本實用新型涉及一種月球車用太陽能帆板展開機構(gòu)。

背景技術(shù)：

月球車太陽能帆板展開機構(gòu)是月球車能源獲取系統(tǒng)的重要組成部分，也是月球車最重要的可展開附件之一。由于其特殊的工作環(huán)境，對其有著功耗低、質(zhì)量小、結(jié)構(gòu)簡單、轉(zhuǎn)動靈活、控制方便的基本要求。目前，多級可重復(fù)展開式太陽能帆板展開機構(gòu)均為有源展開機構(gòu)，通常以電力為驅(qū)動。

在我國，對月球車用太陽能帆板有源展開機構(gòu)的研究主要集中在各大高校：

其中哈爾濱工業(yè)大學(xué)設(shè)計出一種具有可重復(fù)折展功能的月球車用太陽翼展開機構(gòu)，該種展開機構(gòu)采用步進電機驅(qū)動、諧波減速器傳動的方式對單塊帆板進行折展，結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高。但其為單塊帆板展開，能夠為月球車提供的電量有限，將會局限月球車其他功能的實現(xiàn)，影響到其工作效率。

浙江理工大學(xué)設(shè)計出一種重復(fù)折展鎖解式太陽翼。其可展機構(gòu)采用一種螺旋副和凸輪副兩級運動副組合的機構(gòu)，可改變軸的轉(zhuǎn)向，該機構(gòu)聯(lián)接兩塊太陽帆板，配合同步帶，實現(xiàn)多級帆板的同源驅(qū)動、同步折展動作。但其結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，加工精度要求較高，螺旋副傳動容易鎖死，并且難以確保其在月球低重力等特殊條件下能夠順利運行工作。

上海交通大學(xué)設(shè)計出一種太陽能帆板關(guān)節(jié)展開機構(gòu)。其基于電磁體和永磁體之間相互作用的原理，設(shè)計出電磁—永磁體驅(qū)動關(guān)節(jié)。驅(qū)動關(guān)節(jié)用于連接兩太陽能帆板，既是結(jié)構(gòu)件，又是功能件，可實現(xiàn)多級太陽能帆板的展開和收回。但其為關(guān)節(jié)驅(qū)動，需要多個驅(qū)動元件，能耗較高，且機械結(jié)構(gòu)和控制單元都較為復(fù)雜，對控制系統(tǒng)依賴較高。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡便、便于加工、成本低、集成度高、可靠性強的月球車用單驅(qū)動多級同步可重復(fù)折展太陽能帆板展開機構(gòu)。

本實用新型的技術(shù)方案如下：

本實用新型主要包括：機架、電機、減速器、加速器、大鋼絲繩輪組件、小鋼絲繩輪組件、鋼絲繩和兩級太陽能帆板。其中：機架為不動件，通過配重固定在地面上；電機、減速器、聯(lián)軸器、加速器依次串聯(lián)連接，減速器和加速器通過第一固定件固定在機架上；所述小鋼絲繩輪組件包括小鋼絲繩輪和小鋼絲繩輪軸承座，該小鋼絲繩輪軸承座與第一級太陽能帆板一側(cè)的一端固定連接，小鋼絲繩輪通過軸承配合安裝在上述小鋼絲繩輪軸承座上，加速器的輸出軸穿過小鋼絲繩輪軸承座并與小鋼絲繩輪鍵連接，小鋼絲繩輪在加速器的輸出軸的驅(qū)動下轉(zhuǎn)動；加速器的輸入軸通過聯(lián)軸器與減速器連接，該加速器輸入軸的中部與第一鉸接件鉸接，該第一鉸接件與上述小鋼絲繩輪軸承座相鄰近的固定在第一級太陽能帆板上，通過加速器輸入軸驅(qū)動第一級太陽能帆板繞軸轉(zhuǎn)動；加速器的輸入軸與輸出軸繞同一軸線轉(zhuǎn)動，且轉(zhuǎn)向相同，但加速器的輸入軸與輸出軸轉(zhuǎn)速不同，便使得第一級太陽能帆板與小鋼絲繩輪繞同軸線轉(zhuǎn)動且有相對運動的角速度；該第一級太陽能帆板同一側(cè)的另一端通過第一鉸鏈與機架連接；上述第一級太陽能帆板另一側(cè)的兩端分別通過第二鉸鏈和第三鉸鏈與第二級太陽能帆板連接；所述大鋼絲繩輪組件包括大鋼絲繩輪和第二鉸鏈，大鋼絲繩輪通過軸承配合安裝在第二鉸鏈上，通過第二鉸鏈驅(qū)動第二級太陽能帆板繞軸轉(zhuǎn)動；鋼絲繩通過內(nèi)錯纏繞的方式連接大鋼絲繩輪和小鋼絲繩輪，實現(xiàn)傳動并使得大鋼絲繩輪與小鋼絲繩輪轉(zhuǎn)向相反，進而使得第一級太陽能帆板與第二級太陽能帆板同步運動且轉(zhuǎn)向相反。

所述的小鋼絲繩輪軸承座包括：第二固定件、小鋼絲繩輪軸筒、深溝球軸承、鍵、軸端擋圈、彈性擋圈，第二固定件固定在第一級太陽能帆板上，小鋼絲繩輪軸筒通過螺栓固定連接在第二固定件上并與第二固定件的軸孔同軸，該小鋼絲繩輪軸筒通過兩個深溝球軸承與小鋼絲繩輪配合；加速器的輸出軸為一個階梯軸，該階梯軸的一端通過緊固裝置連接在加速器上，輸出力矩，其另一端穿過小鋼絲繩輪軸筒，通過鍵與小鋼絲繩輪連接，端頭設(shè)有軸端擋圈，小鋼絲繩輪內(nèi)側(cè)設(shè)有彈性擋圈，通過該軸端擋圈和彈性擋圈實現(xiàn)小鋼絲繩輪的軸向定位和固定；加速器的輸出軸與小鋼絲繩輪軸筒之間留有間隙，相互不接觸；兩個深溝球軸承中間設(shè)有軸套，小鋼絲繩輪軸筒一端設(shè)有彈性擋圈，通過該彈性擋圈和軸套實現(xiàn)深溝球軸承的軸向定位。

所述的第二鉸鏈包括：階梯軸、第二鉸接件、軸承座、自潤滑軸承、大鋼絲繩輪軸筒、深溝球軸承、鍵、軸端擋圈、彈性擋圈，第二鉸接件固定在第二級太陽能帆板上，軸承座固定在第一級太陽能帆板上，大鋼絲繩輪軸筒通過螺栓固定在軸承座上并與軸承座的軸孔同軸，該大鋼絲繩輪軸筒通過兩個深溝球軸承與大鋼絲繩輪配合；第二鉸鏈中心的階梯軸依次通過鍵與第二鉸接件配合、通過自潤滑軸承與軸承座配合、通過鍵與大鋼絲繩輪配合；階梯軸與大鋼絲繩輪軸筒之間留有間隙，相互不接觸；階梯軸的一端設(shè)有彈性擋圈，通過該彈性擋圈實現(xiàn)階梯軸的軸向定位，其另一端設(shè)有軸端擋圈，大鋼絲繩輪內(nèi)側(cè)設(shè)有彈性擋圈，通過該軸端擋圈和彈性擋圈實現(xiàn)大鋼絲繩輪的軸向定位和固定；兩個深溝球軸承中間設(shè)有軸套，大鋼絲繩輪軸筒一端設(shè)有彈性擋圈，通過該彈性擋圈和軸套實現(xiàn)深溝球軸承的軸向定位。

在太陽能帆板的閉合過程中，第一級太陽能帆板在電機驅(qū)動下順時針轉(zhuǎn)動，由于加速器的作用，小鋼絲繩輪順時針轉(zhuǎn)動且與第一級太陽能帆板有相對運動的角速度，內(nèi)錯纏繞的鋼絲繩一遍拉緊帶動大鋼絲繩輪逆時針轉(zhuǎn)動，進而帶動第二級太陽能帆板逆時針轉(zhuǎn)動，太陽能帆板閉合。在太陽能帆板運動過程中，大鋼絲繩輪組件和小鋼絲繩輪組件可有效地將鋼絲繩對加速器的輸出軸和對第二鉸鏈中心的階梯軸的徑向拉力轉(zhuǎn)化作用到第一級太陽能帆板上，從而避免了軸發(fā)生彎曲變形，影響傳動精度。

本實用新型與現(xiàn)技術(shù)相比的具有如下優(yōu)點：

(1)結(jié)構(gòu)簡單，常規(guī)加工即可，成本低；

(2)集成度高，太陽能帆板處于閉合狀態(tài)時所占空間極?。?/p>

(3)可靠性強，故障率低，工作壽命長，適用于月球車不可回收維修的工作環(huán)境；

(4)電機驅(qū)動，伸展平穩(wěn)，精度高，驅(qū)動過程可以控制，能耗低；

(5)該機構(gòu)可有效卸載在驅(qū)動過程中對驅(qū)動軸的徑向拉力，避免驅(qū)動軸彎曲變形，有效提高了傳動精度。

附圖說明

圖1為本實用新型的立體示意簡圖。

圖2為圖1中小鋼絲繩輪軸承座的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為圖2的A-A視圖。

圖4為圖1中第二鉸鏈的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為圖4中A-A視圖。

圖6為本實用新型太陽能帆板閉合狀態(tài)時的立體示意簡圖。

具體實施方式

在圖1所示的單驅(qū)動多級同步可重復(fù)折展太陽能帆板展開機構(gòu)示意圖中，機架1為不動件，通過配重固定在地面上；電機2、減速器3、聯(lián)軸器4、加速器6依次串聯(lián)連接，減速器和加速器通過第一固定件5固定在機架上；小鋼絲繩輪組件包括小鋼絲繩輪7和小鋼絲繩輪軸承座9，該小鋼絲繩輪軸承座與第一級太陽能帆板15一側(cè)的一端固定連接，小鋼絲繩輪通過軸承配合安裝在上述小鋼絲繩輪軸承座上，加速器的輸出軸穿過小鋼絲繩輪軸承座并與小鋼絲繩輪鍵連接，小鋼絲繩輪在加速器的輸出軸的驅(qū)動下轉(zhuǎn)動；加速器的輸入軸通過聯(lián)軸器與減速器連接，該加速器輸入軸的中部與第一鉸接件10鉸接，該第一鉸接件與上述小鋼絲繩輪軸承座相鄰近的固定在第一級太陽能帆板上，通過加速器的輸入軸驅(qū)動第一級太陽能帆板繞軸轉(zhuǎn)動；加速器的輸入軸與輸出軸繞同一軸線轉(zhuǎn)動，且轉(zhuǎn)向相同，但加速器的輸入軸與輸出軸轉(zhuǎn)速不同，便使得第一級太陽能帆板與小鋼絲繩輪繞同軸線轉(zhuǎn)動且有相對運動的角速度；該第一級太陽能帆板同一側(cè)的另一端通過第一鉸鏈16與機架連接；上述第一級太陽能帆板另一側(cè)的兩端分別通過第二鉸鏈12和第三鉸鏈14與第二級太陽能帆板13連接；大鋼絲繩輪組件包括大鋼絲繩輪11和第二鉸鏈，大鋼絲繩輪通過軸承配合安裝在第二鉸鏈上，通過第二鉸鏈驅(qū)動第二級太陽能帆板繞軸轉(zhuǎn)動；鋼絲繩8通過內(nèi)錯纏繞的方式連接大鋼絲繩輪和小鋼絲繩輪，實現(xiàn)傳動并使得大鋼絲繩輪與小鋼絲繩輪轉(zhuǎn)向相反，進而使得第一級太陽能帆板與第二級太陽能帆板同步運動且轉(zhuǎn)向相反。

如圖2、圖3所示，所述的小鋼絲繩輪軸承座中的第二固定件18固定在第一級太陽能帆板上，小鋼絲繩輪軸筒19通過螺栓固定連接在第二固定件上并與第二固定件的軸孔同軸，該小鋼絲繩輪軸筒通過兩個深溝球軸承21與小鋼絲繩輪7配合；加速器的輸出軸17為一個階梯軸，該階梯軸的一端通過緊固裝置連接在加速器上，輸出力矩，其另一端穿過小鋼絲繩輪軸筒，通過鍵24與小鋼絲繩輪連接，端頭設(shè)有軸端擋圈23，小鋼絲繩輪內(nèi)側(cè)設(shè)有彈性擋圈20，通過該軸端擋圈和彈性擋圈實現(xiàn)小鋼絲繩輪的軸向定位和固定；加速器的輸出軸與小鋼絲繩輪軸筒之間留有間隙，相互不接觸；兩個深溝球軸承中間設(shè)有軸套25，小鋼絲繩輪軸筒一端設(shè)有彈性擋圈22，通過該彈性擋圈和軸套實現(xiàn)深溝球軸承的軸向定位。

如圖4、圖5所示，所述的第二鉸鏈中的第二鉸接件26固定在第二級太陽能帆板上，軸承座28固定在第一級太陽能帆板上，大鋼絲繩輪軸筒29通過螺栓固定在軸承座上并與軸承座的軸孔同軸，該大鋼絲繩輪軸筒通過兩個深溝球軸承35與大鋼絲繩輪11配合；第二鉸鏈中心的階梯軸27依次通過鍵32與第二鉸接件配合、通過自潤滑軸承33與軸承座配合、通過鍵37與大鋼絲繩輪配合；階梯軸與大鋼絲繩輪軸筒之間留有間隙，相互不接觸；階梯軸的一端設(shè)有彈性擋圈31，通過該彈性擋圈實現(xiàn)階梯軸的軸向定位，其另一端設(shè)有軸端擋圈38，大鋼絲繩輪內(nèi)側(cè)設(shè)有彈性擋圈34，通過該軸端擋圈和彈性擋圈實現(xiàn)大鋼絲繩輪的軸向定位和固定；兩個深溝球軸承中間設(shè)有軸套30，大鋼絲繩輪軸筒一端設(shè)有彈性擋圈36，通過該彈性擋圈和軸套實現(xiàn)深溝球軸承的軸向定位。

在太陽能帆板的閉合過程中，第一級太陽能帆板在電機驅(qū)動下順時針轉(zhuǎn)動，由于加速器的作用，小鋼絲繩輪順時針轉(zhuǎn)動且與第一級太陽能帆板有相對運動的角速度，內(nèi)錯纏繞的鋼絲繩一遍拉緊帶動大鋼絲繩輪逆時針轉(zhuǎn)動，進而帶動第二級太陽能帆板逆時針轉(zhuǎn)動，太陽能帆板閉合，直至極限位置，如圖6所示。在太陽能帆板運動過程中，大鋼絲繩輪組件和小鋼絲繩輪組件可有效地將鋼絲繩對加速器的輸出軸和對第二鉸鏈中心的階梯軸的徑向拉力轉(zhuǎn)化作用到第一級太陽能帆板上，從而避免了軸發(fā)生彎曲變形，影響傳動精度。