專利名稱：一種空間可折展支撐臂的驅(qū)動裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種驅(qū)動裝置，具體涉及一種三棱柱單元構架式空間可折展支撐臂的驅(qū)動裝置，屬于航天領域中的一維空間可重復展開機構驅(qū)動裝置。
背景技術：
空間可展開結構在各類太空探索活動中以及空間站的建設中起著重要的作用，而空間伸展臂作為空間可展開結構中形式最為豐富、研究最早、應用最為廣泛的一維空間展開機構扮演著重要的角色?？臻g支撐臂在各種太空探測活動中主要是用來展開柔性太陽能帆板；支撐可展開天線、合成孔徑雷達、太空望遠鏡等?？臻g支撐臂驅(qū)動裝置用來實現(xiàn)支撐臂的展開和收攏，空間支撐臂驅(qū)動裝置決定了支撐臂能否在空間順利展開，是決定支撐臂能否正常工作的關鍵因素。如何設計使得空間支撐臂驅(qū)動裝置結構簡單、可靠性高已成為重要研究課題?？烧归_支撐臂驅(qū)動裝置結構形式多種多樣，主要包括繩驅(qū)動裝置、鏈條鏈輪驅(qū)動裝置、帶驅(qū)動裝置、螺旋套筒驅(qū)動裝置和絲杠驅(qū)動裝置等。但繩驅(qū)動難以實現(xiàn)精確控制，誤差較大；鏈條和螺旋套筒驅(qū)動，質(zhì)量大，結構笨重，機構較多，可靠性低，加工成本大；帶驅(qū)動，存在結構復雜的問題。綜上所述，現(xiàn)有的可展開支撐臂驅(qū)動裝置存在結構復雜、質(zhì)量大、可靠性低和控制精度低的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有的可展開支撐臂驅(qū)動裝置存在結構復雜、質(zhì)量大、可靠性低和控制精度低的問題。進而提供一種空間可折展支撐臂的驅(qū)動裝置。本發(fā)明的技術方案是一種空間可折展支撐臂的驅(qū)動裝置包括齒輪同步帶傳動機構、三組驅(qū)動絲杠、三組絲杠套筒、三組片彈簧限位組件、三組支撐臂解鎖結構、六組均布加強桁條、第一中間支撐三角框、第二中間支撐三角框、多個蒙皮和支撐架，齒輪同步帶傳動機構和支撐架并列設置，且齒輪同步帶傳動機構和支撐架的三個頂角相互對應，三組驅(qū)動絲杠分別可轉動設置在齒輪同步帶傳動機構和支撐架的三個頂角處，每組驅(qū)動絲杠上套裝有一組絲杠套筒，第一中間支撐三角框和第二中間支撐三角框依次設置在三組絲杠套筒上，每組絲杠套筒上設有一組片彈簧限位組件，齒輪同步帶傳動機構和支撐架之間所組成的矩形平面內(nèi)設有兩組均布加強桁條，第二中間支撐三角框上靠近三角框頂角處分別設有一組支撐臂解鎖結構。本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有以下效果I.本發(fā)明為空間可展開支撐臂驅(qū)動裝置，它具有控制方便、結構簡單、傳動效率高、可靠性強、可維護性好、質(zhì)量輕的特點，能夠作為三棱柱單元構架式可展開支撐臂的驅(qū)動結構，在支撐臂處于折疊收攏狀態(tài)，驅(qū)動裝置可作為容納折疊收攏桁架的收藏箱。2.本發(fā)明中采用絲杠作為驅(qū)動元件，結構簡單，所驅(qū)動的軸安裝在軸承內(nèi)，能夠靈活轉動，利用滾動摩擦代替滑動摩擦，提高了驅(qū)動效率。
3.本發(fā)明中采用片彈簧作為限位結構，減輕了結構質(zhì)量，提高了系統(tǒng)可靠性。4.本發(fā)明解鎖結構簡單，僅需兩個斜面結構便可實現(xiàn)解鎖和折疊，極大地降低了成本。


圖I是本發(fā)明的結構示意圖，圖2是圖I的側視圖，圖3是本發(fā)明的剖視圖，圖4是驅(qū)動裝置的驅(qū)動絲杠與支撐臂的結構示意圖，圖5是驅(qū)動絲杠、片彈簧限位組件和蒙皮的仰視圖，圖6是片彈簧限位組件的結構示意圖，圖7是第一解鎖過程示意圖，圖8是圖7在A處的放大圖，圖9是第二解鎖過程不意圖，圖10是圖9在B處的放大圖，圖11是第二解鎖過程不意圖，圖12是圖11在C處的放大圖，圖13是第四解鎖過程不意圖，圖14是圖13在D處的放大圖，圖15是本發(fā)明工作狀態(tài)下的示意圖。
具體實施例方式具體實施方式
一結合圖I-圖15說明本實施方式，本實施方式的一種空間可折展支撐臂的驅(qū)動裝置包括齒輪同步帶傳動機構I、三組驅(qū)動絲杠2、三組絲杠套筒3、三組片彈簧限位組件4、三組支撐臂解鎖結構5、六組均布加強桁條6、第一中間支撐三角框7、第二中間支撐三角框8、多個蒙皮9和支撐架10，齒輪同步帶傳動機構I和支撐架10并列設置，且齒輪同步帶傳動機構I和支撐架10的三個頂角相互對應，三組驅(qū)動絲杠2分別可轉動設置在齒輪同步帶傳動機構I和支撐架10的三個頂角處，每組驅(qū)動絲杠2上套裝有一組絲杠套筒3，第一中間支撐三角框7和第二中間支撐三角框8均依次設置在三組絲杠套筒3上，每組絲杠套筒3上設有一組片彈簧限位組件4，齒輪同步帶傳動機構I和支撐架10之間所組成的矩形平面內(nèi)設有兩組均布加強桁條6，第二中間支撐三角框8上靠近三角框頂角處分別設有一組支撐臂解鎖結構5。本發(fā)明是用來驅(qū)動三棱柱單元構架式可展開支撐臂的，三棱柱單元構架式可展開支撐臂能夠在三根絲杠的驅(qū)動下實現(xiàn)一維重復展開和收攏動作。
具體實施方式
二 結合圖I-圖3說明本實施方式，本實施方式的齒輪同步帶傳動機構I包括電機11、驅(qū)動齒輪12、從動齒輪13、齒輪箱體14、多個同步帶輪15、三角形支架16、聯(lián)軸器17和皮帶18，齒輪箱體14設置在三角形支架16的上端，電機11設置在齒輪箱體14的外壁上，驅(qū)動齒輪12設置在齒輪箱體14內(nèi)，且驅(qū)動齒輪12與電機11之間通過設置在齒輪箱體14內(nèi)的聯(lián)軸器17可轉動連接，從動齒輪13套裝在一組驅(qū)動絲杠2上，且從動齒輪13與驅(qū)動齒輪12相嚙合，每組驅(qū)動絲杠2上均設有一個同步帶輪15，且同步帶輪15位于從動齒輪13與絲杠套筒3之間，多個同步帶輪15之間通過皮帶18帶連接。如此設置，驅(qū)動操作簡單，使用方便、快捷。其它組成和連接關系與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
三結合圖I-圖3和圖15說明本實施方式，本實施方式的齒輪同步帶傳動機構I還包括手柄19，傳動軸穿設在齒輪箱體14內(nèi)，并與驅(qū)動齒輪12固接，手柄19套裝在所述傳動軸上。如此設置，與電機的驅(qū)動相對應，可以根據(jù)具體的使用情況選擇，使用方便、靈活。其它組成和連接關系與具體實施方式
二相同。
具體實施方式
四結合圖I、圖3、圖4和圖5說明本實施方式，本實施方式的套裝在靠近齒輪同步帶傳動機構I的驅(qū)動絲杠2為光滑面。如此設置，光滑面能夠作為容納折疊收攏桁架的收藏箱。其它組成和連接關系與具體實施方式
三相同。
具體實施方式
五結合圖I、圖4和圖5說明本實施方式，本實施方式的驅(qū)動絲杠2的牙型為梯形。如此設置，保證驅(qū)動絲杠2的牙型與三棱柱單元構架式可展開支撐臂的軸相配合。其它組成和連接關系與具體實施方式
一或四相同。
具體實施方式
六結合圖I、圖3-6說明本實施方式，本實施方式每組片彈簧限位組件4均包括第一片彈簧限位件和第二片彈簧限位件，第一片彈簧限位件和第二片彈簧限位件均包括片簧4-1和固定片4-2，片簧4-1垂直并固定在固定片4-2的一端，第一片彈簧限位件的片簧4-1和第二片彈簧限位件的片簧4-1相對設置在絲杠套筒3上。如此設置，在三棱柱單元構架式可展開支撐臂未鎖緊前，片彈簧限位組件4阻止三棱柱單元構架式可展開支撐臂的末端三角框進入絲杠2內(nèi)；待三棱柱單元構架式可展開支撐臂完全展開且鎖緊，三棱柱單元構架式可展開支撐臂末端三角框頂點的軸克服片彈簧限位組件4的阻力，通過片彈簧限位組件4并進入驅(qū)動絲杠2內(nèi)的螺旋槽內(nèi)。完成一個三棱柱單元構架式可展開支撐臂的展開并進入下一個單元展開動作。收攏時三角框頂點軸亦需克服片彈簧限位組件4的阻力，收攏至驅(qū)動絲杠2上的無螺紋部分，控制方便。其它組成和連接關系與具體實施方式
五相同。
具體實施方式
七結合圖I、圖7和圖14說明本實施方式，本實施方式的每組支撐臂解鎖結構5包括兩個支撐臂解鎖結構，兩個支撐臂解鎖結構分別相對設置在第二中間支撐三角框8的頂角處。如此設置，結構對稱，便于與三棱柱單元構架式可展開支撐臂的水平軸相互配合。其它組成和連接關系與具體實施方式
一或六相同。
具體實施方式
八結合圖I、圖7和圖14說明本實施方式，本實施方式的每個支撐臂解鎖結構均包括楔形塊5-1和基座5-2，楔形塊5-1的大端和基座5-2依次固定連接。如此設置，便于將三棱柱單元構架式可展開支撐臂的水平軸向上抬起，對可展開支撐臂進行解鎖。其它組成和連接關系與具體實施方式
七相同。
具體實施方式
九結合圖I-圖3說明本實施方式，本實施方式的驅(qū)動裝置還包括多個底座20，三角形支架16和支撐架10的底端均設有多個底座20。如此設置，便于驅(qū)動裝置的放置。其它組成和連接關系與具體實施方式
八相同。本發(fā)明的驅(qū)動結構包含手動和電動兩種形式。電動的驅(qū)動源為電機，手動驅(qū)動源為手柄。通過驅(qū)動齒輪與從動齒輪的嚙合作用，驅(qū)動其中一根絲杠轉動。三根絲杠位于三角形的三個頂點位置，通過同步帶輪的驅(qū)動，保證三根絲杠同步旋轉。支撐臂每個三角框的頂點處布置有可轉動軸，該軸的端部軸段為圓錐結構，截面為梯形；驅(qū)動絲杠的截面亦為梯形，保證驅(qū)動絲杠的牙型與軸配合。軸在絲杠套筒提供的直線軌道上運動，絲杠旋轉運動將轉化為三角框的直線運動。支撐臂的三角框頂點處內(nèi)置軸承，軸可以轉動，利用轉動摩擦代替滑動摩擦，減小驅(qū)動絲杠與軸間的摩擦力。支撐臂由多個三棱柱單元組成，每個單元通過棱邊折疊臂內(nèi)折實現(xiàn)折展，折疊臂鉸接處布置有鎖緊裝置，以及對角拉索以提高剛度。支撐臂展開過程為驅(qū)動絲杠驅(qū)動支撐臂中某個三角框，待所對應的三棱柱單元完全展開且鎖緊后，拉動下一個三棱柱單元繼續(xù)展開，以此類推至支撐臂全部展開。支撐臂展開過程中，為防止三棱柱單元末端三角框提前進入絲杠螺旋槽內(nèi)，即三棱柱單元未完全展開鎖緊便被拉入驅(qū)動絲杠螺旋槽內(nèi)，在每根絲杠的入口處布置了片彈簧限位組件。在三棱柱單元未鎖緊前，片彈簧限位組件阻止了單元末端三角框進入驅(qū)動絲杠2內(nèi)；待三棱柱單元完全展開且鎖緊，三棱柱單元末端三角框頂點軸克服片彈簧限位組件的阻力，通過片片彈簧限位組件并進入驅(qū)動絲杠螺旋槽。完成一個三棱柱單元的展開并進入下一個單元展開動作。收攏時三角框頂點軸亦需克服片彈簧限位組件的阻力，收攏至驅(qū)動絲杠無螺紋部分。支撐臂在收攏過程中，需將支撐臂每個三棱柱單元的折疊臂解鎖折疊。在驅(qū)動絲杠的中間位置安裝支撐臂解鎖結構，支撐臂解鎖結構由楔形塊和基座組成，所述楔形塊和基座為兩個斜面，斜面與折疊臂的解鎖軸相互作用，斜面所提供的豎直分力使解鎖軸及錐銷克服片彈簧限位組件的阻力并抬出錐孔，斜面所提供的水平分力使折疊臂向內(nèi)折疊。
權利要求
1.一種空間可折展支撐臂的驅(qū)動裝置，其特征在于它包括齒輪同步帶傳動機構(I)、三組驅(qū)動絲杠(2)、三組絲杠套筒(3)、三組片彈簧限位組件(4)、三組支撐臂解鎖結構(5)、六組均布加強桁條(6)、第一中間支撐三角框(7)、第二中間支撐三角框(8)、多個蒙皮(9)和支撐架(10)，齒輪同步帶傳動機構(I)和支撐架(10)并列設置，且齒輪同步帶傳動機構(1)和支撐架(10)的三個頂角相互對應，三組驅(qū)動絲杠(2)分別可轉動設置在齒輪同步帶傳動機構(I)和支撐架(10)的三個頂角處，每組驅(qū)動絲杠(2)上套裝有一組絲杠套筒(3)，第一中間支撐三角框(7)和第二中間支撐三角框(8)依次設置在三組絲杠套筒(2)上，每組絲杠套筒(3)上設有一組片彈簧限位組件(4)，齒輪同步帶傳動機構(I)和支撐架(10)之間所組成的矩形平面內(nèi)設有兩組均布加強桁條(6)，第二中間支撐三角框(8)上靠近三角框頂角處分別設有一組支撐臂解鎖結構(5)。
2.根據(jù)權利要求I所述的一種空間可折展支撐臂的驅(qū)動裝置，其特征在于所述齒輪同步帶傳動機構(I)包括電機(11)、驅(qū)動齒輪(12 )、從動齒輪(13 )、齒輪箱體(14 )、多個同步帶輪(15)、三角形支架(16)、聯(lián)軸器(17)和皮帶(18)，齒輪箱體(14)設置在三角形支架(16)的上端，電機(11)設置在齒輪箱體(14)的外壁上，驅(qū)動齒輪(12)設置在齒輪箱體(14)內(nèi)，且驅(qū)動齒輪(12 )與電機(11)之間通過設置在齒輪箱體(14)內(nèi)的聯(lián)軸器(17 )可轉動連接，從動齒輪(13)套裝在一組驅(qū)動絲杠(2)上，且從動齒輪(13)與驅(qū)動齒輪(12)相嚙合，每組驅(qū)動絲杠(2)上均設有一個同步帶輪(15)，且同步帶輪(15)位于從動齒輪(13)與絲杠套筒(3)之間，多個同步帶輪(15)之間通過皮帶(18)帶連接。
3.根據(jù)權利要求2所述的一種空間可折展支撐臂的驅(qū)動裝置，其特征在于所述齒輪同步帶傳動機構(I)還包括手柄(19)，傳動軸穿設在齒輪箱體(14)內(nèi)，并與驅(qū)動齒輪(12)固接，手柄(19)套裝在所述傳動軸上。
4.根據(jù)權利要求3所述的一種空間可折展支撐臂的驅(qū)動裝置，其特征在于靠近齒輪同步帶傳動機構(I)的驅(qū)動絲杠(2)為光滑面。
5.根據(jù)權利要求4所述的一種空間可折展支撐臂的驅(qū)動裝置，其特征在于驅(qū)動絲杠(2)的牙型為梯形。
6.根據(jù)權利要求I或5所述的一種空間可折展支撐臂的驅(qū)動裝置，其特征在于每組片彈簧限位組件(4)均包括第一片彈簧限位件和第二片彈簧限位件，第一片彈簧限位件和第二片彈簧限位件均包括片簧(4-1)和固定片(4-2)，片簧(4-1)垂直并固定在固定片(4-2)的一端，第一片彈簧限位件的片簧(4-1)和第二片彈簧限位件的片簧(4-1)相對設置在絲杠套筒(3)上。
7.根據(jù)權利要求6所述的一種空間可折展支撐臂的驅(qū)動裝置，其特征在于每組支撐臂解鎖結構(5)包括兩個支撐臂解鎖結構，兩個支撐臂解鎖結構分別相對設置在第二中間支撐三角框(8)的頂角處。
8.根據(jù)權利要求7所述的一種空間可折展支撐臂的驅(qū)動裝置，其特征在于每個支撐臂解鎖結構均包括楔形塊(5-1)和基座(5-2)，楔形塊(5-1)的大端和基座(5-2)依次固定連接。
9.根據(jù)權利要求I或8所述的一種空間可折展支撐臂的驅(qū)動裝置，其特征在于所述驅(qū)動裝置還包括多個底座(20)，三角形支架(16)和支撐架(10)的底端均設有多個底座(20)。
全文摘要
一種空間可折展支撐臂的驅(qū)動裝置，它涉及一種驅(qū)動裝置。本發(fā)明為了解決現(xiàn)有的可展開支撐臂驅(qū)動裝置存在結構復雜、質(zhì)量大、可靠性低和控制精度低的問題。本發(fā)明的齒輪同步帶傳動機構和支撐架并列設置，三組驅(qū)動絲杠分別可轉動設置在齒輪同步帶傳動機構和支撐架的三個頂角處，每組驅(qū)動絲杠上套裝有一組絲杠套筒，第一中間支撐三角框和第二中間支撐三角框均設置在三組絲杠套筒上，每組絲杠套筒上設有一組片彈簧限位組件，齒輪同步帶傳動機構和支撐架之間所組成的矩形平面內(nèi)設有兩組均布加強桁條，第二中間支撐三角框上靠近三角框頂角處分別設有一組支撐臂解鎖結構。本發(fā)明用于空間站和空間探測器上。
文檔編號F16H37/12GK102937171SQ20121046460
公開日2013年2月20日 申請日期2012年11月16日 優(yōu)先權日2012年11月16日
發(fā)明者郭宏偉, 鄧宗全, 單明賀, 王巖, 劉榮強 申請人:哈爾濱工業(yè)大學