拉绳、回收拉绳的材质为尼龙。
本发明的有益效果：每段竖杆上下相接，增加了伸展臂的展开速度。增加了竖杆的数量，提高伸展臂的承载能力。通过拉绳来驱动伸展臂的展收，降低伸展臂质量和复杂度的同时让伸展臂具有回收功能，提高了伸展臂的灵活性。
附图说明
图1为伸展臂端部结构。
图2为三角形横板俯视图。
图3为三角形横板侧视图。
图4为短竖杆。
图5为伸展单元。
图6为长竖杆。
图7为伸展臂初始状态。
图8为展开完成后的伸展臂。
图中：11三角形横板A；12短竖杆；21定位销；51三角形横板B；52滑轮A；53长竖杆A；54长竖杆B；55滑轮B；56三角形横板C；57滑轮C；58滑轮D；80展开拉绳；81回收拉绳；82回收拉绳固定铰；83滑轮E；84滑轮F；85滑轮G；86滑轮H；87滑轮I；88滑轮J；89展开拉绳固定铰。
具体实施方式
以下结合附图和技术方案，进一步说明本发明的具体实施方式。
一种可展收的桁架式伸展臂，它为三棱柱式桁架结构伸展臂，由上、下两个端部结构、若干个首尾铰接的伸展单元以及驱动装置组成；
所述的上、下两个端部结构相同，均由三角形横板A11和短竖杆12组成。三角形横板A11的每条边上分别有两个孔(图3)，分别和短竖杆12上的一个孔进行铰接。伸展臂的顶端端部结构主要用于连接卫星天线等，伸展臂底端端部结构主要用于连接伸展臂的基座。
所述的伸展单元，由两个三角形横板B51、三角形横板C56和12个长竖杆组成。三角形横板B51、三角形横板C56和端部结构中的横杆相同，三角形横板B51、三角形横板C56上下布置。长竖杆上分别有三个孔(图6)，中间孔和三角形横板B51、三角形横板C56边上的孔进行铰接。如图5中的长竖杆A53和长竖杆B54铰接，同时铰链上添加滑轮B55，其他竖杆也以相同的方式进行装配。伸展单元和伸展单元直接同样也是通过竖杆与竖杆直接铰接进行装配，其铰链上也添加滑轮。
所述的驱动装置，由两根拉绳以及驱动电机组成，拉绳的其中一根展开拉绳80负责伸展臂的展开，另一根回收拉绳81负责伸展臂的回收。展开拉绳80一端固定在伸展臂端部的展开拉绳固定铰89上，然后绕过滑轮E83，再绕过滑轮I87，依次规律最终绕过滑轮H86，然后连接在驱动电机上。回收拉绳81一端固定在伸展臂的端部结构的回收拉绳固定铰82上，然后绕过滑轮J88，再绕过滑轮F84，依次规律最终绕过滑轮G85，然后连接在驱动电机上。伸展臂的另外两个面与此装配相同。
三角形横板的材质为铝合金。所述的长竖杆和短竖杆的材质为铝合金。所述拉绳其材质为尼龙。
在展开过程中，滑轮A52和滑轮C57距离逐渐缩小，所以展开拉绳绕过滑轮A52和滑轮C57，通过电机拉动展开拉锁，使得滑轮A52和滑轮C57距离缩小，完成伸展单元的展开。在其他伸展单元上，拉锁的缠绕方式相同，所以在电机拉动绳索时，所有伸展单元同时完成展开动作。在回收过程中，滑轮B 55和滑轮D 58距离逐渐缩小，所以回收拉绳绕过滑轮B 55和滑轮D 58，通过电机拉动回收拉锁，使得滑轮B 55和滑轮D 58距离缩小，完成伸展单元的回收。在其他伸展单元上，拉锁的缠绕方式相同，所以在电机拉动绳索时，所有伸展单元同时完成回收动作。
伸展臂的初始状态，如图7所示，展开过程中，竖杆转动到定位销21的位置表示已经展开完成(图8)。展开完成后，展开拉锁和回收拉锁一直保持张紧状态，来锁死伸展臂。

Claims (3)

1.一种可展收的桁架式伸展臂，其特征在于，包括上端部结构、下端部结构、伸展单元和驱动装置；
所述的上端部结构、下端部结构均包括多边形横板和短竖杆，多边形横板的每条侧边两端各设置一个孔，均与一根短竖杆的端部进行铰接；右端的孔附近设置一个定位销，上端部结构上的定位销设置于孔的右上方，下端部结构的定位销设置于孔的右下方；
所述的伸展单元包括上下两块多边形横板以及与之连接的长竖杆，多边形横板的每条侧边两端各设置一个孔，均与一根长竖杆的中部进行铰接，伸展单元之间的上、下两个多边形横板同侧连接的两根长竖杆的端部相铰接，同侧连接的两根长竖杆铰接的部位设置滑轮；最上方的伸展单元中，上部多边形横板上长竖杆的端部与同侧的上端部结构上短竖杆端部相铰接；最下方的伸展单元中，下部多边形横板上长竖杆的端部与同侧的下端部结构上短竖杆端部相铰接；每个伸展单元中，上部的多边形横板右端的孔的右下方设置定位销，下部的多边形横板右端的孔的右上方设置定位销；
所述的驱动装置包括展开拉绳、回收拉绳和驱动电机；上端部结构、伸展单元和下端部结构之间通过杆件的铰接叠摞成一体，对于上下多边形横板的同一侧边形成的垂直面上：展开拉绳一端固定在上端部结构左端上，之后的绕线顺序依次为：右端第一根长竖杆上端、左端第二根长竖杆上端、右端第三根长竖杆上端、左端第四根长竖杆上端依次规律，最终与下端部结构左端上的驱动电机相连；回收拉绳一端固定在上端部结构右端上，之后的绕线顺序依次为：左端第一根长竖杆上端、右端第二根长竖杆上端、左端第三根长竖杆上端、右端第四根长竖杆上端依次规律，最终与下端部结构右端上的驱动电机相连。
2.根据权利要求1所述的一种可展收的桁架式伸展臂，其特征在于，多边形横板、长竖杆和短竖杆的材质为铝合金。
3.根据权利要求1或2所述的一种可展收的桁架式伸展臂，其特征在于，所述展开拉绳、回收拉绳的材质为尼龙。
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