一种基于气悬浮的空间可展开机构重力卸载装置的制作方法

本发明涉及一种空间可展开机构精密装调技术领域，特别是一种基于气悬浮的空间可展开机构重力卸载装置。

背景技术：

零重力又可称为失重或减重力，是太空环境的一个最重要的特征。卫星、飞行器和空间站等航天系统在轨飞行以前，为保证系统的高精度和可靠性，必须在地面上对其空间机构各子系统进行动力学试验。然而，地面的重力环境会导致无法通过常规试验方法获得机构的性能特性。因此，空间展开机构的地面测试需要精确模拟其所处的零重力环境。

根据空间可展开机构的装配要求，需在装配过程中，对各组件的重力进行卸载，从而消除由重力产生的装配应力影响；目前空间可展开机构常用的地面重力卸载方式为基于机械轴承的滑轨悬吊法，但这种方式的展开摩擦力较大且，对空间展开机构的装配精度和质量一致性有较大影响；此外传统悬吊法的承载能力有限，适应性差。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种基于气悬浮的空间可展开机构重力卸载装置，实现了空间可展开机构的地面零重力卸载装配，实现了空间可展开机构复杂轨迹的跟随卸载，可降了低重力卸载机构的复杂程度，提高了装配效率和装配精度。

本发明的上述目的是通过如下技术方案予以实现的：

一种基于气悬浮的空间可展开机构重力卸载装置，包括弹簧、支座、第一连杆、第二连杆、气足转接件、转接块、气足和气足转接杆；其中，气足转接件为三角形板状结构；气足转接件底部的两端分别固定安装有气足；气足转接件和气足之间通过气足转接杆固定连接；转接块固定安装在气足转接件的上方；转接块与气足转接件通过弹簧连接；气足转接件的顶部设置有支座；第一连杆和第二连杆均为杆状结构；第一连杆的一端与支座连接；第一连杆的另一端与第二连杆的一端连接；第二连杆的另一端与转接块的侧壁连接；转接块与外部卸载重力机构固定连接。

在上述的一种基于气悬浮的空间可展开机构重力卸载装置，第一连杆实现绕支座的周向转动；第二连杆实现绕转接块的周向转动；第一连杆、第二连杆均实现绕第一连杆与第二连杆连接端转动。

在上述的一种基于气悬浮的空间可展开机构重力卸载装置，所述重力卸载装置还包括轴承压盖、滑杆和直线轴承；其中，滑杆为杆状结构；滑杆竖直设置在弹簧中间；且滑杆的一端伸入转接块内部并与转接块固定连接；滑杆的另一端伸入气足转接件。

在上述的一种基于气悬浮的空间可展开机构重力卸载装置，所述重力卸载装置还包括轴承压盖和直线轴承；直线轴承竖直固定安装在气足转接件的顶端内部，且直线轴承包裹在滑杆的外壁，实现滑杆沿竖直方向在直线轴承内上下移动；轴承压盖固定安装在直线轴承的外壁。

在上述的一种基于气悬浮的空间可展开机构重力卸载装置，所述的弹簧采用碳素弹簧钢丝65Mn材料，刚度系数设定为5N/mm。

在上述的一种基于气悬浮的空间可展开机构重力卸载装置，通过外部充气机构实现对气足的充气，同时气足底部竖直向下喷气，实现气足浮起10～30μm。

在上述的一种基于气悬浮的空间可展开机构重力卸载装置，通过测量弹簧在外部承载产品前后的压缩量，根据弹簧的刚度系数，计算获得外部承载产品的卸载重量。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

(1)本发明中气浮卸载装置外形尺寸小，装配简单，操作容易，节省空间和时间，提高了装配效率；

(2)本发明中气浮卸载装置摩擦极小，能够跟随被卸载对象作任意轨迹的运动，适应能力强；

(3)本发明质心位置调节和高度调节容易，减小与被卸载对象之间的连接应力。

附图说明

图1为本发明重力卸载装置示意图；

图2为本发明重力卸载装置剖视图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的描述：

本发明的目的是为了克服空间可展开机构展开过程阻力大、展开轨迹复杂等问题，提出的一种基于气悬浮的重力卸载机构，该装置能够实现空间可展开机构的地面零重力卸载装配，还能实现空间可展开机构复杂轨迹的跟随卸载，可降低重力卸载机构的复杂程度，提高装配效率和装配精度。该装置集成了重力卸载、质心调节、高度调节等模块，对降低展开阻力，提高空间可展开机构装配性能和展开稳定性具有重要意义。

如图1所示为重力卸载装置示意图，由图可知，一种基于气悬浮的空间可展开机构重力卸载装置，包括弹簧1、支座2、第一连杆3、第二连杆4、气足转接件7、转接块8、气足10和气足转接杆11；其中，气足转接件7为三角形板状结构；气足转接件7底部的两端分别固定安装有气足10；气足转接件7和气足10之间通过气足转接杆11固定连接；转接块8固定安装在气足转接件7的上方；转接块8与气足转接件7通过弹簧1连接；气足转接件7的顶部设置有支座2；第一连杆3和第二连杆4均为杆状结构；第一连杆3的一端与支座2连接；第一连杆3的另一端与第二连杆4的一端连接；第二连杆4的另一端与转接块8的侧壁连接；转接块8与外部卸载重力机构固定连接。弹簧1采用碳素弹簧钢丝65Mn材料，刚度系数设定为5N/mm。

第一连杆3实现绕支座2的周向转动；第二连杆4实现绕转接块8的周向转动；第一连杆3、第二连杆4均实现绕第一连杆3与第二连杆4连接端转动。

如图2所示为重力卸载装置剖视图，由图可知，重力卸载装置还包括轴承压盖5、滑杆6和直线轴承9；其中，滑杆6为杆状结构；滑杆6竖直设置在弹簧1中间；且滑杆6的一端伸入转接块8内部并与转接块8固定连接；滑杆6的另一端伸入气足转接件7。其中，重力卸载装置还包括轴承压盖5和直线轴承9；直线轴承9竖直固定安装在气足转接件7的顶端内部，且直线轴承9包裹在滑杆6的外壁，实现滑杆6沿竖直方向在直线轴承9内上下移动；轴承压盖5固定安装在直线轴承9的外壁。

通过外部充气机构实现对气足10的充气，同时气足10底部竖直向下喷气，实现气足10浮起10～30μm。通过测量弹簧1在外部承载产品前后的压缩量，根据弹簧1的刚度系数，计算获得外部承载产品的卸载重量。

空间展开机构进行装配的过程为：

如图1所示，在开始装配前，将滑杆6上端螺母锁紧并涂抹防松胶。

对连接气浮装置的空间可展开机构组件进行称重，根据称重结果和弹簧1的刚度系数，确认连接空间可展开机构组件后的弹簧1压缩长度，将弹簧1压缩到指定长度L1，锁紧滑杆6下端螺母。

计算转接块8顶部距离平台高度D1，调节气足转接杆11螺纹，保持两侧L型凸台高度一致，直到转接块8顶部距离气浮平台平面的高度满足要求值D1，锁紧转接杆11上下端的螺母。

将气浮装置放置在被卸载零件下方，保证调节后的气浮装置能够顺利在零件下方通过，连接在零件与气浮装置，并在竖直方向上尽量对准零件的质心位置。

开启外部压缩空气开关，对气足10供气，此时气足10能在平台上自由移动。将被卸载零件推至待装配区域。

装配完成后，切断气源，利用高度尺复测各转接块8顶部距离气浮平台高度D2和弹簧长度L2，对比D1与D2、L1与L2的差异，若差值不满足要求，则调整气足转接杆11的高度。

本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。