一种基于伸缩丝杠驱动的空间伸展臂制造技术

一种基于伸缩丝杠驱动的空间伸展臂，它涉及航空航天技术领域。本发明专利技术解决了现有的火箭由于空间有限，存在无法提供容纳大尺寸的空间伸展臂收拢状态下所需的空间的问题。本发明专利技术的三个固定板沿圆周均布在底座上，相邻两个固定板间设有一个连接板形成内部空心的三棱柱状封闭结构，三个伸缩丝杠驱动系统均布在三棱柱状封闭结构内，每个固定板的内侧设有一个直线导轨，三个步进电机分别设置在三个伸缩丝杠驱动系统的上部，三个步进电机通过同步带传动机构驱动三个伸缩丝杠驱动系统，三个伸缩丝杠到位锁定机构分别设置在三个固定板的外侧，三个顺序展开控制装置分别固定在三个连接板上，伸展臂置于三棱柱状封闭结构的内部。本发明专利技术用于提高伸展臂折展比。

A space extension arm driven by telescopic screw driver

The utility model relates to a space extension arm driven by a telescopic screw rod, which relates to the field of aerospace technology. The invention solves the problem that the existing rocket can not provide the space needed to accommodate the large-scale space expansion arm under the condition of closing because of the limited space. The three fixing plates of the invention are uniformly distributed on the base along the circumference, and a connecting plate is arranged between the adjacent two fixing plates to form an inner hollow triangular prism closed structure, and the three telescopic screw driving systems are uniformly distributed in the triangular prism closed structure. The inside of each fixing plate is provided with a linear guide rail, and the three stepping motors are respectively arranged. Three stepping motors drive three telescopic screw drive systems through a synchronous belt drive mechanism, three telescopic screw in place locking mechanisms are set on the outside of the three fixed plates, three sequential deployment control devices are fixed on three connecting plates, and the stretching arm is placed on three edges. The interior of a columnar closed structure. The invention is used to increase the folding ratio of the extension arm.

【技术实现步骤摘要】
一种基于伸缩丝杠驱动的空间伸展臂
本专利技术涉及航空航天
,具体涉及一种基于伸缩丝杠驱动的空间伸展臂。
技术介绍
随着空间探测的深入，人造航天器的尺寸也随之加大。如何支撑大尺寸的航天器成为当前空间技术的前沿性问题。空间伸展臂因其较大的折展比和展开刚度，非常适合在太空中为各类航天器提供支撑，还可以借其展开过程为航天器组件的展开提供驱动力。空间伸展臂主要由杆件和绳索等细长结构组成，通过杆件和绳索组成一个个的展开单元，将展开过程变得模块化，可以根据需要增加或减少展开单元的数量，对外界条件的适应性很强。在未来大型空间站的建设、大口径通讯卫星天线、太阳能电池阵和太阳帆等领域一定会得到长足的应用。例如在通讯卫星天线领域，空间伸展臂主要用于太空中卫星天线等的支撑结构。其尺寸越大，所能支撑的天线尺寸越大，进而与地面间的通讯效果越好。因此，设计出一种大尺度的伸展臂是当前卫星通讯的主要需求，但是伸展臂的尺寸越大，意味着其收拢状态下所占的空间越大，这与火箭狭小的空间不能相互适应。在收拢空间有限的情况下，要想提高伸展臂的展开长度，只有提高伸展臂的折展比才能够实现。综上所述，现有的火箭由于空间有限，存在无法提供容纳大尺寸的空间伸展臂收拢状态下所需的空间的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有的火箭由于空间有限，存在无法提供容纳大尺寸的空间伸展臂收拢状态下所需的空间的问题，进而提供一种基于伸缩丝杠驱动的空间伸展臂。本专利技术的技术方案是：一种基于伸缩丝杠驱动的空间伸展臂，它包括同步带传动机构、伸展臂、固定板、连接板、底座、三个步进电机、三个伸缩丝杠驱动系统、三个伸缩丝杠到位锁定机构、三个直线导轨和三个顺序展开控制装置，底座为三角形板状结构，三个固定板沿圆周均布在底座上，相邻两个固定板间设有一个连接板形成内部空心的三棱柱状封闭结构，三个伸缩丝杠驱动系统沿圆周均布在所述三棱柱状封闭结构内，每个固定板的内侧沿竖直方向设有一个直线导轨，所述伸缩丝杠到位锁定机构与伸缩丝杠驱动系统对应设置，三个步进电机分别设置在三个伸缩丝杠驱动系统的上部，三个步进电机通过同步带传动机构驱动三个伸缩丝杠驱动系统，三个伸缩丝杠到位锁定机构分别设置在三个固定板的外侧，三个顺序展开控制装置分别固定在三个连接板上，伸展臂置于所述三棱柱状封闭结构的内部。进一步地，同步带传动机构包括第一同步带传动单元和三个第二同步带传动单元，三个第二同步带传动单元沿圆周均布在三个伸缩丝杠驱动系统的上部，第一同步带传动单元位于三个第二同步带传动单元的上部。进一步地，每个第二同步带传动单元包括第一同步带轮、第三同步带轮和第一同步带，第一同步带轮与步进电机同轴设置，第二同步带轮与伸缩丝杠到位锁定机构同轴设置，第一同步带轮与第三同步带轮之间通过第一同步带传动，第一同步带传动单元包括第二同步带和三个第二同步带轮，第二同步带轮与步进电机同轴设置，三个第二同步带轮之间通过第二同步带传动。进一步地，每个伸缩丝杠驱动系统包括丝杠、丝杠套筒、轴套和轴套端盖，丝杠套筒套装在丝杠上，丝杠的一端连接第三同步带轮，丝杠的另一端连接轴套，连接轴套的端部设有轴套端盖。进一步地，每个伸缩丝杠到位锁定机构包括锁定连接板和两个锁定单元，锁定连接板与固定板固接，两个锁定单元沿锁定连接板的长度方向对称设置在锁定连接板的两侧，每个锁定单元包括锁定套、锁定销钉、锁定端盖和弹簧，锁定套的一端与锁定连接板固接，锁定套的另一端设有锁定端盖，锁定套的两侧沿锁定套的纵向轴线开设有滑槽，T字型锁定销钉的末端穿过锁定套两侧的滑槽并与锁定套滑动配合，锁定销钉的首端穿过锁定连接板并与固定板上的预留长方形通孔配合，锁定销钉与锁定端盖之间设有弹簧。进一步地，每个直线导轨包括导轨、滑块和滑块端部限位片，导轨的端部固接滑块端部限位片，滑块的一侧与导轨滑动配合，滑块的另一侧与丝杠套筒端部固接，滑块端部限位片的两侧设有与锁定销钉配合的销钉定位孔。进一步地，伸展臂由多个展开单元串联组成，每个展开单元包括三角框、三个圆柱销和三个连杆组件，三角框由三根杆件首尾顺次连接而成，相邻两根杆件的连接处为一个节点，三角框的下端节点处沿轴向均布三个连杆组件，每个连杆组件的上端均与三角框铰接，每个连杆组件的下端均与下一级展开单元的三角框铰接。进一步地，每个连杆组件包括同步铰链和两个连杆，两个连杆的一端通过同步铰链铰接，两个连杆的另一端分别与上下相邻两个三角框的铰接。进一步地，每个展开单元还包括多个张紧绳索，相邻两个三角框之间倾斜设有多个张紧绳索，张紧绳索的两端分别与所述两个三角框的节点处铰接。进一步地，顺序展开控制装置包括锁定套7-1、锁舌、锁定端盖和弹簧，锁定套的一端设有锁舌，锁定套的另一端安装锁定端盖，锁舌与锁定端盖之间设有弹簧，锁定套固接在连接板上，锁舌对三角框进行限位。本专利技术与现有技术相比具有以下效果：1、本专利技术能够降低大尺度空间伸展臂收拢状态下的高度，伸展臂收拢状态下，将丝杠收缩下去，进一步减小了收拢高度，提高了伸展臂的折展比。伸展臂折展比提高的倍数与伸缩丝杠驱动系统自身的折展比相同，本专利技术中伸缩丝杠驱动系统的折展比为1.6，即可将伸展臂的折展比提升1.6倍。2、本专利技术中通过步进电机、同步带传动机构、伸缩丝杠驱动系统、伸缩丝杠到位锁定机构、直线导轨、伸展臂和顺序展开控制装置之间相互配合有效实现丝杠的伸缩(升降)运动，以及丝杠升起后对伸展臂三角框的提升。3、本专利技术中步进电机与伸缩丝杠驱动系统之间采用同步带传动机构传动，由于步进电机的转矩需采用1：1的传动比，又步进电机与丝杠轴距较大，若采用齿轮传动则齿轮分度圆半径较大，会对伸展臂展开运动造成干涉。因此采用同步带传动，且选择外径较小的带轮，以避免干涉。附图说明图1是本专利技术的结构示意图；图2是同步带传动机构的俯视图；图3是图2的侧视图；图4是伸缩丝杠驱动系统的结构示意图；图5是伸缩丝杠到位锁定机构的侧视图；图6是图5的俯视图；图7是直线导轨的结构示意图；图8是伸展臂收拢状态下的结构示意图；图9是顺序展开控制装置的结构示意图；图10是丝杠升起状态下的结构示意图；图11是丝杠带动伸展臂完全展开状态下的结构示意图。具体实施方式具体实施方式一：结合图1、图10和图11说明本实施方式，本实施方式的一种基于伸缩丝杠驱动的空间伸展臂，其特征在于：它包括同步带传动机构2、伸展臂6、固定板8、连接板9、底座10、三个步进电机1、三个伸缩丝杠驱动系统3、三个伸缩丝杠到位锁定机构4、三个直线导轨5和三个顺序展开控制装置7，底座10为三角形板状结构，三个固定板8沿圆周均布在底座10上，相邻两个固定板8间设有一个连接板9形成内部空心的三棱柱状封闭结构，三个伸缩丝杠驱动系统3沿圆周均布在所述三棱柱状封闭结构内，每个固定板8的内侧沿竖直方向设有一个直线导轨5，所述伸缩丝杠到位锁定机构4与伸缩丝杠驱动系统3对应设置，三个步进电机1分别设置在三个伸缩丝杠驱动系统3的上部，三个步进电机1通过同步带传动机构2驱动三个伸缩丝杠驱动系统3，三个伸缩丝杠到位锁定机构4分别设置在三个固定板8的外侧，三个顺序展开控制装置7分别固定在三个连接板9上，伸展臂6置于所述三棱柱状封闭结构的内部。本实施方式中三个顺序展开控制装置7位于同一水平面上，每个顺序展开控制装本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于伸缩丝杠驱动的空间伸展臂，其特征在于：它包括同步带传动机构(2)、伸展臂(6)、固定板(8)、连接板(9)、底座(10)、三个步进电机(1)、三个伸缩丝杠驱动系统(3)、三个伸缩丝杠到位锁定机构(4)、三个直线导轨(5)和三个顺序展开控制装置(7)，底座(10)为三角形板状结构，三个固定板(8)沿圆周均布在底座(10)上，相邻两个固定板(8)间设有一个连接板(9)形成内部空心的三棱柱状封闭结构，三个伸缩丝杠驱动系统(3)沿圆周均布在所述三棱柱状封闭结构内，每个固定板(8)的内侧沿竖直方向设有一个直线导轨(5)，所述伸缩丝杠到位锁定机构(4)与伸缩丝杠驱动系统(3)对应设置，三个步进电机(1)分别设置在三个伸缩丝杠驱动系统(3)的上部，三个步进电机(1)通过同步带传动机构(2)驱动三个伸缩丝杠驱动系统(3)，三个伸缩丝杠到位锁定机构(4)分别设置在三个固定板(8)的外侧，三个顺序展开控制装置(7)分别固定在三个连接板(9)上，伸展臂(6)置于所述三棱柱状封闭结构的内部。

【技术特征摘要】
1.一种基于伸缩丝杠驱动的空间伸展臂，其特征在于：它包括同步带传动机构(2)、伸展臂(6)、固定板(8)、连接板(9)、底座(10)、三个步进电机(1)、三个伸缩丝杠驱动系统(3)、三个伸缩丝杠到位锁定机构(4)、三个直线导轨(5)和三个顺序展开控制装置(7)，底座(10)为三角形板状结构，三个固定板(8)沿圆周均布在底座(10)上，相邻两个固定板(8)间设有一个连接板(9)形成内部空心的三棱柱状封闭结构，三个伸缩丝杠驱动系统(3)沿圆周均布在所述三棱柱状封闭结构内，每个固定板(8)的内侧沿竖直方向设有一个直线导轨(5)，所述伸缩丝杠到位锁定机构(4)与伸缩丝杠驱动系统(3)对应设置，三个步进电机(1)分别设置在三个伸缩丝杠驱动系统(3)的上部，三个步进电机(1)通过同步带传动机构(2)驱动三个伸缩丝杠驱动系统(3)，三个伸缩丝杠到位锁定机构(4)分别设置在三个固定板(8)的外侧，三个顺序展开控制装置(7)分别固定在三个连接板(9)上，伸展臂(6)置于所述三棱柱状封闭结构的内部。2.根据权利要求1所述的一种基于伸缩丝杠驱动的空间伸展臂，其特征在于：同步带传动机构(2)包括第一同步带传动单元和三个第二同步带传动单元，三个第二同步带传动单元沿圆周均布在三个伸缩丝杠驱动系统(3)的上部，第一同步带传动单元位于三个第二同步带传动单元的上部。3.根据权利要求2所述的一种基于伸缩丝杠驱动的空间伸展臂，其特征在于：每个第二同步带传动单元包括第一同步带轮(2-1)、第三同步带轮(2-3)和第一同步带(2-4)，第一同步带轮(2-1)与步进电机(1)同轴设置，第二同步带轮(2-2)与伸缩丝杠到位锁定机构(4)同轴设置，第一同步带轮(2-1)与第三同步带轮(2-3)之间通过第一同步带(2-4)传动，第一同步带传动单元包括第二同步带(2-5)和三个第二同步带轮(2-2)，第二同步带轮(2-2)与步进电机(1)同轴设置，三个第二同步带轮(2-2)之间通过第二同步带(2-5)传动。4.根据权利要求1或3所述的一种基于伸缩丝杠驱动的空间伸展臂，其特征在于：每个伸缩丝杠驱动系统(3)包括丝杠(3-1)、丝杠套筒(3-2)、轴套(3-3)和轴套端盖(3-4)，丝杠套筒(3-2)套装在丝杠(3-1)上，丝杠(3-1)的一端连接第三同步带轮(2-3)，丝杠(3-1)的另一端连接轴套(3-3)，连接轴套(3-3)的端部设有轴套端盖(3-4)，轴套端盖(3-4)沿圆周方向设有锥销孔且开有凹槽。5.根据权利要求1所述的一种基于伸缩丝杠驱动的空间伸展臂，其特征在于：每个伸缩丝杠到位锁定机构(4)包括锁定连接板(4-5)和两个锁定单元，锁定连接板(4-5)...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭宏伟，王丰华，杨皓宇，张蒂，刘荣强，邓宗全，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23