专利名称：太阳翼关节铰可重复折展锁解机构的制作方法
技术领域：
本发明涉 及一种重复折展锁解机构，尤其是涉及一种太阳翼关节铰可重复折展锁解机构。
背景技术：
重复折展锁解机构是太阳翼折展机构的重要组成部分。目前国内绝大多数航天器用太阳翼均采用一次性空间展开锁定机构，即太阳翼在发射阶段折叠并收拢于整流罩内，入轨后一次性展开至工作状态。当航天器进行变轨或轨道机动修正时，其展开的太阳翼易引起自身柔性结构的振动，对航天器本体产生干扰カ矩，影响航天器的姿态稳定性。
发明内容
为了解决太阳翼的重复折展锁解问题，本发明的目的在于提供一种太阳翼关节铰可重复折展锁解机构，实现航天器变轨运行或姿态调节控制时太阳翼的可重复折展，以提高航天器的姿态稳定性，延长使用寿命，降低变轨时太阳翼震颤所产生的不良影响。本发明所采用的技术方案如下
本发明包括电机，两个同步带传动机构，连接架关节铰，连接架，第一基板关节铰和第一基板；电机与卫星本体内部固接，连接架关节铰的一端与卫星本体外部固接，连接架的小端与连接架关节铰的另一端连接，连接架的大端与第一基板关节铰的一端连接，第一基板关节铰的另一端与第一基板的一端固接；电机主轴经联轴器与同步带轮连接，连接架关节铰的螺杆上端的光轴经第一同步带传动机构与电机主轴连接，连接架关节铰的螺杆下端光轴经第二同步带传动机构与第一基板关节铰的螺杆下端光轴连接；连接架关节铰和第一基板关节铰上的空间凸轮槽旋向相反。所述的连接架关节铰包括第一支撑件，第一销孔，第一定位销，第一轴承，螺杆，螺母，柱销，空间凸轮槽，空间圆柱凸轮，第二支撑件，第二轴承，第二销孔和第二定位销；空间圆柱凸轮内装有螺母，螺母外侧固接有柱销，螺母上端面固接有第一定位销、螺母下端面固接有第二定位销，螺母与螺杆配合，空间圆柱凸轮上开有90°右旋空间凸轮槽，柱销限位在空间凸轮槽中移动，螺杆上端通过第一轴承支承在第一支撑件中，螺杆下端通过第二轴承支承在第二支撑件中；在连接架完全展开状态，第一定位销插入第一支撑件中的第一销孔中，在连接架折叠状态，第二定位销插入第二支撑件中的第二销孔中；第一支撑件和第二支撑件外侧与卫星本体外侧固接，空间圆柱凸轮外侧与连接架固接；
所述的第一基板关节铰的结构相同，仅第一基板关节铰上的空间凸轮槽为180°，而且第一基板关节铰上的空间凸轮槽旋向与连接架关节铰上的空间凸轮槽旋向相反。所述的第一基板的另一端与第二基板关节铰的一端固接，第二基板关节铰的另ー端与第二基板的一端固接，第二基板的另一端与第三基板关节铰的一端固接，第三基板关节铰的另一端与第三基板的一端固接，第三基板的另一端与第四基板关节铰的一端固接，第四基板关节铰的另一端与第四基板的一端固接；第一基板关节铰的螺杆上端光轴经第三同步带传动机构与第二基板关节铰的螺杆上端光轴连接；第二基板关节铰的螺杆下端光轴经第四同步带传动机构与第三基板关节铰的螺杆下端光轴连接；第三基板关节铰的螺杆上端光轴经第五同步带传动机构与第四基板关节铰的螺杆上端光轴连接；相邻两个基板关节铰上的空间凸轮槽为180°，安装时旋向相反。与背景技术相比本发明具有的有益效果是
1、折展和锁解机构均设置在基板间的关节铰上，充分利用了太阳翼基板间有限的空间，结构紧凑；· 2、重复折展锁解机构的输入、输出同轴，定位准确，対称性、承载性好；
3、第一级螺旋副具有自锁功能，理论上可实现太阳翼基板在任意角度的锁解定位；
4、螺母两端布置的定位销保证了太阳基板精确地转动至预定角度，该锁解机构对航天器本体以及太阳翼基板的干扰均较小，有利于航天器飞行过程中太阳翼姿态稳定性的保持。5、应用范围广，本发明除了可应用于重复折展式太阳翼，还可应用到可展开天线、空间伸展臂、折叠翼等空间重复展开机构和相关地面机构上。
图I是本发明整体结构简图。图2是连接架关节铰结构放大示意图。图中1.卫星本体，2.电机,3.联轴器,4.同步带轮,5.连接架关节铰,6.同步带传动机构，7.第一支撑件，8.第一销孔，9.第一定位销，10.第一轴承，11.螺杆，12.螺母，13.柱销，14.空间凸轮槽，15.空间圆柱凸轮，16.第二支撑件，17.第二轴承，18.第二销孔，19.第二定位销，20.连接架，21.第一基板关节铰，22.第一基板，23.第二基板关节铰，24.第二基板，25.第三基板关节铰，26.第三基板，27.第四基板关节铰，28.第四基板。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明作进ー步说明。如图I、图2所示，本发明包括电机2，两个同步带传动机构，连接架关节铰5，连接架20，第一基板22和第一基板关节铰21 ;电机2与卫星本体I内部固接，连接架关节铰的一端与卫星本体I外部固接，连接架20的小端与连接架关节铰的另一端连接，连接架20的大端与第一基板关节铰21的一端连接，第一基板关节铰21的另一端与第一基板22的一端固接；电机2主轴经联轴器3与同步带轮4连接，连接架关节铰5的螺杆11上端的光轴经第一同步带传动机构与电机2主轴连接，连接架关节铰5的螺杆11下端光轴经第二同步带传动机构与第一基板关节铰21的螺杆下端光轴连接；连接架关节铰5和第一基板关节铰21上的空间凸轮槽旋向相反。所述的连接架关节铰5包括第一支撑件7，第一销孔8，第一定位销9，第一轴承10，螺杆11，螺母12，柱销13，空间凸轮槽14，空间圆柱凸轮15，第二支撑件16，第二轴承17，第二销孔18和第二定位销19 ;空间圆柱凸轮15内装有螺母12，螺母12外侧固接有柱销13，螺母12上端面固接有第一定位销9、螺母12下端面固接有第二定位销19，螺母12与螺杆11配合，空间圆柱凸轮15上开有90°右旋空间凸轮槽14，柱销13限位在空间凸轮槽14中移动，螺杆11上端通过第一轴承10支承在第一支撑件7中，螺杆11下端通过第二轴承17支承在第二支撑件16中；在连接架20完全展开状态，第一定位销9插入第一支撑件7中的第一销孔8中，在连接架20折叠状态，第二定位销19插入第二支撑件16中的第二销孔18中；第一支撑件7和第二支撑件16外侧与卫星本体I外侧固接，空间圆柱凸轮15外侧与连接架20固接；
所述的第一基板关节铰21的结构相同，仅第一基板关节铰21上的空间凸轮槽为180°，而且第一基板关节铰21上的空间凸轮槽旋向与连接架关节铰5上的空间凸轮槽旋向相反。所述的第一基板22的另一端与第二基板关节铰23的一端固接，第二基板关节铰23的另一端与第二基板24的一端固接，第二基板24的另一端与第三基板关节铰25的一端固接，第三基板关节铰25的另一端与第三基板26的一端固接，第三基板26的另一端与第四基板关节铰27的一端固接，第四基板关节铰27的另一端与第四基板28的一端固接;第一基板关节铰21的螺杆上端光轴经第三同步带传动机构与第二基板关节铰23的螺杆上端光轴连接；第二基板关节铰23的螺杆下端光轴经第四同步带传动机构与第三基板关节铰 25的螺杆下端光轴连接；第三基板关节铰25的螺杆上端光轴经第五同步带传动机构与第四基板关节铰27的螺杆上端光轴连接；相邻两个基板关节铰上的空间凸轮槽均为180°，安装时旋向相反。本发明的工作原理是
将布置在太阳翼关节铰上的螺旋副和空间凸轮运动副组合使用，实现太阳翼重复折展锁解功能。电机2通过同步带传动机构将输出转矩传递给各关节铰的螺杆，第一级螺旋副将螺杆的转动转化为右旋螺母的移动，从而带动其上的柱销移动。第二级运动副为空间凸轮运动副，其将柱销沿着凸轮槽的移动转化为空间圆柱凸轮的转动。且因太阳翼固联于空间圆柱凸轮上，故实现了太阳翼的折叠与展开。利用螺母上的定位销实现太阳翼折叠、展开終了位置的锁定，且第一级螺旋副的自锁功能确保了折叠展开終了位置的冗余可靠定位。具体工作过程如下
动カ由电机2输出，带动同步带轮4逆时针转动，经第一同步带传动机构6传递至连接架关节铰5上，带动螺杆11逆时针转动。在连接架关节铰5中，由于螺杆11为右旋螺纹，所以螺杆11的逆时针转动会带动与之配合的右旋螺母12向下移动，即第一级螺旋副完成动作。右旋螺母12上固接有柱销13，柱销13在空间凸轮槽14内向下移动，带动空间圆柱凸轮15逆时针转动90°，即第二级运动副完成动作。空间圆柱凸轮15与连接架20固联，二者同向转动，即连接架20逆时针转动90°，完成折叠动作。此时电机停转，第二定位销19插入第二支撑件16上的第二销孔18中，使螺母12停止运动，从而空间圆柱凸轮15停止转动，即可实现该折展机构的锁定。反之，若电机2顺时针运动，经第一同步带传动机构6带动螺杆11顺时针转动，螺母12向上移动，其下端面的第二定位销19从第二销孔18中退出解锁，同时螺母12的向上移动带动空间圆柱凸轮15顺时针转动90°，从而使连接架20顺时针转动90°，完成展开动作。此时电机2停转，第一定位销9插入第一支撑件7中的第一销孔8中，完成展开锁定动作。本机构折展与锁解功能一体化，折展到位后电机停转，按解锁-展开-锁定-解锁-折叠-锁定这一流程工作。本机构采用同步带作为传动机构，既传递动カ又起联动作用，各带轮转向相同。由于连接架和内板转角分别为90 °和180 °，所以同步带传动机构的传动比分别为i ,_π =1/2, in-in= i Iii-IV= iw-v=l ; I 轴上的空间凸轮槽为 90°，II、III、IV、V 轴上的空间凸轮槽为180°，从而确保各基板同步展开。 同理，第一基板关节铰21、第二基板关节铰23、第三基板关节铰25、第四基板关节铰27的工作原理与连接架关节铰5相同。相邻两基板关节铰上的空间凸轮槽旋向相反，以实现相邻两基板一逆ー顺折展。
权利要求
1.一种太阳翼关节铰可重复折展锁解机构，其特征在于包括电机(2)，两个同步带传动机构，连接架关节铰(5)，连接架(20)，第一基板(22)和第一基板关节铰(21);电机(2)与卫星本体(I)内部固接，连接架关节铰(5)的一端与卫星本体(I)外部固接，连接架(20)的小端与连接架关节铰(5)的另一端连接，连接架(20)的大端与第一基板关节铰(21)的一端连接，第一基板关节铰(21)的另一端与第一基板(22)的一端连接；电机(2)主轴经联轴器(3)与同步带轮(4)连接，连接架关节铰(5)的螺杆上端的光轴经第一同步带传动机构与电机(2)主轴连接，连接架关节铰(5)的螺杆下端光轴经第二同步带传动机构与第一基板关节铰(21)的螺杆下端光轴连接；连接架关节铰(5)和第一基板关节铰(21)上的空间凸轮槽旋向相反。
2.根据权利要求I所述的ー种太阳翼关节铰可重复折展锁解机构，其特征在于所述的连接架关节铰(5)包括第一支撑件(7)，第一销孔(8)，第一定位销(9)，第一轴承(10)，螺杆(11)，螺母(12)，柱销(13)，空间凸轮槽(14)，空间圆柱凸轮(15)，第二支撑件(16)，第二轴承(17)，第二销孔(18)和第二定位销(19);空间圆柱凸轮(15)内装有螺母(12)，螺母(12)外侧固接有柱销(13)，螺母(12)上端面固接有第一定位销(9)、螺母(12)下端面固 接有第二定位销(19 )，螺母(12 )与螺杆(11)配合，空间圆柱凸轮(15 )上开有90 °右旋空间凸轮槽(14)，柱销(13)限位在空间凸轮槽(14)中移动，螺杆(11)上端通过第一轴承(10)支承在第一支撑件(7)中，螺杆(11)下端通过第二轴承(17)支承在第二支撑件(16)中；在连接架(20)完全展开状态，第一定位销(9)插入第一支撑件(7)中的第一销孔(8)中，在连接架(20)折叠状态，第二定位销(19)插入第二支撑件(16)中的第二销孔(18)中；第一支撑件(7)和第二支撑件(16)外侧与卫星本体(I)外侧固接，空间圆柱凸轮(15)外侧与连接架(20)固接； 所述的第一基板关节铰(21)的结构相同，仅第一基板关节铰(21)上的空间凸轮槽为180°，而且第一基板关节铰(21)上的空间凸轮槽旋向与连接架关节铰(5)上的空间凸轮槽旋向相反。
3.根据权利要求I所述的ー种太阳翼关节铰可重复折展锁解机构，其特征在于所述的第一基板(22)的另一端与第二基板关节铰(23)的一端固接，第二基板关节铰(23)的另一端与第二基板(24)的一端固接，第二基板(24)的另一端与第三基板关节铰(25)的一端固接，第三基板关节铰(25)的另一端与第三基板(26)的一端固接，第三基板(26)的另一端与第四基板关节铰(27)的一端固接，第四基板关节铰(27)的另一端与第四基板(28)的一端固接；第一基板关节铰(21)的螺杆上端光轴经第三同步带传动机构与第二基板关节铰(23)的螺杆上端光轴连接；第二基板关节铰(23)的螺杆下端光轴经第四同步带传动机构与第三基板关节铰(25)的螺杆下端光轴连接；第三基板关节铰(25)的螺杆上端光轴经第五同步带传动机构与第四基板关节铰(27)的螺杆上端光轴连接；相邻两个基板关节铰上的空间凸轮槽均为180°，安装时旋向相反。
全文摘要
本发明公开了一种太阳翼关节铰可重复折展锁解机构。电机和连接架关节铰的一端与卫星本体固接，连接架的小端与连接架关节铰的另一端连接，其大端与第一基板关节铰的一端连接，第一基板关节铰的另一端与第一基板的一端固接；电机主轴经联轴器与同步带轮连接，连接架关节铰的螺杆上端经第一同步带传动机构与电机主轴连接，连接架关节铰的螺杆下端经第二同步带传动机构与第一基板关节铰的螺杆下端连接；连接架关节铰和第一基板关节铰上的空间凸轮槽旋向相反。还可在第一基板后加多个关节铰和基板，相邻基板关节铰上的空间凸轮槽均为180°，安装时旋向相反。本发明易于实现重复折展运动，可应用到太阳翼、导弹折叠翼等空间及地面重复折展机构上。
文档编号B64G1/44GK102730202SQ20121022490
公开日2012年10月17日 申请日期2012年6月28日 优先权日2012年6月28日
发明者孔菲, 胡明, 钱萍, 陈文华, 高亮, 黄丹敏, 黎德蓓 申请人:浙江理工大学