专利名称：一种用于月球探测器悬停试验的吊装装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于月球探测器悬停试验的吊装装置，可模拟1/6重力环境，并进行月球探测器月面悬停、姿态调整、着陆等试验，属于机械技术领域。
背景技术：
月球探测器近月面定点悬停是月球探测器实现月面软着陆的必要保证。月球的引力为地球的1/6，月球的重力加速度也只是地球的1/6。因此，要在地球环境验证月球探测器的着陆冲击过程，要给着陆器一个l/6g重力加速度的力学环境。在这项试验中需要应用一种吊装装置，配合塔架系统模拟月壤l/6g重力加速度环境，可进行俯仰、滚动和偏航的姿态自由度姿态调整，各项姿态调整灵活，可在任意姿态及位置状态悬停，从而对于悬停试验以及着陆验证试验，能提供科学真实的试验结果，目前一般的吊装装置不能满足上述功能。
实用新型内容本实用新型的技术解决问题是克服现有技术不足，提供一种用于月球探测器悬停试验的吊装装置，结构简单，该装置可实现X、Y、Z三个自由度的转动，三个自由度转动相互独立，不存在干涉耦合，可进行任意姿态调整，并可在任意位置悬停。本实用新型的技术解决方案是一种用于月球探测器悬停试验的吊装装置包括塔架对接组件、一对摆杆上连接组件、主吊梁、两根摆杆、一对摆杆下连接组件和一对探测器对接组件，主吊梁的中心位置通过塔架对接组件与塔架相连接，两根摆杆的上端通过一对摆杆上连接组件连接于主吊梁的两端，两根摆杆的下端通过一对摆杆下连接组件与一对探测器对接组件的一端相连接，探测器对接组件的另一端连接月球探测器。塔架对接组件由塔架对接法兰、塔架对接轴承座、X轴推力轴承、X轴旋转轴、主吊梁连接架、Z轴旋转轴轴承和Z轴旋转轴组成，塔架对接法兰安装在塔架对接轴承座上，塔架对接轴承座通过X轴推力轴承与X轴旋转轴相连接，Z轴旋转轴穿过主吊梁并通过Z轴旋转轴轴承与主吊梁连接架相连接，主吊梁连接架将X轴旋转轴与Z轴旋转轴连接在一起。所述摆杆上连接组件由摆杆连接框、摆杆上转轴和摆杆上转轴轴承组成，摆杆上转轴穿过主吊梁并通过摆杆上转轴轴承与摆杆连接框相对转动，摆杆连接框与摆杆固连。本实用新型与现有技术相比的有益效果是(1)可以实现月球探测器X、Y、Z三个方向的转动，三个转动自由度相互独立，不存在干涉耦合，着陆试验时探测器运动姿态灵活。(2)以平面的类平行四边形结构实现三轴的旋转功能，可满足月球探测器任意姿态的调整及以任意姿态悬停的需求，且简化机构结构，可靠性高。(3)各自由度摩擦阻力小，各自由度摩擦阻力小于5Nm，对月球探测器产生附加扭矩微小，配合天车的反作用力，能够在地面准确模拟探测器在月面1/6重力条件下的受力状况，在月球探测器着陆试验过程中，能量损耗小。[0011](4)自动适应月球探测器的姿态调整要求，运动响应迅速快，没有能源及指令控制的需求。
图1为本实用新型的组成结构图；图2为本实用新型的工作原理图；图3为本实用新型塔架对接组件的组成结构图；图4为本实用新型摆杆上连接组件的组成结构图；图5为本实用新型探测器对接组件的组成结构图。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型主要由塔架对接组件1、一对摆杆上连接组件2、主吊梁3、 两根摆杆4、一对摆杆下连接组件5和一对探测器对接组件6组成，主吊梁3的中心位置通过塔架对接组件1与塔架相连接，两根摆杆4的上端通过一对摆杆上连接组件2连接于主吊梁3的两端，两根摆杆4的下端通过一对摆杆下连接组件5与一对探测器对接组件6的一端相连接，探测器对接组件3的另一端连接月球探测器。月球探测器悬停试验吊装装置的工作原理如图2所示，两侧摆杆上、下两端Z轴旋转中心间距离相等，主吊梁两端Z轴旋转中心距离与两摆杆下连接组件Z轴旋转中心距离相等，从而使两端摆杆与探测器始终保持面内平行四边形结构；主吊梁上，塔架对接组件、 两端摆杆上连接组件Z向旋转中心在同一直线上，同时调节探测器安装位置，使两端摆杆下连接组件Y向旋转中心通过探测器质心，从而在姿态调整过程中塔架对接组件X轴旋转中心始终通过探测器质心，摆动主吊梁至任意倾斜角度，整个吊装系统可保持平衡并悬停。塔架对接组件的结构如图3所示，塔架对接组件1主要由塔架对接法兰7、塔架对接轴承座8、X轴推力轴承9、X轴旋转轴10、主吊梁连接架11、Z轴旋转轴轴承12和Z轴旋转轴13组成。塔架对接法兰7安装在塔架对接轴承座8上，塔架对接轴承座8通过X轴推力轴承9与X轴旋转轴10相连接，Z轴旋转轴13穿过主吊梁3并通过Z轴旋转轴轴承12与主吊梁连接架11相连接，实现吊装装置沿Z轴旋转，其中Z轴旋转轴轴承12采用一对圆柱滚子轴承，主吊梁连接架11将X轴旋转轴10与Z轴旋转轴13连接在一起。X轴推力轴承9 采用推力滚子轴承，吊装装置通过X轴旋转轴10以及X轴推力轴承9实现沿X轴的旋转。主吊梁3为吊装装置的主要构件，采用工字梁焊接而成，在工字钢结构下部焊接加强板，以减小使用过程中的变形，焊后组合加工塔架对接组件、摆杆上连接组件旋转轴在主吊梁上的安装孔，从而保证三个安装孔具有较高的位置精度。在安装轴承及旋转轴的位置安装轴套以减小局部应力；主吊梁3与塔架对接轴承座8为重要承力结构，选用 30CrMnSiA 的材料。摆杆上连接组件的结构如图4所示，摆杆上连接组件2连接主吊梁3与摆杆4，主要由摆杆连接框16、摆杆上转轴15和摆杆上转轴轴承14组成，通过摆杆上转轴15和摆杆上转轴轴承14，主吊梁3与摆杆连接框16实现相对转动，同时摆杆连接框16与摆杆4固连，从而实现探测器的水平摆动以及绕Z轴转动的功能。[0023]摆杆下连接组件5连接摆杆4与探测器对接组件6，实现两者绕Z轴转动功能，摆杆下连接组件5与摆杆4主要通过轴承和转轴进行连接。摆杆4采用空心圆钢管形式，材料强度与结构钢度高；摆杆4与摆杆对接框16的连接，同时采用焊接和螺栓连接方式，保证连接强度。焊后组合加工，保证两侧摆杆上、下两端Z轴旋转中心间距离相等。探测器对接组件的结构如图5所示，探测器对接组件主要由对接法兰17和Y轴旋转轴承18等组成，对接法兰17通过Y轴旋转轴承18与摆杆下连接组件5相连，两侧对接法兰17与月球探测器连接，对接法兰17上设置可调节的系列连接孔，装配时探测器质心可沿X向进行调节；探测器对接组件中的对接法兰17与探测器的安装面具有很高的平面度和表面粗糙度，保证探测器沿Y向和Z向旋转灵活。本实用新型未详细描述内容为本领域技术人员公知技术。
权利要求1.一种用于月球探测器悬停试验的吊装装置，其特征在于包括塔架对接组件(1)、一对摆杆上连接组件O)、主吊梁(3)、两根摆杆G)、一对摆杆下连接组件( 和一对探测器对接组件(6)，主吊梁(3)的中心位置通过塔架对接组件(1)与塔架相连接，两根摆杆(4) 的上端通过一对摆杆上连接组件( 连接于主吊梁(3)的两端，两根摆杆(4)的下端通过一对摆杆下连接组件( 与一对探测器对接组件(6)的一端相连接，探测器对接组件(3) 的另一端连接月球探测器。
2.根据权利要求1所述的一种用于月球探测器悬停试验的吊装装置，其特征在于塔架对接组件(1)由塔架对接法兰(7)、塔架对接轴承座(8)、X轴推力轴承(9)、X轴旋转轴 (10)、主吊梁连接架(11)、Z轴旋转轴轴承(1 和Z轴旋转轴(1 组成，塔架对接法兰(7) 安装在塔架对接轴承座(8)上，塔架对接轴承座(8)通过X轴推力轴承(9)与X轴旋转轴 (10)相连接，Z轴旋转轴(1 穿过主吊梁(3)并通过Z轴旋转轴轴承(1 与主吊梁连接架(11)相连接，主吊梁连接架(11)将X轴旋转轴(10)与Z轴旋转轴(1 连接在一起。
3.根据权利要求1所述的一种用于月球探测器悬停试验的吊装装置，其特征在于所述摆杆上连接组件( 由摆杆连接框(16)、摆杆上转轴(1 和摆杆上转轴轴承(14)组成， 摆杆上转轴(15)穿过主吊梁(3)并通过摆杆上转轴轴承(14)与摆杆连接框(16)相对转动，摆杆连接框(16)与摆杆(4)固连。
专利摘要本实用新型公开了一种用于月球探测器悬停试验的吊装装置，包括塔架对接组件、一对摆杆上连接组件、主吊梁、两根摆杆、一对摆杆下连接组件和一对探测器对接组件，主吊梁的中心位置通过塔架对接组件与塔架相连接，两根摆杆的上端通过一对摆杆上连接组件连接于主吊梁的两端，两根摆杆的下端通过一对摆杆下连接组件与一对探测器对接组件的一端相连接，探测器对接组件的另一端连接月球探测器。该装置可实现月球探测器的俯仰、滚动和偏航三个自由度的转动，三个自由度转动相互独立，不存在干涉耦合，可进行任意姿态调整，并可在任意位置悬停。
文档编号G01M99/00GK202216853SQ20112029987
公开日2012年5月9日 申请日期2011年8月17日 优先权日2011年8月17日
发明者张小苏, 戴军, 王国欣, 胡晓楠, 范洪涛, 韩建超 申请人:北京卫星制造厂