CN116674769B - 一种太阳翼多自由度驱动装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及航天器技术领域，具体为一种太阳翼多自由度驱动装置，其包括：基壳、主驱动轴、主驱动轴液压缸、主驱动轴齿轮、传递齿轮、锥齿、锥齿连接筒、横向锥齿固定件、轴向拨叉、横向驱动轴、箱盖、驱动液压缸、主驱动齿轮拨叉，所述基壳的两侧设有横向轴孔，所述基壳的顶部开设有轴向贯通的轴向轴孔，所述基壳的中心设有齿轮箱，所述基壳的下端设有圆柱筒，所述圆柱筒的侧面设有轴向拨叉槽，圆柱筒的内侧端部设有周齿，周齿的内侧且位于所述基壳的下端设有固定柱，主驱动轴贯穿在轴向轴孔上，本发明通过使用一对横向锥齿和一堆轴向锥齿与主驱动轴相互配合，使得单个太阳翼可以完成独立运动，进行单一控制，使得实用性更强。
Description
技术领域
本发明涉及航天器控制技术领域，尤其涉及的是一种太阳翼多自由度驱动装置。
背景技术
航天器在轨能源需要通过太阳翼对日定向进行补给。随着航天器星上载荷增多，航天器所需要的能源也随之增加，传统的固定翼构型已不能满足部分航天器的在轨能源需求。目前对日定向驱动装置已发展出一维对日定向驱动装置和两维对日定向驱动两种方式。
当前广泛使用的两维对日定向驱动装置多为分体式两维驱动装置，存在以下弊端：分体式驱动装置两轴需要额外零件进行连接，不仅会增加体积，也会增加重量，无法满足航天器对轻量化、结构紧凑的需求；另外对日定向驱动装置使用两台主驱动电机，使得重量无法达到轻量化的要求且对日定向驱动单一，太阳翼运动多为整体一起运动，实际使用过程双太阳翼的对日效果略显不足。
发明内容
因此，本发明正是鉴于以上问题而做出的，本发明利用了驱动轴与锥齿之间的配合，使用一个主驱动电机，完成太阳翼轴向和横向的转动，且左右太阳翼可以完成独自运动，本发明是通过以下技术方案实现上述目的：
一种太阳翼多自由度驱动装置，包括：基壳、主驱动轴、主驱动轴液压缸、主驱动轴齿轮、传递齿轮、锥齿、锥齿连接筒、横向锥齿固定件、轴向拨叉、横向驱动轴、箱盖、驱动液压缸、主驱动齿轮拨叉，所述基壳的两侧设有横向轴孔，所述基壳的顶部开设有轴向贯通的轴向轴孔，所述基壳的中心设有齿轮箱，所述基壳的下端设有圆柱筒，所述圆柱筒的侧面设有轴向拨叉槽，圆柱筒的内侧端部设有周齿，周齿的内侧且位于所述基壳的下端设有固定柱，主驱动轴贯穿在轴向轴孔上，所述主驱动轴液压缸固定设置在圆柱筒的端部外侧，主驱动轴齿轮设置在主驱动轴上，传递齿轮转动设置在固定柱上，锥齿的数量为对且设置在齿轮箱内，锥齿连接筒的两端分别与设置主驱动轴上的两个锥齿连接，横向锥齿固定件的两端安装在齿轮箱上，轴向拨叉设置在主驱动轴上锥齿，横向驱动轴数量为两个，分别转动设置在横向轴孔，基壳的端部设有箱盖，箱盖的一侧设有驱动液压缸，主驱动齿轮拨叉安装在柱驱动轴齿轮上。
优选的，所述主驱动轴齿轮的端部设有连接套，所述主驱动齿轮拨叉的端部设有液压缸固定柱，液压缸固定柱滑动设置在轴向拨叉槽内，所述液压缸固定柱的端部设有环状的转动连接套，转动连接套转动连接在连接套上，所述主驱动轴液压缸的移动端固定连接在液压缸固定柱上。
优选的，所述传递齿轮的一侧与周齿啮合，另一侧与主驱动轴齿轮啮合。
优选的，所述锥齿其中一对滑动设置在横向驱动轴上，另一对滑动设置在主驱动轴上，所述锥齿的端部设有锥齿连接套，所述锥齿连接筒的端部分别设有两个凸台，凸台分别转动连接在锥齿连接套上。
优选的，所述横向锥齿固定件的端部设有移动柱，所述横向锥齿固定件的两端分别设有两个锥齿连接环，锥齿连接环分别转动连接在锥齿连接套上，所述横向锥齿固定件的端部中心设有矩形的槽口，锥齿连接筒滑动设置在槽口内。
优选的，所述轴向拨叉的端部设有横向轴槽，横向驱动轴滑动设置在横向轴槽内，所述轴向拨叉的端部设有滑动固定柱。
优选的，所述箱盖的端部中心设有滑动槽，滑动固定柱和移动柱滑动设置滑动槽内，所述驱动液压缸的数量为两个，驱动液压缸的移动端分别固定设置在滑动固定柱和移动柱上。
本发明有益效果：
1、本发明使用一对横向锥齿和一堆轴向锥齿与主驱动轴相互配合，使得单个太阳翼可以完成独立运动，进行单一控制，使得实用性更强；
2、本发明使用一个主驱动电机完成太阳翼轴向与横向的转动，使得结构更加紧凑，极大的减轻了太阳翼的重量；
3、本发明轴向的一对锥齿都可以完成对两个横向锥齿的控制，即可完成对太阳翼摆动的控制，通过对驱动总成和驱动件进行备份的方式，有效地提高了整个装置的可靠性，保证了对日定向太阳翼驱动装置的正常工作。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图。
图2为本发明整体结构的爆炸视图。
图3为本发明的正视图。
图4为本发明的后视图。
图5为本发明基壳的整体结构示意图一。
图6为本发明基壳的整体结构示意图二。
图7为本发明主驱动轴齿轮的整体结构示意图。
图8为本发明锥齿的整体结构示意图。
图9为本发明锥齿连接筒的整体结构示意图。
图10为本发明横向锥齿固定件的整体结构示意图。
图11为本发明轴向拨叉的整体结构示意图。
图12为本发明箱盖的整体结构示意图。
图13为本发明主驱动齿轮拨叉的整体结构示意图。
图14为本发明内部结构的整体示意图一。
图15为本发明内部结构的整体示意图二。
图16为本发明的整体剖视图一。
图17为本发明的整体剖视图二。
附图标记说明：
1、基壳；101、横向轴孔；102、轴向轴孔；103、齿轮箱；104、圆柱筒；105、轴向拨叉槽；106、周齿；107、固定柱；2、主驱动轴；3、主驱动轴液压缸；4、主驱动轴齿轮；401、连接套；5、传递齿轮；6、锥齿；601、锥齿连接套；7、锥齿连接筒；701、凸台；8、横向锥齿固定件；801、移动柱；802、锥齿连接环；803、槽口；9、轴向拨叉；901、横向轴槽；902、滑动固定柱；10、横向驱动轴；11、箱盖；111、滑动槽；12、驱动液压缸；13、主驱动齿轮拨叉；131、液压缸固定柱；132、转动连接套。
具体实施方式
本发明优选实施例将通过参考附图进行详细描述，这样对于发明所属领域的现有技术人员中具有普通技术的人来说容易实现这些实施例，然而本发明也可以各种不同的形式实现，因此本发明不限于下文中描述的实施例，另外，为了更清楚地描述本发明，与发明没有连接的部件将从附图中省略。
如图1、2、3、4所示，一种太阳翼多自由度驱动装置，包括：基壳1、主驱动轴2、主驱动轴液压缸3、主驱动轴齿轮4、传递齿轮5、锥齿6、锥齿连接筒7、横向锥齿固定件8、轴向拨叉9、横向驱动轴10、箱盖11、驱动液压缸12、主驱动齿轮拨叉13；
所述基壳1是整个一种太阳翼多自由度驱动装置的结构支撑件；
如图5、6所示，所述基壳1的两侧开设有贯通的横向轴孔101；
所述基壳1的顶部开设有轴向贯通的轴向轴孔102；
所述基壳1的端部中心设有矩形的齿轮箱103；
所述基壳1的下端设有圆柱筒104，圆柱筒104与轴向轴孔102同心设置；
所述圆柱筒104的侧面设有轴向拨叉槽105；
所述圆柱筒104的内侧靠近基壳1端部的位置设有周齿106；
所述基壳1的端部且设置在圆柱筒104的内部靠近轴向轴孔102的位置设有固定柱107；
所述主驱动轴2设置在基壳1上，具体设置在轴向轴孔102内且可以在轴向轴孔102内转动；
所述主驱动轴齿轮4设置在主驱动轴2上并设置在圆柱筒104内；
如图7所示，所述主驱动轴齿轮4的端部设有连接套401；
所述主驱动齿轮拨叉13设置在柱驱动轴齿轮4上；
如图13所示，所述主驱动齿轮拨叉13的端部设有液压缸固定柱131，液压缸固定柱131滑动设置在轴向拨叉槽105内；
所述主驱动齿轮拨叉13的端部设有环状的转动连接套132，转动连接套132转动连接在连接套401上；
所述主驱动轴液压缸3固定设置在圆柱筒104的端部外侧，且主驱动轴液压缸3的移动端固定连接在液压缸固定柱131上，主驱动轴液压缸3的伸缩可以通过主驱动齿轮拨叉13带动柱驱动轴齿轮4在主驱动轴2上移动；
所述传递齿轮5转动设置在固定柱107上，传递齿轮5的一侧与周齿106啮合，另一侧与主驱动轴齿轮4啮合；
所述横向驱动轴10数量为两个，分别转动设置在横向轴孔101内；
所述锥齿6的数量为2对且设置在齿轮箱103内，其中一对分别滑动设置在横向驱动轴10上，另一对滑动设置在主驱动轴2上；
如图8所示，所述锥齿6的端部设有锥齿连接套601；
所述锥齿连接筒7的两端分别与设置主驱动轴2上的两个锥齿6连接；
如图9所示，所述锥齿连接筒7的端部分别设有两个凸台701，凸台701分别转动连接在锥齿连接套601上；
所述横向锥齿固定件8的两端分别与设置在横向驱动轴10上的两个锥齿6连接；
如图10所示，所述横向锥齿固定件8的端部设有移动柱801；
所述横向锥齿固定件8的两端分别设有两个锥齿连接环802，锥齿连接环802分别转动连接在锥齿连接套601上；
所述横向锥齿固定件8的端部中心设有矩形的槽口803，锥齿连接筒7滑动设置在槽口803内；
所述轴向拨叉9设置在主驱动轴2上锥齿6的外侧，轴向拨叉9的移动可以带动锥齿6移动；
如图11所示，所述轴向拨叉9的端部设有横向轴槽901，横向驱动轴10滑动设置在横向轴槽901内；
所述轴向拨叉9的端部设有滑动固定柱902；
所述箱盖11是数量为两个，分别设置在基壳1的端部；
如图12所示，所述箱盖11的端部中心设有滑动槽111，滑动固定柱902和移动柱801滑动设置滑动槽111内；
所述驱动液压缸12的数量为两个，分别设置在箱盖11上，驱动液压缸12的移动端分别固定设置在滑动固定柱902和移动柱801上。
本发明工作原理：
当需要太阳翼整体转动时，主驱动轴液压缸3通过主驱动齿轮拨叉13带动主驱动轴齿轮4与传递齿轮5啮合，如图16所示，驱动液压缸12带动横向锥齿固定件8水平移动，使得横向驱动轴10上的锥齿6不与主驱动轴2上的锥齿6啮合，此时主驱动轴2转动通过传递齿轮5带动周齿106转动，使得基壳1带动安装在基壳1上的太阳翼转动，调整太阳光入射角；当太阳翼需要摆动时，主驱动轴液压缸3通过主驱动齿轮拨叉13带动主驱动轴齿轮4脱离与传递齿轮5啮合，如图17所示，当需要左侧的太阳翼摆动时，驱动液压缸12带动横向锥齿固定件8移动使得横向驱动轴上左侧的锥齿6与主驱动轴2上的锥齿6啮合，如图14所示，主驱动轴2转动通过安装在主驱动轴2上的锥齿6带动安装在横向驱动轴10左侧的锥齿6啮合，带动左侧的横向驱动轴10转动，从而完成左侧太阳翼的转动，当需要右侧的太阳翼摆动时，驱动液压缸12带动横向锥齿固定件8移动使得横向驱动轴10上右侧的锥齿6与主驱动轴2上的锥齿6啮合，如图15所示，主驱动轴2转动通过安装在主驱动轴2上的锥齿6带动安装在横向驱动轴10右侧的锥齿6啮合，带动右侧的横向驱动轴10转动，从而完成右侧太阳翼的转动，以上太阳翼转动均为独立摆动且均有安装在主驱动轴2上靠近圆柱筒104侧的锥齿6与之配合，当靠近圆柱筒104侧的锥齿6出现故障时，可由驱动液压缸12移动带动轴向拨叉9从而到底安装在主驱动轴2上的锥齿6移动，由远离圆柱筒104侧的锥齿6与之配合，此时可以完成驱动件的替换，保证了对日定向太阳翼驱动装置的正常工作。
Claims (9)
1.一种太阳翼多自由度驱动装置，包括：基壳(1)、主驱动轴(2)、主驱动轴液压缸(3)、主驱动轴齿轮(4)、传递齿轮(5)、锥齿(6)、锥齿连接筒(7)、横向锥齿固定件(8)、轴向拨叉(9)、横向驱动轴(10)、箱盖(11)、驱动液压缸(12)、主驱动齿轮拨叉(13)；其特征在于：所述基壳(1)的两侧设有横向轴孔(101)，所述基壳(1)的顶部开设有轴向贯通的轴向轴孔(102)，所述基壳(1)的中心设有齿轮箱(103)，所述基壳(1)的下端设有圆柱筒(104)，所述圆柱筒(104)的侧面设有轴向拨叉槽(105)，圆柱筒(104)的内侧端部设有周齿(106)，周齿(106)的内侧且位于所述基壳(1)的下端设有固定柱(107)，主驱动轴(2)贯穿在轴向轴孔(102)上，所述主驱动轴液压缸(3)固定设置在圆柱筒(104)的端部外侧，主驱动轴齿轮(4)设置在主驱动轴(2)上，传递齿轮(5)转动设置在固定柱(107)上，锥齿(6)的数量为2对且设置在齿轮箱(103)内，锥齿连接筒(7)的两端分别与设置主驱动轴(2)上的两个锥齿(6)连接，横向锥齿固定件(8)的两端安装在齿轮箱(103)上，轴向拨叉(9)设置在主驱动轴(2)上锥齿(6)，横向驱动轴(10)数量为两个，分别转动设置在横向轴孔(101)，基壳(1)的端部设有箱盖(11)，箱盖(11)的一侧设有驱动液压缸(12)，主驱动齿轮拨叉(13)安装在主驱动轴齿轮(4)上。
2.根据权利要求1所述的一种太阳翼多自由度驱动装置，其特征在于：所述主驱动轴齿轮(4)的端部设有连接套(401)，所述主驱动齿轮拨叉(13)的端部设有液压缸固定柱(131)，液压缸固定柱(131)滑动设置在轴向拨叉槽(105)内，所述液压缸固定柱(131)的端部设有环状的转动连接套(132)，转动连接套(132)转动连接在连接套(401)上。
3.根据权利要求2所述的一种太阳翼多自由度驱动装置，其特征在于：所述主驱动轴液压缸(3)的移动端固定连接在液压缸固定柱(131)上。
4.根据权利要求1所述的一种太阳翼多自由度驱动装置，其特征在于：所述传递齿轮(5)的一侧与周齿(106)啮合，另一侧与主驱动轴齿轮(4)啮合。
5.根据权利要求1所述的一种太阳翼多自由度驱动装置，其特征在于：所述锥齿(6)其中一对滑动设置在横向驱动轴(10)上，另一对滑动设置在主驱动轴(2)上，所述锥齿(6)的端部设有锥齿连接套(601)。
6.根据权利要求5所述的一种太阳翼多自由度驱动装置，其特征在于：所述锥齿连接筒(7)的端部分别设有两个凸台(701)，凸台(701)分别转动连接在锥齿连接套(601)上。
7.根据权利要求5所述的一种太阳翼多自由度驱动装置，其特征在于：所述横向锥齿固定件(8)的端部设有移动柱(801)，所述横向锥齿固定件(8)的两端分别设有两个锥齿连接环(802)，锥齿连接环(802)分别转动连接在锥齿连接套(601)上，所述横向锥齿固定件(8)的端部中心设有矩形的槽口(803)，锥齿连接筒(7)滑动设置在槽口(803)内。
8.根据权利要求1所述的一种太阳翼多自由度驱动装置，其特征在于：所述轴向拨叉(9)的端部设有横向轴槽(901)，横向驱动轴(10)滑动设置在横向轴槽(901)内，所述轴向拨叉(9)的端部设有滑动固定柱(902)。
9.根据权利要求7或8所述的一种太阳翼多自由度驱动装置，其特征在于：所述箱盖(11)的端部中心设有滑动槽(111)，滑动固定柱(902)和移动柱(801)滑动设置滑动槽(111)内，所述驱动液压缸(12)的数量为两个，驱动液压缸(12)的移动端分别固定设置在滑动固定柱(902)和移动柱(801)上。
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