專利名稱：拉索桿式一維伸展臂的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種拉索式桿狀展開機(jī)構(gòu)特別是一維伸展臂。
技術(shù)背景
由于運(yùn)載器內(nèi)有效載荷包絡(luò)尺寸的限制，大型空間結(jié)構(gòu)必須收攏在有限 的空間內(nèi)，并在入軌后伸展為預(yù)想的構(gòu)型，桿狀空間伸展臂是空間展開機(jī)構(gòu) 中應(yīng)用最廣的一維展開機(jī)構(gòu)，目前應(yīng)用于航天領(lǐng)域的空間桿狀伸展臂主要有 三種形式薄壁管狀伸展臂、盤壓桿式伸展臂、鉸接桿式伸展臂。
薄壁管狀伸展臂臂跟部翹曲限制了結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，因而熱穩(wěn)定性、抗彎及抗 扭剛度較低，難以實(shí)現(xiàn)精確定位。
盤壓桿式伸展臂展開過程中伸展臂剛度比較差，且伸展臂頂端繞伸展臂 的中心線旋轉(zhuǎn)，伸展臂在空間只能實(shí)現(xiàn)一次伸展，不能自動(dòng)收攏。
鉸接桿式伸展臂需要復(fù)雜的伸展與收攏機(jī)構(gòu)，質(zhì)量大。 發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種能夠重復(fù)收攏的拉索式桿狀展開機(jī)構(gòu)。 上述的目的通過以下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)
拉索桿式一維伸展臂，其組成包括 一組伸展機(jī)構(gòu)，所述的伸展機(jī)構(gòu)由 四根空心支撐桿與兩個(gè)剛性框架構(gòu)成，展開拉索通過所述的支撐桿的空心與 固定于剛性框架角部的翻轉(zhuǎn)錐套， 一端固定在伸展機(jī)構(gòu)的頂端，另一端固定 在與伸展臂座通過轉(zhuǎn)動(dòng)副連接的展開輥上，所述的展開輥與展開電機(jī)連接， 收攏拉索分別穿過所述的剛性框架的對(duì)角小孔， 一端固定在伸展臂座上，另 一端固定在收攏輥筒上，兩根防轉(zhuǎn)桿固定在所述的最頂層的剛性框架上，并 與固定于隔一層剛性框架上的直線軸承構(gòu)成移動(dòng)副，從最頂層開始，每隔一 層剛性框架上的相應(yīng)位置均安裝有直線軸承，展開電機(jī)與收攏電機(jī)為力矩電 機(jī)。
所述的拉索桿式一維伸展臂，所述的剛性框架是一個(gè)正方形框架，四個(gè) 拐角上分別裝有翻轉(zhuǎn)錐套和鉆有四個(gè)小孔，空心支撐桿由翻轉(zhuǎn)錐通過螺紋與空心桿固連構(gòu)成。
所述的拉索桿式一維伸展臂，所述的展開電機(jī)與展開輥間通過小齒輪和 大齒輪連接。
本實(shí)用新型的有益效果
本實(shí)用新型可以用做空間設(shè)備的展開支架，該支架可以重復(fù)展開與收攏， 頂端可實(shí)現(xiàn)平動(dòng)，該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不需要復(fù)雜的展開與收攏結(jié)構(gòu)，質(zhì)量小， 且在空間應(yīng)用時(shí)伸展臂理論上可以無限制加長(zhǎng)。


附圖1是本實(shí)用新型的展開正視附圖2是本實(shí)用新型的展開側(cè)視附圖3是本實(shí)用新型的收攏附圖4是空心支撐桿的結(jié)構(gòu)附圖5是剛性框架俯視附圖6是單層展開過程附圖7是展開后翻轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的放大剖視附圖8是收攏后翻轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的放大剖視附圖9是展開拉索在伸展臂頂端鎖緊結(jié)構(gòu)圖。
其中1.收攏輥筒，2.轉(zhuǎn)向支撐I， 3.收攏電機(jī)，4.空心支撐桿，5.剛性 框架，6.收攏拉索，7.伸展臂座，8.大齒輪，9.小齒輪，IO.展開拉索，11.轉(zhuǎn)向 支撐m， 12.直線軸承，13.防轉(zhuǎn)桿，14.轉(zhuǎn)向支撐n， 15.展開輥，16.展開電機(jī)， 17.翻轉(zhuǎn)錐，18.鎖緊螺母，19.空心桿，20.剛性框架i， 21.剛性框架i+l， 22. 剛性框架i+2， 23.翻轉(zhuǎn)錐套。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例l:
拉索桿式一維伸展臂，其組成包括 一組伸展機(jī)構(gòu)，所述的伸展機(jī)構(gòu)由 四根空心支撐桿4與兩個(gè)剛性框架5構(gòu)成，展開拉索10通過所述的支撐桿4 的空心與固定于剛性框架5角部的翻轉(zhuǎn)錐套23,—端固定在伸展機(jī)構(gòu)的頂端, 另一端固定在與伸展臂座7通過轉(zhuǎn)動(dòng)副連接的展開輥15上，所述的展開輥15與展開電機(jī)16連接，收攏拉索6分別穿過所述的剛性框架5的對(duì)角小孔，一 端固定在伸展臂座上，另一端固定在收攏輥筒1上，兩根防轉(zhuǎn)桿13固定在所 述的最頂層的剛性框架上，并與固定于隔一層剛性框架上的直線軸承構(gòu)成移 動(dòng)副，從最頂層開始，每隔一層剛性框架上的相應(yīng)位置均安裝有直線軸承12, 展開電機(jī)16與收攏電機(jī)3為力矩電機(jī)。 實(shí)施例2:
所述的拉索桿式一維伸展臂，所述的剛性框架是一個(gè)正方形框架，四個(gè) 拐角上分別裝有翻轉(zhuǎn)錐套和鉆有四個(gè)小孔，空心支撐桿由翻轉(zhuǎn)錐17通過鎖緊 螺母18與空心桿19固連構(gòu)成。
實(shí)施例3:
所述的拉索桿式一維伸展臂，所述的展開電機(jī)16與展開輥15間通過小 齒輪9和大齒輪8連接。 工作過程
如附圖l所示，本實(shí)用新型是多層桿框式結(jié)構(gòu)，每層由四根空心支撐桿4 和兩個(gè)正方形剛性框架5構(gòu)成。如附圖4所示空心支撐桿4由中空的翻轉(zhuǎn)錐 17通過螺紋與空心桿19固聯(lián)構(gòu)成，通過旋轉(zhuǎn)翻轉(zhuǎn)錐17可調(diào)節(jié)空心支撐桿4 的長(zhǎng)度。如附圖5所示剛性框架5的四個(gè)拐角處均安裝有翻轉(zhuǎn)錐套23。如附 圖l、附圖7和附圖9所示，展開拉索10穿過每層對(duì)應(yīng)的支撐桿4的空心和 相應(yīng)剛性框架的翻轉(zhuǎn)錐套23中心孔，其一端固定于伸展臂頂端，另一端固定 于位于伸展臂座7由展開電機(jī)16驅(qū)動(dòng)的展開輥15上，展開電機(jī)16與展開輥 15間通過小齒輪9和大齒輪8完成運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的傳遞。如附圖1和附圖2所 示，收攏拉索6共有兩根，分別穿過剛性框架的對(duì)角小孔，該小孔在伸展臂 展開后位于伸展臂的同一側(cè)面且不共線，使收攏拉索在伸展臂的一個(gè)側(cè)面從 頭到尾呈"Z"形循環(huán)，其一端固定于伸展臂座7上，另一端與位于伸展臂頂 端由收攏電機(jī)3驅(qū)動(dòng)的收攏輥筒1上。如附圖1所示，防轉(zhuǎn)桿13固定于伸展 臂頂層剛性框架上，與頂層剛性框架每隔一層的剛性框架上相應(yīng)的位置裝有 直線軸承12。如附圖3所示，當(dāng)伸展臂被收攏，支撐桿4與剛性框架5處于折疊狀態(tài)，
支撐桿的軸線平行于剛性框架平面，占用軸向空間小。需要展開時(shí)，展開電 機(jī)16與收攏電機(jī)3按一定關(guān)系運(yùn)轉(zhuǎn)，展開拉索10產(chǎn)生拉力，收攏拉索6放 松，在展開拉索的作用下，翻轉(zhuǎn)錐與翻轉(zhuǎn)錐套23形成杠桿機(jī)構(gòu)如附圖8所示, 驅(qū)動(dòng)四根支撐桿翻轉(zhuǎn)如附圖6所示，迫使相鄰剛性框架分離，直至支撐桿的 軸線垂直于剛性框架的平面如附圖7所示，展開時(shí)由于拉索與空心支撐桿空 心臂間的摩擦，使拉索對(duì)支撐桿的作用力逐漸減小，最底層支撐桿產(chǎn)生的翻 轉(zhuǎn)力矩最大，故伸展是從最底層到頂層依次開始的，展開后收攏拉索6在伸 展臂的一個(gè)側(cè)面從頭到尾呈"Z"形循環(huán)如附圖1所示；需要收攏時(shí)收攏電機(jī) 3與展開電機(jī)16按一定關(guān)系反轉(zhuǎn)，收攏拉索6拉緊，展開拉索10放松，收攏 拉索在拉力的作用下有從"Z"形向"一"伸直的趨勢(shì)運(yùn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)相鄰的剛性 框架發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)在展開拉索10的限制下折疊收攏，直至支撐桿的軸 線平行于剛性框架平面，收攏完畢，在收攏過程中，由于拉索與剛性框架小 孔的摩擦力存在，拉索中產(chǎn)生的拉力同樣逐漸減小，故收攏時(shí)，折疊運(yùn)動(dòng)是 從伸展臂的頂層至底層依次開始的。
， 如附圖6所示在展開與收攏的運(yùn)動(dòng)過程中相鄰剛性框架(剛性框架i 20 與剛性框架i+121)間發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)與遠(yuǎn)離的綜合運(yùn)動(dòng)，間隔的兩剛性框架 (剛性框架i與剛性框架i+2 22)間在防轉(zhuǎn)桿13的作用下只發(fā)生遠(yuǎn)離的運(yùn) 動(dòng)而不發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)伸展臂有奇數(shù)個(gè)剛性框架時(shí)，其頂端只沿軸向平動(dòng)， 不繞軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。
權(quán)利要求1.一種拉索桿式一維伸展臂，其組成包括一組伸展機(jī)構(gòu)，其特征是所述的伸展機(jī)構(gòu)由四根空心支撐桿與兩個(gè)剛性框架構(gòu)成，展開拉索通過所述的支撐桿的空心與固定于剛性框架角部的翻轉(zhuǎn)錐套，一端固定在伸展機(jī)構(gòu)的頂端，另一端固定在與伸展臂座通過轉(zhuǎn)動(dòng)副連接的展開輥上；所述的展開輥與展開電機(jī)連接，收攏拉索分別穿過所述的剛性框架的對(duì)角小孔，一端固定在伸展臂座上，另一端固定在收攏輥筒上；兩根防轉(zhuǎn)桿固定在所述的最頂層的剛性框架上，并與固定于隔一層剛性框架上的直線軸承構(gòu)成移動(dòng)副；從最頂層開始，每隔一層剛性框架上的相應(yīng)位置均安裝有直線軸承，展開電機(jī)與收攏電機(jī)為力矩電機(jī)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的拉索桿式一維伸展臂，其特征是所述的剛性 框架是一個(gè)正方形框架，四個(gè)拐角上分別裝有翻轉(zhuǎn)錐套和鉆有四個(gè)小孔，空 心支撐桿由翻轉(zhuǎn)錐通過鎖緊螺母與空心桿固連構(gòu)成。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的拉索桿式一維伸展臂，其特征是所述的展開電機(jī)與展幵輥間通過小齒輪和大齒輪連接。
專利摘要拉索桿式一維伸展臂，目前主要有三種形式薄壁管狀伸展臂、盤壓桿式伸展臂、鉸接桿式伸展臂。本實(shí)用新型組成包括一組伸展機(jī)構(gòu)，伸展機(jī)構(gòu)由四根空心支撐桿(4)與兩個(gè)剛性框架(5)構(gòu)成，展開拉索(10)通過支撐桿(4)的空心與固定于剛性框架(5)角部的翻轉(zhuǎn)錐套(23)，展開輥(15)與展開電機(jī)(16)連接，收攏拉索(6)分別穿過所述的剛性框架(5)的對(duì)角小孔，一端固定在伸展臂座上，另一端固定在收攏輥筒(1)上，兩根防轉(zhuǎn)桿(13)固定在最頂層的剛性框架上，每隔一層剛性框架上的相應(yīng)位置均安裝有直線軸承(12)，展開電機(jī)(16)與收攏電機(jī)(3)為力矩電機(jī)。本實(shí)用新型用于航天領(lǐng)域的空間桿狀伸展臂。
文檔編號(hào)B64G1/22GK201385789SQ20092009905
公開日2010年1月20日 申請(qǐng)日期2009年2月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月3日
發(fā)明者于偉真, 孟凡竹, 張永德, 楊振琪, 董玉紅, 郝廣平, 澤 閆 申請(qǐng)人:哈爾濱理工大學(xué)