一种可到位锁定的被动驱动关节

专利检索2025-01-14  30


本发明属于空间折展机构领域,具体涉及一种可到位锁定的被动驱动关节。


背景技术:

1、星载天线机构是一种具有信息获取和传递功能的航天装备,是星载卫星的重要载荷。受运载工具空间限制,星载卫星天线机构发射前处于折叠状态,发射入轨成功后,在驱动机构的作用下完全展开并锁定。随着航天技术的发展,对于大口径(高增益)、高精度、高折展比、低质量的大型/超大型折展天线的需求尤为迫切。

2、模块化构架式天线是当前大型折展天线发展的热点之一,例如,ets-viii卫星天线、环境一号c星天线、pion卫星天线等,该类天线具有组成单元机构众多,构件约束关系复杂等特点。展开行程为180°的关节常见于构架式可展天线机构中,其驱动、锁定性能对于天线可靠展开、保持结构刚度、维持形面精度至关重要,对于其驱动锁定机构早有研究。

3、被动驱动(如扭/弹簧)依靠弹簧或弹性机构中储存的弹性势能驱动,具有机构布置灵活、占用空间小、质量低、可靠性高等特点,广泛应用于天线旋转关节单元的展开驱动布置上。

4、发明专利一种构架式可展天线锁定机构(cn2079994028u)和一种皮纳卫星展开以及锁紧装置(cn114069188a)都以双扭簧驱动两个90°关节来等效驱动180°关节,然而这样改变了机构构型,增大机构体积、增加驱动源数量。无法直接调整不同位置旋转关节的驱动力大小,因扭簧一旦生产后无法改变预载荷特性。在实际安装和展开实验中,需要根据旋转关节位置对于驱动力的需求或者展开实验结果来配置不同类型的扭簧,导致反复装卸扭簧,增加了天线驱动安装的复杂度和展开实验成本。

5、发明专利一种星载天线自动锁紧装置(cn103825078a)利用扭簧驱动锁定杆件,滑入定位孔实现锁定,解锁过程繁琐,需要施加反向驱动力,导致天线展开实验中需要多人同时进行解锁操作,增加了地面展开实验难度与成本。


技术实现思路

1、针对上述问题,本发明提出了一种可到位锁定的被动驱动机构,以克服现有技术中无法根据旋转关节位置调整其关节初始驱动力,使用双扭簧结构驱动180°关节行程改变机构构型、无法批量解锁与弹簧卸载增加地面实验成本等问题。

2、本发明可到位锁定的被动驱动关节,包括驱动杆件和锁定杆件、拉簧、销钉、绳索、预紧顶丝、调节锁紧螺母与锁定组件。

3、所述驱动杆件与锁定杆件铰接端间铰接形成转动副。其中,驱动杆件为中空结构,侧壁上沿母线方向开设条形孔,并在驱动杆件铰接端侧壁上开有锁定限位孔。

4、拉簧同轴设置于驱动杆件内;销钉穿过条形孔并与拉簧末端固定,销钉沿条形孔的位移通过驱动杆件上螺纹套接的调整锁紧螺母限制。拉簧前端与绳索末端相连,绳索穿入锁定杆件末端端面上的绳索孔后固定于经锁定上安装的预紧顶丝上,使拉簧处于张紧状态。

5、上述驱动杆件与锁定杆件铰接端端面贴合时,由锁定组件实现两者间展开后的锁定。

6、所述锁定组件安装于锁定杆件铰接端外壁上的安装槽内,包括锁舌、锁舌转轴、压簧、压簧限位销与解锁顶丝。

7、其中,锁舌置于条形安装槽内,前部为锁定段与驱动杆件铰接端侧壁上的锁定限位孔配合,实现锁定。锁舌中部后方通过转轴与安装槽间连接形成转动副;锁舌中部前方与安装槽底面间设置有压簧;通过压簧将锁舌前部顶起,并使锁舌后部压紧在安装槽底面上。

8、锁舌末端安装有解锁顶丝;通过解锁顶丝端部与安装槽底面间配合,可将锁舌后部抬起,同时压簧压缩。

9、本发明可到位锁定的被动驱动关节中驱动杆件与锁定杆件锁定过程为:首先锁舌前端接触驱动杆件前端边缘触发。随后,驱动杆件与锁定杆件继续展开,锁舌受压,下压压簧,同时锁舌后部脱离条形安装槽底面;直至锁头到达锁定限位孔处,压簧复位,使锁舌前部抬起,锁头进入锁定限位孔内实现锁定。解锁时,向下拧入解锁顶丝使锁舌末端上移,同时锁舌前端下移脱离锁定限位孔,实现解锁。

10、本发明的优点在于:

11、本发明可到位锁定的被动驱动关节,可根据关节所在位置合理配置驱动力,从而使天线机构中各单元协调运动,降低展开冲击对结构的破坏;具有到位锁定功能,可增强机构展开刚度、提高结构基频;单根弹簧驱动实现180°关节的被动展开,降低了关节复杂度,保持了机构构型,避免了对运动学、动力学行为的影响;批量解锁+弹簧卸载,降低了地面重复展收测试成本。



技术特征:

1.一种可到位锁定的被动驱动关节,其特征在于:包括驱动杆件和锁定杆件、拉簧、销钉、绳索、预紧顶丝、调节锁紧螺母与锁定组件;

2.如权利要求1所述一种可到位锁定的被动驱动关节,其特征在于:绳索经套接于驱动杆件与锁定杆件间铰接轴上的导向套筒,与导向套筒线接触。

3.如权利要求1所述一种可到位锁定的被动驱动关节,其特征在于:驱动杆件与锁定杆件旋转至端面贴合后,两者轴线夹角为180°;驱动杆件于锁定杆件旋转至侧壁间贴合后,两者轴线夹角为0°。

4.如权利要求1所述一种可到位锁定的被动驱动关节,其特征在于:压簧两端分通过锁舌上的凹进与安装槽底面上安装的限位销定位。

5.如权利要求1所述一种可到位锁定的被动驱动关节,其特征在于:驱动杆件与锁定杆件展开锁定与解锁方式为:


技术总结
本发明公开了一种可到位锁定的被动驱动关节,属于空间折展机构领域。本发明利用放置于驱动杆件内部的拉簧拉动与锁定杆件固连的绳,实现关节被动驱动展开。锁舌放置于锁定杆件内部,可以绕锁舌转轴转动,锁舌凹部下侧安装压簧。驱动杆开出限位孔,锁舌左侧受压后滑入限位孔实现锁定。本发明实现被动驱动两杆件单旋转副旋转180°,同时完成锁定。锁定机构锁定原理简单、锁定过程平稳,有效地降低了锁定冲击、以及锁定完成后旋转关节存在的震荡问题,并且可实现展开锁定后的手动解锁,可作为大型抛物柱面天线支撑机构一种被动驱动关节展开到位锁定装置使用。

技术研发人员:吕胜男,姚鹏飞,邢淅尧,肖航,张武翔,丁希仑
受保护的技术使用者:北京航空航天大学
技术研发日:
技术公布日:2024/5/29
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