一种卫星姿态调整工装的制作方法

本发明涉及一种卫星姿态调整工装，用于卫星装配、测试和试验过程中卫星姿态的快速准确调整。

背景技术：

为满足我国卫星通信、资源探测、灾害预报、海洋监察、气象预报和微重力研究等方面的需求，要求空间技术部门能快速研制、生产出各类应用卫星。在卫星的装配、测试和试验过程中，需要根据不同任务对卫星的姿态进行调整和锁定。生产厂家一般采用吊车及水平架体对卫星的姿态进行调整和固定。卫星吊装及定位过程容易导致卫星与架体产生磕碰，同时需要耗费大量的找正、安装时间将卫星固定在架体上，工人劳动强度大且无法满足卫星生产进度要求。

技术实现要素：

本发明提供了一种卫星姿态调整工装，可实现卫星的水平方向360°旋转功能及任意位置锁定功能、竖直支撑高度调节功能、水平移动及转向功能、停放状态下调节水平功能，可有效减少卫星姿态调整所需时间，降低工人劳动强度，提高生产效率。具体结构包括卫星支架1-1、旋转机构1-2、升降机构1-3、支撑架体1-4、水平支撑机构1-5和万向轮1-6。

卫星支架1-1包括上连接环1-1-1、下连接环1-1-3和若干个支撑杆1-1-2。上连接环1-1-1及下连接环1-1-3均为空心圆环状结构，上连接环1-1-1上有若干个与卫星接口螺纹孔同轴、且孔径比螺纹孔径稍大的通孔，下连接环1-1-3上均布若干个通孔；支撑杆1-1-2为矩形截面的长条状结构。

旋转机构1-2包括旋转手柄2-1、轴承2-2、空心轴2-3、旋转台体2-4、旋转底座2-5、紧定螺钉2-6、连接板2-7。旋转手柄2-1为一端带有螺纹的回转体结构；轴承2-2为gb/t301-1995中规定的推力球轴承；空心轴2-3为外径稍大于轴承内径的空心圆环，且一端均布若干螺纹孔；旋转台体2-4为带有减重孔的圆盘状结构，在台体径向有一个螺纹孔，且孔径与旋转手柄上所带螺纹大径一致，在台体轴向分布若干与卫星支架下连接环对应的螺纹孔，螺纹孔孔径比下连接环的通孔孔径稍小；旋转底座2-5为带有圆形凹腔和凸台的空心圆盘状结构，圆形凹腔的外径略小于轴承外径，凸台内径略小于空心轴的外径，且凸台径向有一个螺纹通孔，旋转底座径向分布着与升降机构连接孔对应的若干通孔；紧定螺钉2-6为gb/70.1-2000中规定的紧定螺钉；连接板2-7为空心圆盘状结构，圆盘上分布着与空心轴上螺纹孔同轴、且孔径比螺纹孔孔径稍大的通孔。

升降机构1-3为jb/t8809-1998标准中的涡轮螺杆升降机，主要通过涡轮传动螺杆完成提升、下降的功能。

支撑架体1-4包括吊环螺钉3-1、吊环螺钉安装座3-2、支撑方钢3-3、丝杠螺母座3-4、升降机构连接板3-5、万向轮连接块3-6。吊环螺钉3-1为gb/t825-1988中规定的吊环螺钉；吊环螺钉安装座3-2为中间带螺纹通孔的矩形块，螺纹孔径应与所选用吊环螺钉的大径一致；支撑方钢3-3为空心矩形状结构；丝杠螺母座3-4为中间带有螺纹通孔、边部进行倒圆角处理的梯形块结构；升降机构连接板3-5为矩形板状结构，中心分布着与升降机构连接孔对应若干通孔；万向轮连接块3-6为中间带若干螺纹通孔的圆角矩形块，其螺纹通孔的孔径与万向轮安装螺钉大径一致。

水平支撑机构1-5包括手轮4-1、轴端挡圈4-2、丝杠4-3、丝杠封盖4-4、底座4-5。手轮4-1为jb/t7273.6-1994中规定的手轮；轴端挡圈4-2为gb/t891-1986中规定的轴端挡圈，主要用于防止手轮与丝杠分离，挡圈的外径应大于手轮安装孔的外径；丝杠4-3为一端侧面带有键槽、端面带有轴端挡圈安装螺纹孔，中部为带有梯形螺纹，另一端侧边带有凹槽、端部为圆头状的圆轴；丝杠封盖4-4为带若干个通孔的半圆环块；底座4-5为带有凸台和凹槽的圆环状结构，凸台面分布若干个螺纹孔。

万向轮1-6为gb/t14687-2011中规定的工业脚轮。

卫星支架1-1的上连接环1-1-1、支撑杆1-1-2和下连接环1-1-3通过焊接连接在一起，卫星通过螺钉可固定在卫星支架的上连接环上，通过若干个螺钉将卫星支架的下连接环固定在旋转机构1-2的旋转台体2-4上。旋转机构1-2的旋转手柄2-1通过螺纹连接安装在旋转台体2-4的侧边；空心轴2-3轴心与旋转台体2-4轴心重合将空心轴2-3不带螺纹孔一端焊接至旋转台体2-4的下端面；将空心轴2-3与轴承2-2进行连接，且空心轴2-3的外径和轴承2-2内径为过盈配合；将轴承2-2的外圈安装在旋转底座2-5的凹腔内，且轴承2-2外径与旋转底座2-5凹腔内径为过盈配合；轴承2-2的上下两端分别与旋转台体2-4下端面及旋转底座2-5凹腔上端面贴紧；旋转底座2-5内径与空心轴2-3外径为间隙配合；将紧定螺钉2-6安装至旋转底座2-5凸台径向对应螺纹孔位置；连接板2-7通过螺钉与空心轴2-3的端部进行连接。通过螺钉螺母将升降机构1-3的法兰与旋转机构1-2的旋转底座2-5进行连接，再将升降机构1-3的固定座通过螺钉螺母与支撑架体1-4的升降机构连接板3-5进行连接，将升降机构1-3固定在支撑架体1-4上。支撑架体1-4首先由若干支撑方钢3-3互相拼焊形成长方体框架结构，吊环螺钉安装座3-2通过焊接固定在框架结构的上表面四个角上，吊环螺钉3-1通过螺纹连接固定在吊环螺钉安装座3-2上，升降机构连接板3-5的两端通过焊接固定在长方体框架结构的上表面，丝杠螺母座3-4通过焊接固定在框架的侧边，万向轮连接块3-6焊接在框架下表面，通过螺钉将万向轮1-6安装在万向轮连接块3-6上。水平支撑机构1-5的丝杠4-3通过螺纹连接将带有凹槽的一端朝下安装至丝杠螺母座对应螺纹孔内，将丝杠封盖4-4插入丝杠凹槽内，丝杠下端插入底座4-5的凹槽内，通过螺钉将2个丝杠封盖4-4与底座4-5相连接，丝杠4-3的另一端在键槽上安装键，再将手轮4-1安装至丝杠4-3上，最后通过螺钉及轴端挡圈将手轮固定在丝杠上。

通过拨动旋转机构1-2的旋转手柄2-1可带动空心轴2-3、旋转台体2-4、轴承2-2的内圈及卫星支架1-1进行旋转运动，从而实现卫星的水平方向360°旋转功能；通过拧紧紧定螺钉2-6，使紧定螺钉2-6与空心轴2-3的外圆紧密接触，此时可实现卫星任意位置锁定功能。通过调节升降机构1-3的涡轮可带动螺杆进行升降运动，从而带动旋转机构1-2、卫星支架1-1的升降，实现卫星竖直支撑高度调节功能。通过移动及转动万向轮可实现卫星水平移动及转向功能。通过顺时针旋转水平支撑机构1-5的手轮4-1，可带动丝杠4-3、丝杠封盖4-4及底座4-5向下运动，直至接触到地面，实现卫星姿态工装与地面可靠接触，调节四个水平支撑机构1-5之间的相对高度可实现卫星停放状态下调节水平功能。

使用时，首先将卫星姿态调整工装放在地面上，调节水平支撑机构使工装卫星支架上表面与水平面平行，用吊车把卫星吊至卫星支架正上方，通过螺钉将卫星与卫星支架进行连接和紧固，卫星姿态调整工装完成与卫星的对接。拨动旋转手柄，可对卫星的水平方向旋转角度进行调节；操作升降机构可对卫星的高度进行调节。

该工装主要有使用效率及安全性较高的优点：在卫星总装测试过程中卫星的姿态调整需求较多，目前主要通过多次吊装卫星和调节架车姿态实现卫星的水平方向旋转角度的调节，通过吊装卫星和换装卫星支架实现卫星的高度调节，效率较低且加大了卫星与架车磕碰的风险。一种卫星姿态调整工装是通过旋转机构和升降机构实现卫星旋转角度及高度的调节，避免了反复吊装工作，使用效率及安全性较高。

附图说明

图1为卫星姿态调整工装示意图；

1-1—卫星支架、1-2—旋转机构、1-3—升降机构、1-4—支撑架体、1-5—水平支撑机构、1-6—万向轮。

1-1-1上连接环、1-1-3—下连接环、1-1-2—支撑杆

图2为旋转机构的示意图；

2-1—旋转手柄、2-2—轴承、2-3—空心轴、2-4—旋转台体、2-5—旋转底座、2-6—紧定螺钉、2-7—连接板。

图3a为支撑架体主视图；图3b为支撑架体俯视图；

3-1—吊环螺钉、3-2—吊环螺钉安装座、3-3—支撑方钢、3-4—丝杠螺母座、3-5—升降机构连接板、3-6—万向轮连接块。

图4为水平支撑机构的示意图；

4-1—手轮、4-2—轴端挡圈、4-3—丝杠、4-4—丝杠封盖、4-5—底座。

具体实施方式

具体实施例：一种卫星姿态调整工装，包括卫星支架1-1、旋转机构1-2、升降机构1-3、支撑架体1-4、水平支撑机构1-5、万向轮1-6。其中旋转机构包括旋转手柄2-1、轴承2-2、空心轴2-3、旋转台体2-4、旋转底座2-5、紧定螺钉2-6、连接板2-7。

卫星支架1-1为上连接环1-1-1、下连接环1-1-3之间均布焊接6根支撑杆1-1-2的结构，上连接环1-1-1及下连接环1-1-3均为空心圆环状结构，上连接环1-1-1上有5个与卫星接口螺纹孔同轴、孔径为φ10的通孔，下连接环1-1-3上均布5个φ10的通孔，上连接环1-1-1及下连接环1-1-3的外径均为φ680mm，内径均为φ580mm，高度均为8mm，支撑杆1-1-2为矩形截面的长条状结构，支撑杆1-1-2的高度为120mm，矩形截面的长和宽分别为50mm和10mm，通过m8螺钉将卫星支架1-1的上端空心圆环与卫星进行连接，通过m8螺钉将卫星支架1-1的下连接环与旋转机构1-2的旋转台体2-4进行连接。旋转机构1-2主要由旋转手柄2-1、轴承2-2、空心轴2-3、旋转台体2-4、旋转底座2-5、紧定螺钉2-6和连接板2-7组成，旋转手柄2-1为一端带螺纹的回转体结构，螺纹大径为6mm，螺纹长度为30mm，旋转台体2-4为带有减重孔的圆盘状结构，外径为φ680mm，内径为φ290mm，在台体径向有一个m6的螺纹孔，孔深30mm，可通过螺纹连接将一端带螺纹的旋转手柄2-1安装至旋转台体2-4的侧边；轴承2-2为推力球轴承51340；空心轴2-3为空心圆环，外径为φ200.02mm，内径为φ160mm，且一端均布4个m8的螺纹孔，孔深均为12mm，空心轴2-3轴心与旋转台体2-4轴心重合将空心轴2-3不带螺纹孔一端焊接至旋转台体2-4的下端面；旋转底座2-5为带有圆形凹腔和凸台的空心圆盘状结构，圆形凹腔的外径为φ339.98mm，内径为φ199.98mm，且凸台径向有一个m10的螺纹通孔，旋转底座径向均布着与升降机构连接孔对应的φ13mm的通孔；将轴承2-2内圈过盈安装至空心轴2-3上，将轴承2-2的外圈过盈安装在旋转底座2-5的凹腔内，轴承2-2的上下两端分别与旋转台体2-4下端面及旋转底座2-5凹腔上端面贴紧；紧定螺钉2-6选择m8螺钉，长度10mm，安装至旋转底座2-5凸台径向对应螺纹孔位置；连接板2-7为空心圆盘状结构，外径为φ220mm，内径为φ160mm，圆盘上分布着4个与空心轴上螺纹孔同轴的φ9mm通孔；连接板2-7通过m8螺钉与空心轴2-3的端部进行连接。升降机构1-3选用jb/t8809-1998标准中的swl2.5型涡轮螺杆升降机，行程为600mm，共4个，主要通过涡轮传动螺杆完成提升、下降的功能，进而实现卫星的高度调节功能。通过m12的螺钉螺母将升降机构1-3的法兰与旋转机构1-2的旋转底座2-5进行连接，再将升降机构1-3的固定座通过m14螺钉螺母与支撑架体1-4的升降机构连接板3-5进行连接，将升降机构1-3固定在支撑架体1-4上。支撑架体1-4包括吊环螺钉3-1、吊环螺钉安装座3-2、支撑方钢3-3、丝杠螺母座3-4、升降机构连接板3-5、万向轮连接块3-6。支撑架体1-4首先由12根规格为100mm×70mm×5mm的支撑方钢3-3互相拼焊形成长方体框架结构，12根方钢中包括4根870mm长的方钢、4根500mm长的方钢、2根740mm长的方钢、2根800mm长的方钢，拼焊后形成的框架结构长宽均为940mm，高600mm；吊环螺钉安装座3-2为中间带螺纹通孔的矩形块，矩形块长宽均为70mm，厚度为15mm，螺纹孔径为20mm，通过焊接固定在框架结构的上表面四个角上；吊环螺钉3-1规格为m20mm，通过螺纹连接固定在吊环螺钉安装座3-2上；升降机构连接板3-5为矩形板状结构，长宽分别为900mm和240mm，厚度为15mm，共2块，每块的两端分别通过焊接固定在长方体框架结构的上表面；丝杠螺母座3-4为中间带有tr40mm×6mm梯形螺纹通孔、边部进行倒圆角处理的梯形块结构，厚度为40mm，共4个，分别通过焊接固定在长方体框架的两侧边；万向轮连接块3-6为长宽均为140mm、厚度为12mm的圆角矩形块，共有4个，每个矩形块中间带4个m12的螺纹通孔，通孔中心之间的距离为120mm和80mm，将4个万向轮连接块3-6分别焊接在长方体框架下表面的四个角上；万向轮1-6规格为ps451d125，通过m12的螺钉将4个万向轮1-6分别安装在4个万向轮连接块3-6上，可通过移动万向轮1-6实现卫星的水平移动及转向功能。水平支撑机构1-5包括手轮4-1、轴端挡圈4-2、丝杠4-3、丝杠封盖4-4、底座4-5。丝杠4-3为一端侧面带有键槽、端面带有轴端挡圈安装螺纹孔，中部为带有梯形螺纹，另一端侧边带有凹槽、端部为圆头状的圆轴，键槽宽度为6mm，轴端挡圈安装螺纹孔大径为5mm、深度为10mm、梯形螺纹规格为tr40mm×6mm，丝杠整体长度为415mm，丝杠4-3通过螺纹连接将带有凹槽的一端朝下安装至丝杠螺母座3-4对应螺纹孔内；丝杠封盖4-4为带有2个φ9mm通孔的半圆环块，2个通孔中心与圆环中心连线的角度为90度，底座4-5为带有凸台和凹槽的圆环状结构，凸台面均匀分布4个m8的螺纹孔，将丝杠封盖4-4插入丝杠凹槽内，丝杠下端插入底座4-5的凹槽内，通过4个m8螺钉将2个丝杠封盖4-4与底座4-5相连接；手轮4-1的规格为18mm×200mm，轴端挡圈4-2的规格为b25mm，在丝杠4-3的键槽上安装6mm×22mm的键，再将手轮4-1安装至丝杠4-3上，最后通过m5的螺钉及轴端挡圈将手轮固定在丝杠上。水平支撑机构1-5共4个，分别安装在4个丝杠螺母座上，通过调节4个水平支撑机构1-5之间的相对高度可实现卫星停放状态下调节水平功能。

调整卫星姿态时先将姿态调整工装放置于平地上，通过顺时针旋转水平支撑机构1-5的手轮4-1，可带动丝杠4-3、丝杠封盖4-4及底座4-5向下运动，直至接触到地面，实现卫星姿态工装与地面可靠接触，通过4个水平支撑机构将工装卫星支架上表面调节至水平平行位置，将卫星放置于卫星支架的上表面，通过5个m8螺钉将卫星固定在工装上。通过拨动旋转机构1-2的旋转手柄2-1，即可对卫星进行360°旋转；通过拧紧紧定螺钉2-6，使紧定螺钉2-6与空心轴2-3的外圆紧密接触，此时可实现卫星任意位置锁定功能；通过调节升降机构1-3的涡轮可带动螺杆进行升降运动，从而带动旋转机构1-2、卫星支架1-1的升降，实现卫星竖直支撑高度调节功能；通过移动及转动万向轮可实现卫星水平移动及转向功能。