一種剪叉式空間伸展臂的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種剪叉式空間伸展臂。現(xiàn)有的空間伸展臂缺少剛性支撐及鎖定，穩(wěn)定性低。本實用新型中鎖定凸輪穿過驅(qū)動滑塊支撐底板，鎖定盤套置在鎖定凸輪上，鎖定滾子伸入鎖定曲線槽中；最上方的每兩根橫桿相連的兩個臂均通過一個剪叉鉸與頂板鉸接；最下方的每兩根橫桿相連的兩個臂均通過一個剪叉鉸與兩塊驅(qū)動滑塊鉸接；一個剪叉單元的每兩根橫桿相連的兩個臂均通過一個剪叉鉸與相鄰剪叉單元對應的兩根橫桿相連的兩個臂鉸接；連桿的一端與支撐套筒的外壁鉸接；剪叉單元的每兩根橫桿相連的兩個臂中，一個臂與一個支撐部件的支撐套筒鉸接，另一個臂與該支撐部件的連桿另一端鉸接。本實用新型展開后可形成穩(wěn)定的剛性桁架結(jié)構(gòu)，且折展比大。
【專利說明】一種剪叉式空間伸展臂
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于航空航天領(lǐng)域，涉及一種空間伸展臂機構(gòu)，具體涉及一種剪叉式空間伸展臂。
【背景技術(shù)】
[0002]空間伸展臂是航天器結(jié)構(gòu)的重要組成部分，是直接執(zhí)行多種航天任務的重要物理平臺。目前，空間伸展臂在移動通信、射電天文、對地觀測和軍事偵察等領(lǐng)域均得到了廣泛應用:采用空間伸展臂來支持柔性太陽帆的展開，從而給衛(wèi)星或空間站等提供能源；采用大型的空間伸展臂來支撐合成孔徑雷達、太空望遠鏡、空間可展天線等通信及觀測設(shè)備等?，F(xiàn)有的空間伸展臂通常采用繩索預緊式柔性鎖定和扭簧式彈性鎖定，并且缺少縱向剛性支撐及鎖定，穩(wěn)定性低，剛度差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實用新型的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種剪叉式空間伸展臂，保證其在非工作時處于解鎖、折疊狀態(tài)，工作時展開，將有效載荷支撐至指定的工作位置后，實現(xiàn)鎖定。
[0004]本實用新型包括驅(qū)動部件、剪叉部件、頂板和支撐部件。
[0005]所述的驅(qū)動部件包括凸輪、凸輪支撐底板、驅(qū)動滑塊支撐底板、驅(qū)動滑塊、鎖定盤和導向盤。
[0006]所述的凸輪固定在輸出軸上，輸出軸與凸輪支撐底板軸承連接；凸輪包括一體成型且同軸設(shè)置的驅(qū)動凸輪和鎖定凸輪；所述的驅(qū)動凸輪為盤形凸輪，開設(shè)有沿圓周均布的三條驅(qū)動曲線槽，鎖定凸輪為圓柱凸輪，開設(shè)有沿圓周均布的三條鎖定曲線槽；驅(qū)動凸輪的驅(qū)動曲線槽進入遠休止段時，鎖定凸輪的鎖定曲線槽開始進入推程段；鎖定凸輪穿過驅(qū)動滑塊支撐底板的中心孔，驅(qū)動滑塊支撐底板通過支撐架與凸輪支撐底板固定。
[0007]所述的驅(qū)動滑塊支撐底板開設(shè)有沿圓周均布的三條導向槽；所有導向槽的兩端均沿徑向設(shè)置，每個導向槽的正上方設(shè)置有一根滑塊導桿；滑塊導桿與驅(qū)動滑塊支撐底板固定連接，每根滑塊導桿上套置有一塊驅(qū)動滑塊；每塊驅(qū)動滑塊的中部與驅(qū)動滑塊支撐底板的一個導向槽滑動連接，底部的驅(qū)動滾子伸入驅(qū)動凸輪對應的一個驅(qū)動曲線槽中，形成驅(qū)動凸輪副。
[0008]所述鎖定盤的軸心處開設(shè)有通孔，孔壁設(shè)置有沿圓周均布的三個鎖定滾子；鎖定盤開設(shè)有多個鎖定盤導向孔，且固定設(shè)置有三根鎖定銷，鎖定盤導向孔和鎖定銷均沿圓周均布設(shè)置。
[0009]所述導向盤的軸心處開設(shè)有通孔，且固定設(shè)置有沿圓周分布的多根鎖定盤導向銷，所述鎖定盤導向銷的數(shù)量與鎖定盤導向孔的數(shù)量相等。
[0010]所述的鎖定盤套置在鎖定凸輪上，鎖定盤的每個鎖定滾子伸入鎖定凸輪對應的一個鎖定曲線槽中，形成鎖定凸輪副；所述的導向盤設(shè)置在鎖定盤上方，導向盤的每根鎖定盤導向銷插入鎖定盤對應的一個鎖定盤導向孔中，且所有鎖定盤導向銷的底端與驅(qū)動滑塊支撐底板固定連接。
[0011]所述的剪叉部件包括剪叉鉸和多個剪叉單元，所有剪叉單元沿豎直方向等距分布；所述的剪叉鉸整體呈X形，包括兩根中部鉸接的剪叉桿；剪叉單元包括三根V形的橫桿；所述橫桿的一個臂頭部設(shè)置有凸起，另一個臂的頭部開設(shè)有凹槽，一根橫桿的凸起插入另一根橫桿的凹槽中，三根橫桿依次連接形成三角形的剪叉單元；最上方的每兩根橫桿相連的兩個臂均通過一個剪叉鉸與頂板鉸接；最下方的每兩根橫桿相連的兩個臂均通過一個剪叉鉸與兩塊驅(qū)動滑塊鉸接；一個剪叉單元的每兩根橫桿相連的兩個臂均通過一個剪叉鉸與相鄰剪叉單元對應的兩根橫桿相連的兩個臂鉸接。
[0012]所述的支撐部件包括支撐套筒、支撐套筒連接銷、彈簧和連桿；所述的支撐套筒連接銷為三級階梯軸，中部軸段的軸徑小于頂部軸段及底部軸段軸徑；所述的支撐套筒連接銷和彈簧均設(shè)置在支撐套筒內(nèi)，彈簧套置在支撐套筒連接銷的中部軸段上；彈簧的一端與支撐套筒連接銷的底部軸段固定連接，另一端與支撐套筒內(nèi)壁的環(huán)形擋塊固定連接；支撐套筒連接銷的中部軸段穿過環(huán)形擋塊，頂部軸段軸徑及底部軸段軸徑均等于支撐套筒的內(nèi)壁孔徑；連桿的一端與支撐套筒的外壁鉸接。
[0013]所述剪叉單元的每兩根橫桿相連的兩個臂中，一個臂與一個支撐部件的支撐套筒鉸接，另一個臂與該支撐部件的連桿的另一端鉸接。
[0014]完全展開并鎖定狀態(tài)下，最上方的支撐部件的支撐套筒連接銷均與頂板的底部接觸；鎖定盤的每根鎖定銷分別插入最下方的一個支撐部件的支撐套筒內(nèi)；下方的每個支撐部件的支撐套筒連接銷分別插入上方相鄰的一個支撐部件的支撐套筒內(nèi)。
[0015]本實用新型的有益效果:
[0016]1、本實用新型通過單一動力源，實現(xiàn)伸展臂的折疊、展開、縱向鎖定及解鎖，便于協(xié)調(diào)控制。
[0017]2、本實用新型利用剪叉鉸結(jié)構(gòu)，展開后可形成穩(wěn)定的剛性桁架結(jié)構(gòu)，且剪叉部件具有折疊后空間小、折展比大的優(yōu)點。
[0018]3、本實用新型剛度大、質(zhì)量輕、結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為本實用新型完全展開并鎖定狀態(tài)下的整體結(jié)構(gòu)立體圖；
[0020]圖2為本實用新型中驅(qū)動部件的結(jié)構(gòu)立體圖；
[0021]圖3為本實用新型中凸輪的結(jié)構(gòu)立體圖；
[0022]圖4為本實用新型中驅(qū)動滑塊支撐底板的結(jié)構(gòu)立體圖；
[0023]圖5為本實用新型中驅(qū)動滑塊的結(jié)構(gòu)立體圖；
[0024]圖6為本實用新型中鎖定盤的結(jié)構(gòu)立體圖；
[0025]圖7為本實用新型中導向盤的結(jié)構(gòu)立體圖；
[0026]圖8為本實用新型中橫桿的結(jié)構(gòu)立體圖；
[0027]圖9為本實用新型中支撐部件的剖視圖。
【具體實施方式】[0028]下面結(jié)合附圖及實施例對本實用新型作進一步說明。
[0029]如圖1所示，一種剪叉式空間伸展臂包括驅(qū)動部件1、剪叉部件2、頂板3和支撐部件4。
[0030]如圖1和2所示，驅(qū)動部件I包括凸輪5、凸輪支撐底板6、驅(qū)動滑塊支撐底板7、驅(qū)動滑塊8、鎖定盤9和導向盤10。
[0031]如圖1、2和3所示，凸輪5固定在輸出軸11上，輸出軸11與凸輪支撐底板6軸承連接；凸輪5包括一體成型且同軸設(shè)置的驅(qū)動凸輪5-1和鎖定凸輪5-2 ;驅(qū)動凸輪5-1為盤形凸輪，開設(shè)有沿圓周均布的三條驅(qū)動曲線槽5-3，鎖定凸輪為圓柱凸輪，開設(shè)有沿圓周均布的三條鎖定曲線槽5-4;驅(qū)動凸輪的驅(qū)動曲線槽5-3進入遠休止段時，鎖定凸輪的鎖定曲線槽5-4開始進入推程段；鎖定凸輪5-2穿過驅(qū)動滑塊支撐底板7的中心孔，驅(qū)動滑塊支撐底板7通過支撐架12與凸輪支撐底板6固定。
[0032]如圖2、4和5所示，驅(qū)動滑塊支撐底板7開設(shè)有沿圓周均布的三條導向槽7_2 ;所有導向槽7-2的兩端均沿徑向設(shè)置，每個導向槽7-2的正上方設(shè)置有一根滑塊導桿7-1 ;滑塊導桿7-1與驅(qū)動滑塊支撐底板7固定連接，每根滑塊導桿7-1上套置有一塊驅(qū)動滑塊8 ；每塊驅(qū)動滑塊8的中部與驅(qū)動滑塊支撐底板的一個導向槽7-2滑動連接，底部的驅(qū)動滾子8-1伸入驅(qū)動凸輪對應的一個驅(qū)動曲線槽5-3中，形成驅(qū)動凸輪副。
[0033]如圖6所示，鎖定盤9的軸心處開設(shè)有通孔，孔壁設(shè)置有沿圓周均布的三個鎖定滾子9-1 ;鎖定盤9開設(shè)有三個鎖定盤導向孔9-2，且固定設(shè)置有三根鎖定銷9-3，鎖定盤導向孔9-2和鎖定銷9-3均沿圓周均布設(shè)置。
[0034]如圖7所示，導向盤10的軸心處開設(shè)有通孔，且固定設(shè)置有沿圓周分布的三根鎖定盤導向銷10-1。
[0035]如圖1和2所示，鎖定盤9套置在鎖定凸輪5-2上，鎖定盤的每個鎖定滾子9_1伸入鎖定凸輪對應的一個鎖定曲線槽5-4中，形成鎖定凸輪副；導向盤10設(shè)置在鎖定盤9上方，導向盤的每根鎖定盤導向銷10-1插入鎖定盤對應的一個鎖定盤導向孔9-2中，且所有鎖定盤導向銷10-1的底端與驅(qū)動滑塊支撐底板7固定連接。
[0036]如圖1和8所示，剪叉部件2包括剪叉鉸2-1和剪叉單元2_2，三個剪叉單元2_2沿豎直方向等距分布；剪叉鉸2-1整體呈X形，包括兩根中部鉸接的剪叉桿；剪叉單元2-2包括三根V形的橫桿2-3 ;橫桿2-3的一個臂頭部設(shè)置有凸起2-4，另一個臂的頭部開設(shè)有凹槽2-5，一根橫桿的凸起2-4插入另一根橫桿的凹槽2-5中，三根橫桿2-3依次連接形成三角形的剪叉單元2-2 ;最上方的每兩根橫桿2-3相連的兩個臂均通過一個剪叉鉸2-1與頂板3鉸接；最下方的每兩根橫桿2-3相連的兩個臂均通過一個剪叉鉸2-1與兩塊驅(qū)動滑塊8鉸接；中間剪叉單元的每兩根橫桿2-3相連的兩個臂均通過一個剪叉鉸2-1與相鄰剪叉單元對應的兩根橫桿2-3相連的兩個臂鉸接。
[0037]如圖9所示，支撐部件4包括支撐套筒4-1、支撐套筒連接銷4-2、彈簧4_3和連桿
4-4 ;支撐套筒連接銷4-2為三級階梯軸，中部軸段的軸徑小于頂部軸段及底部軸段軸徑；支撐套筒連接銷4-2和彈簧4-3均設(shè)置在支撐套筒4-1內(nèi)，彈簧4-3套置在支撐套筒連接銷4-2的中部軸段上；彈簧4-3的一端與支撐套筒連接銷4-2的底部軸段固定連接，另一端與支撐套筒4-1內(nèi)壁的環(huán)形擋塊固定連接；支撐套筒連接銷4-2的中部軸段穿過環(huán)形擋塊，頂部軸段軸徑及底部軸段軸徑均等于支撐套筒4-1的內(nèi)壁孔徑；連桿4-4的一端與支撐套筒4-1的外壁鉸接。
[0038]如圖1所示，剪叉單元的每兩根橫桿2-3相連的兩個臂中，一個臂與一個支撐部件的支撐套筒4-1鉸接，另一個臂與該支撐部件的連桿4-4的另一端鉸接。
[0039]完全展開并鎖定狀態(tài)下，最上方的支撐部件的支撐套筒連接銷4-2均與頂板3的底部接觸；鎖定盤的每根鎖定銷9-3分別插入最下方的一個支撐部件的支撐套筒4-1內(nèi)；下方的每個支撐部件的支撐套筒連接銷4-2分別插入上方相鄰的一個支撐部件的支撐套筒4-1內(nèi)。
[0040]該剪叉式空間伸展臂的工作原理:
[0041]該剪叉式空間伸展臂展開過程中，電機將動力傳給輸出軸11，帶動驅(qū)動凸輪5-1和鎖定凸輪5-2轉(zhuǎn)動；驅(qū)動凸輪5-1的轉(zhuǎn)動帶動驅(qū)動滑塊8沿驅(qū)動曲線槽5-3滑動，使得驅(qū)動滑塊8沿滑塊導桿7-1滑向驅(qū)動滑塊支撐底板7中心，此時，鎖定凸輪的鎖定曲線槽5-4處于近休止段。三塊驅(qū)動滑塊8的滑動，帶動剪叉鉸2-1展開，剪叉單元2-2和頂板3由于剪叉鉸2-1的帶動向上抬升；每個剪叉單元2-2抬升過程中，剪叉單元的三根橫桿2-3相互合攏，所有支撐套筒4-1在連桿4-4帶動下呈豎直狀態(tài)。剪叉部件2完全展開后，該剪叉式空間伸展臂進入鎖定過程，此時，驅(qū)動凸輪的驅(qū)動曲線槽5-3進入遠休止段，鎖定凸輪的鎖定曲線槽5-4開始進入推程段；鎖定凸輪5-2的轉(zhuǎn)動帶動鎖定盤的鎖定滾子9-1沿鎖定曲線槽5-4滑動，使得鎖定盤的三個鎖定銷9-3均向上抬升，每根鎖定銷9-3分別插入最下方的一個支撐部件的支撐套筒4-1內(nèi)，下方的每個支撐部件的支撐套筒連接銷4-2分別插入上方相鄰的一個支撐部件的支撐套筒4-1內(nèi)，最上方的支撐部件的支撐套筒連接銷4-2均與頂板3的底部接觸。該剪叉式空間伸展臂在解鎖與折疊時，電機帶動輸出軸11反向旋轉(zhuǎn)即可。
【權(quán)利要求】
1.一種剪叉式空間伸展臂，包括驅(qū)動部件、剪叉部件、頂板和支撐部件，其特征在于:所述的驅(qū)動部件包括凸輪、凸輪支撐底板、驅(qū)動滑塊支撐底板、驅(qū)動滑塊、鎖定盤和導向盤； 所述的凸輪固定在輸出軸上，輸出軸與凸輪支撐底板軸承連接；凸輪包括一體成型且同軸設(shè)置的驅(qū)動凸輪和鎖定凸輪；所述的驅(qū)動凸輪為盤形凸輪，開設(shè)有沿圓周均布的三條驅(qū)動曲線槽，鎖定凸輪為圓柱凸輪，開設(shè)有沿圓周均布的三條鎖定曲線槽；驅(qū)動凸輪的驅(qū)動曲線槽進入遠休止段時，鎖定凸輪的鎖定曲線槽開始進入推程段；鎖定凸輪穿過驅(qū)動滑塊支撐底板的中心孔，驅(qū)動滑塊支撐底板通過支撐架與凸輪支撐底板固定； 所述的驅(qū)動滑塊支撐底板開設(shè)有沿圓周均布的三條導向槽;所有導向槽的兩端均沿徑向設(shè)置，每個導向槽的正上方設(shè)置有一根滑塊導桿;滑塊導桿與驅(qū)動滑塊支撐底板固定連接，每根滑塊導桿上套置有一塊驅(qū)動滑塊;每塊驅(qū)動滑塊的中部與驅(qū)動滑塊支撐底板的一個導向槽滑動連接，底部的驅(qū)動滾子伸入驅(qū)動凸輪對應的一個驅(qū)動曲線槽中，形成驅(qū)動凸輪副； 所述鎖定盤的軸心處開設(shè)有通孔，孔壁設(shè)置有沿圓周均布的三個鎖定滾子；鎖定盤開設(shè)有多個鎖定盤導向孔，且固定設(shè)置有三根鎖定銷，鎖定盤導向孔和鎖定銷均沿圓周均布設(shè)置； 所述導向盤的軸心處開設(shè)有通孔，且固定設(shè)置有沿圓周分布的多根鎖定盤導向銷，所述鎖定盤導向銷的數(shù)量與鎖定盤導向孔的數(shù)量相等； 所述的鎖定盤套置在鎖定凸輪上，鎖定盤的每個鎖定滾子伸入鎖定凸輪對應的一個鎖定曲線槽中，形成鎖定凸輪副；所述的導向盤設(shè)置在鎖定盤上方，導向盤的每根鎖定盤導向銷插入鎖定盤對應的一個鎖定盤導向孔中，且所有鎖定盤導向銷的底端與驅(qū)動滑塊支撐底板固定連接； 所述的剪叉部件包括剪叉鉸和多個剪叉單元，所有剪叉單元沿豎直方向等距分布；所述的剪叉鉸整體呈X形，包括兩根中部鉸接的剪叉桿；剪叉單元包括三根V形的橫桿；所述橫桿的一個臂頭部設(shè)置有凸起，另一個臂的頭部開設(shè)有凹槽，一根橫桿的凸起插入另一根橫桿的凹槽中，三根橫桿依次連接形成三角形的剪叉單元；最上方的每兩根橫桿相連的兩個臂均通過一個剪叉鉸與頂板鉸接；最下方的每兩根橫桿相連的兩個臂均通過一個剪叉鉸與兩塊驅(qū)動滑塊鉸接；一個剪叉單元的每兩根橫桿相連的兩個臂均通過一個剪叉鉸與相鄰剪叉單元對應的兩根橫桿相連的兩個臂鉸接； 所述的支撐部件包括支撐套筒、支撐套筒連接銷、彈簧和連桿；所述的支撐套筒連接銷為三級階梯軸，中部軸段的軸徑小于頂部軸段及底部軸段軸徑；所述的支撐套筒連接銷和彈簧均設(shè)置在支撐套筒內(nèi)，彈簧套置在支撐套筒連接銷的中部軸段上；彈簧的一端與支撐套筒連接銷的底部軸段固定連接，另一端與支撐套筒內(nèi)壁的環(huán)形擋塊固定連接；支撐套筒連接銷的中部軸段穿過環(huán)形擋塊，頂部軸段軸徑及底部軸段軸徑均等于支撐套筒的內(nèi)壁孔徑；連桿的一端與支撐套筒的外壁鉸接； 所述剪叉單元的每兩根橫桿相連的兩個臂中，一個臂與一個支撐部件的支撐套筒鉸接，另一個臂與該支撐部件的連桿的另一端鉸接； 完全展開并鎖定狀態(tài)下，最上方的支撐部件的支撐套筒連接銷均與頂板的底部接觸；鎖定盤的每根鎖定銷分別插入最下方的一個支撐部件的支撐套筒內(nèi)；下方的每個支撐部件的支撐套筒連接銷分別插入上方相鄰的一個支撐部件的支撐套筒內(nèi)。
【文檔編號】B64G1/22GK203601584SQ201320735122
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2013年11月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月19日
【發(fā)明者】胡明, 馮軍, 錢萍, 陳文華, 周迅, 撖亞頔, 章斌, 李文娟, 王黎喆, 鄧紅林 申請人:浙江理工大學