專利名稱：空間恒力矩?zé)o源驅(qū)動(dòng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無(wú)源驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，具體地，涉及一種空間恒力矩?zé)o源驅(qū)動(dòng)裝置。
背景技術(shù)：
隨著航天器多功能、大尺寸要求與運(yùn)載工具有效載荷艙容積限制的矛盾越發(fā)尖銳，航天器上需大量使用展開式結(jié)構(gòu)，即入軌前處于收攏狀態(tài)以減小包絡(luò)，入軌后展開成工作狀態(tài)有效拓展航天器功能。展開式結(jié)構(gòu)為了完成展開功能，必須配備可靠穩(wěn)定的驅(qū)動(dòng)裝置，而具有一維轉(zhuǎn)動(dòng)功能的無(wú)源驅(qū)動(dòng)裝置是航天任務(wù)中最常使用的裝置。經(jīng)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，目前使用的無(wú)源驅(qū)動(dòng)裝置多采用渦卷彈簧或扭簧作為動(dòng)力源，此類驅(qū)動(dòng)裝置的局限性體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面:一是輸出力矩為漸變力矩，力矩值隨著轉(zhuǎn)動(dòng)角度的變化線性變化，為保證力矩輸出末段的力矩裕度，使最終輸出總能量遠(yuǎn)大于要求，產(chǎn)生額外沖擊；二是力矩值偏低，無(wú)法實(shí)現(xiàn)更大力矩的輸出，難以適應(yīng)多種任務(wù)的需求。為此，如何提供一種力矩恒定、沖擊小、力矩輸出范圍寬的性能優(yōu)異的驅(qū)動(dòng)裝置，成為業(yè)內(nèi)亟待解決的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種空間恒力矩?zé)o源驅(qū)動(dòng)裝置，以解決現(xiàn)有無(wú)源驅(qū)動(dòng)裝置存在的性能不佳、沖擊大、力矩值偏低的技術(shù)問(wèn)題。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種空間恒力矩?zé)o源驅(qū)動(dòng)裝置，包括:第一安裝部、第二安裝部、彈簧固定盤、彈簧導(dǎo)向盤和儲(chǔ)能彈簧，第一安裝部和第二安裝部軸連接，彈簧固定盤與第一安裝部連接，彈簧導(dǎo)向盤與第二安裝部連接，儲(chǔ)能彈簧分別與彈簧固定盤和彈簧導(dǎo)向盤連接。優(yōu)選地，彈簧固定盤、彈簧導(dǎo)向盤均為圓柱狀。優(yōu)選地，彈簧固定盤的半徑為儲(chǔ)能彈簧自然半徑的I 2倍，彈簧導(dǎo)向盤的半徑小于儲(chǔ)能彈簧自然半徑。優(yōu)選地，儲(chǔ)能彈簧包括有效變形區(qū)、無(wú)效變形區(qū)和非變形區(qū)，有效變形區(qū)為彈簧固定盤與彈簧導(dǎo)向盤之間的切線區(qū)域，提供恒定的力矩輸出；無(wú)效變形區(qū)為緊貼彈簧固定盤的部分，無(wú)有效的力矩輸出；非變形區(qū)為伸出彈簧導(dǎo)向盤外的部分，無(wú)有效的力矩輸出。優(yōu)選地，第一安裝部和第二安裝部連接空間結(jié)構(gòu)或載荷。優(yōu)選地，第一安裝部和第二安裝部之間進(jìn)行無(wú)源轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)范圍為0° 180°。優(yōu)選地，儲(chǔ)能彈簧采用彈性模量高金屬材料制成。優(yōu)選地，儲(chǔ)能彈簧由單層或多層彈性金屬片制成。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果:首先，本發(fā)明的空間恒力矩?zé)o源驅(qū)動(dòng)裝置在設(shè)計(jì)過(guò)程中充分考慮航天器展開式結(jié)構(gòu)的使用需求，具有力矩恒定、沖擊小、力矩輸出范圍寬的優(yōu)點(diǎn)。
其次，本發(fā)明的空間恒力矩?zé)o源驅(qū)動(dòng)裝置在設(shè)計(jì)過(guò)程中充分考慮適應(yīng)多種桿件、板件、載荷等多種部件的安裝接口要求，只要對(duì)第一安裝部、第二安裝部進(jìn)行適應(yīng)性修改，就可以滿足不同航天器的安裝使用要求，同時(shí)不會(huì)造成性能的下降或質(zhì)量的增加，具有較高的通用性，應(yīng)用前景廣闊。


通過(guò)閱讀參照以下附圖對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯:圖1為本發(fā)明空間恒力矩?zé)o源驅(qū)動(dòng)裝置處于收攏狀態(tài)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明空間恒力矩?zé)o源驅(qū)動(dòng)裝置處于展開狀態(tài)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明空間恒力矩?zé)o源驅(qū)動(dòng)裝置的動(dòng)作原理圖。圖中:1為第一安裝部，2為第二安裝部，3為彈簧固定盤，4為彈簧導(dǎo)向盤，5為儲(chǔ)能彈簧。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。請(qǐng)參閱圖1至圖3，一種空間恒力矩?zé)o源驅(qū)動(dòng)裝置，包括:第一安裝部1、第二安裝部2、彈簧固定盤3、彈簧導(dǎo)向盤4和儲(chǔ)能彈簧5，第一安裝部I和第二安裝部2鉸連接，彈簧固定盤3與第一安裝部I連接，彈簧導(dǎo)向盤4與第二安裝部2連接，儲(chǔ)能彈簧5分別與彈簧固定盤3和彈簧導(dǎo)向盤4連接。`第一安裝部作為彈簧固定盤的安裝基礎(chǔ)，其外端可與其他結(jié)構(gòu)相連。第二安裝部作為彈簧導(dǎo)向盤的安裝基礎(chǔ)，其外端可與其他結(jié)構(gòu)相連。第一安裝部與第二安裝部的轉(zhuǎn)動(dòng)軸連接，構(gòu)成能夠進(jìn)行一維轉(zhuǎn)動(dòng)的活動(dòng)部件。彈簧固定盤與彈簧導(dǎo)向盤通過(guò)儲(chǔ)量彈簧連接，儲(chǔ)能彈簧與彈簧固定盤之間為無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的固定關(guān)系，儲(chǔ)能彈簧與彈簧導(dǎo)向盤之間為可相對(duì)滑動(dòng)的約束關(guān)系，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)持續(xù)輸出恒定力矩的功能(參見附圖3)。第一安裝部與第二安裝部間通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)軸連接，具有一維轉(zhuǎn)動(dòng)功能。上述兩者外端可與其他空間結(jié)構(gòu)或載荷連接，具體可以連接桿件、板件、載荷等多種部件。第一安裝部與第二安裝部間能夠?qū)崿F(xiàn)一維無(wú)源轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)角度范圍為0° 180°。彈簧固定盤與第一安裝部連接固定，彈簧導(dǎo)向盤與第二安裝部連接固定，彈簧固定盤與彈簧導(dǎo)向盤通過(guò)儲(chǔ)能彈簧發(fā)生關(guān)系，從而實(shí)現(xiàn)持續(xù)輸出恒定力矩的功能。彈簧固定盤、彈簧導(dǎo)向盤為圓柱狀，彈簧固定盤的半徑應(yīng)為儲(chǔ)能彈簧自然半徑的I 2倍，彈簧導(dǎo)向盤的半徑應(yīng)小于彈簧自然半徑。儲(chǔ)能彈簧包括有效變形區(qū)、無(wú)效變形區(qū)和非變形區(qū)。有效變形區(qū)為彈簧固定盤與彈簧導(dǎo)向盤之間的切線區(qū)域，提供恒定的力矩輸出。無(wú)效變形區(qū)為緊貼彈簧固定盤的部分，無(wú)有效的力矩輸出。非變形區(qū)為伸出彈簧導(dǎo)向盤外的部分，無(wú)有效的力矩輸出(參見附圖3)。儲(chǔ)能彈簧通常由彈性模量高的金屬材料制造，由單層或多層彈性金屬片構(gòu)成。
本發(fā)明采用力矩輸出恒定設(shè)計(jì)理念設(shè)計(jì)而成，能夠?qū)崿F(xiàn)一維無(wú)源轉(zhuǎn)動(dòng)，最大轉(zhuǎn)動(dòng)角度180°，能夠?qū)崿F(xiàn)整個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中持續(xù)輸出恒定力矩。該驅(qū)動(dòng)裝置能夠?yàn)槎喾N空間展開結(jié)構(gòu)提供展開動(dòng)力源，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、驅(qū)動(dòng)力矩恒定、到位沖擊小的優(yōu)點(diǎn)，具有較高的通用性。以上對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改，這并不影響本發(fā)明的實(shí) 質(zhì) 內(nèi)容。
權(quán)利要求
1.一種空間恒力矩?zé)o源驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，包括:第一安裝部、第二安裝部、彈簧固定盤、彈簧導(dǎo)向盤和儲(chǔ)能彈簧，所述第一安裝部和第二安裝部軸連接，所述彈簧固定盤與所述第一安裝部連接，所述彈簧導(dǎo)向盤與所述第二安裝部連接，所述儲(chǔ)能彈簧分別與所述彈簧固定盤和彈簧導(dǎo)向盤連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空間恒力矩?zé)o源驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，所述彈簧固定盤、彈簧導(dǎo)向盤均為圓柱狀。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的空間恒力矩?zé)o源驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，所述彈簧固定盤的半徑為所述儲(chǔ)能彈簧自然半徑的I 2倍，所述彈簧導(dǎo)向盤的半徑小于所述儲(chǔ)能彈簧自然半徑。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空間恒力矩?zé)o源驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，所述儲(chǔ)能彈簧包括有效變形區(qū)、無(wú)效變形區(qū)和非變形區(qū)，所述有效變形區(qū)為彈簧固定盤與彈簧導(dǎo)向盤之間的切線區(qū)域，提供恒定的力矩輸出；所述無(wú)效變形區(qū)為緊貼彈簧固定盤的部分，無(wú)有效的力矩輸出；所述非變形區(qū)為伸出彈簧導(dǎo)向盤外的部分，無(wú)有效的力矩輸出。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空間恒力矩?zé)o源驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，所述第一安裝部和第二安裝部連接空間 結(jié)構(gòu)或載荷。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空間恒力矩?zé)o源驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，所述第一安裝部和第二安裝部之間進(jìn)行無(wú)源轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)范圍為0° 180°。
7.如權(quán)利要求4所示的空間恒力矩?zé)o源驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，所述儲(chǔ)能彈簧采用彈性模量高金屬材料制成。
8.如權(quán)利要求7所述的空間恒力矩?zé)o源驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，所述儲(chǔ)能彈簧由單層或多層彈性金屬片制成。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種空間恒力矩?zé)o源驅(qū)動(dòng)裝置，包括第一安裝部、第二安裝部、彈簧固定盤、彈簧導(dǎo)向盤和儲(chǔ)能彈簧，第一安裝部和第二安裝部軸連接，彈簧固定盤與第一安裝部連接，彈簧導(dǎo)向盤與第二安裝部連接，儲(chǔ)能彈簧分別與彈簧固定盤和彈簧導(dǎo)向盤連接。本發(fā)明具有力矩恒定、沖擊小、力矩輸出范圍寬、通用性高的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)B64G1/22GK103241388SQ20131014887
公開日2013年8月14日 申請(qǐng)日期2013年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月25日
發(fā)明者王萌, 王智磊, 杜三虎, 薛景賽 申請(qǐng)人:上海衛(wèi)星工程研究所