一种铰接自动驱动单元及折叠丝杠驱动的折展支撑臂制造技术

一种铰接自动驱动单元及折叠丝杠驱动的折展支撑臂，它属于航天技术领域，以解决现有的折展支撑臂依靠铰链弹簧及丝杠的驱动展开，折展比小，很难作为较大型的天线等提供伸展和支撑功能的问题。本发明专利技术包括包括电机、第一连接体、第二连接体、丝杠、丝母、导杆和连杆；第一连接体和第二连接体铰接，第一连接体上设置有丝杠和导杆，丝杠的轴线和导杆的轴线互相平行，丝杠通过电机驱动，丝杠上设置有丝母，丝母滑动设置在导杆上，连杆的一端与丝母铰接，连杆的另一端与第二连接体铰接，连杆与第二连接体铰接的轴线和第一连接体与第二连接体铰接的轴线互相平行。本发明专利技术适用于航天天线的支撑。

A Hinged Automatic Driving Unit and Folding Screw Driven Folding Support Arm

The utility model relates to a folding support arm driven by an articulated automatic driving unit and a folding lead screw, which belongs to the field of aerospace technology to solve the problem that the existing folding support arm is driven by a hinge spring and a lead screw, and the folding ratio is small, so it is difficult to provide the function of stretching and supporting as a larger antenna. The invention comprises a motor, a first connector, a second connector, a lead screw, a nut, a guide rod and a connecting rod; the first connector is hinged with a lead screw and a guide rod arranged on the first connector; the axis of the lead screw and the axis of the guide rod are parallel to each other; the lead screw is driven by a motor; the lead screw is driven by a lead screw; the lead screw is sliding on the guide rod; the end of the connecting rod is arranged on the guide rod; and the lead screw is sliding on the guide rod The other end of the connecting rod is articulated with the second connecting body, and the axes of the connecting rod articulated with the second connecting body and the axes of the first connecting body articulated with the second connecting body are parallel to each other. The invention is applicable to the support of space antenna.

【技术实现步骤摘要】
一种铰接自动驱动单元及折叠丝杠驱动的折展支撑臂
本专利技术具体涉及一种铰接自动驱动单元及折叠丝杠驱动的折展支撑臂，属于航天

技术介绍
随着航天技术的发展和我国对航天事业的进一步探索及利用，大型展开天线、深空探测器、刚性及柔性太阳翼、空间站等，都已成我国航天领域研究人员所探索和设计的主要对象。纵观国内发展需求，对于航天器系统的展收比、精度及刚度的要求越来越高，故设计出高性能的折展支撑臂是必要的。折展支撑臂作为一种基本的一维展开机构及支撑机构，可用做大型展开天线、太阳翼、空间机械手及空间站平台等。然而，因为天线在发射时的空间有限，传统的折展支撑臂依靠铰链弹簧及丝杠的驱动展开，而这部分机构占用了一部分空间，折展比较小，展开范围有限，很难为较大型的天线等提供伸展和支撑功能。
技术实现思路
本专利技术为了解决现有的折展支撑臂依靠铰链弹簧及丝杠的驱动展开，折展比小，展开范围有限，很难作为较大型的天线等提供伸展和支撑功能的问题，而提供一种铰接自动驱动单元及折叠丝杠驱动的折展支撑臂。本专利技术为解决上述技术问题采取的技术方案是：方案一：一种铰接自动驱动单元它包括电机、第一连接体、第二连接体、丝杠、丝母、导杆和连杆；第一连接体和第二连接体铰接，第一连接体上设置有丝杠和导杆，丝杠的轴线和导杆的轴线互相平行，丝杠通过电机驱动，丝杠上设置有丝母，丝母滑动设置在导杆上，连杆的一端与丝母铰接，连杆的另一端与第二连接体铰接，连杆与第二连接体铰接的轴线和第一连接体与第二连接体铰接的轴线互相平行，电机驱动丝杠带动连杆的一端移动使第二连接体能绕着第一连接体的铰接轴线摆动一定的角度。方案二：基于一种铰接自动驱动单元的折叠丝杠驱动的折展支撑臂包括三角形底座、拉力绳索、升降丝母、三个顺序展开机构、三个展开驱动电机、三个折展丝杠组件、多个折叠杆组件和N个三角框，其中N≥2，N为整数；每个三角框的每个边角上分别安装有一个升降丝母，N个三角框互相叠加在一起，相邻两个三角框通过三个折叠杆组件铰接，其中最下方三角框通过三个折叠杆组件与三角形底座铰接，每个折叠杆组件能展开使三角形底座、折叠杆组件和N个三角框共同形成三棱柱架体，相邻两个三角框的每个边通过两根拉力绳索连接，且两根拉力绳索互相交叉；每个折展丝杠组件包括M段折展丝杠和M-1个所述铰接自动驱动单元，其中M≥2，M为整数；其中第一段折展丝杠上加工有光杠，每两段折展丝杠均通过所述铰接自动驱动单元连接，第一段折展丝杠加工有光杠的一端转动设置在三角形底座的边角处并通过展开驱动电机驱动，当M段折展丝杠处于展开状态时，M段折展丝杠形成一根丝杠；当M段折展丝杠处于折叠状态时，M-1段折展丝杠折叠在最上方的三角框上，最上方的三角框上的每个升降丝母与每个折展丝杠组件上的第一段折展丝杠的螺纹配合,其余N-1个三角框上的每个升降丝母均套装在每个折展丝杠组件上的第一段折展丝杠的光杠上；三角形底座上邻近每个折展丝杠组件的位置均设置有一个顺序展开机构，当N个三角框处于折叠状态时，三个顺序展开机构将第一段折展丝杠上最顶部的三角框卡住，当每个折展丝杠组件上的M段折展丝杠处于完全展开状态时，第一段折展丝杠上最顶部的三角框通过展开驱动电机驱动能使最顶部的三角框脱离三个顺序展开机构。进一步地，每个顺序展开机构包括安装座、第二压缩弹簧和楔形顶块；安装座上加工有安装孔，第二压缩弹簧安装在安装孔内，楔形顶块滑动设置在安装孔内并在第二压缩弹簧作用下使其楔形部分向外伸出；安装座固定在三角形底座上邻近折展丝杠组件的位置，每个三角框上加工有容纳孔使顺序展开机构能穿过该容纳孔，在三角框的容纳孔内加工有与楔形顶块上的楔形面相配合的斜面，当N个三角框处于折叠状态时，每个顺序展开机构上的楔形顶块顶在最顶部三角框的斜面上使第一段折展丝杠最顶部的三角框处于卡住状态。进一步地，每个折叠杆组件包括连接座、调节螺母、第三压缩弹簧、锁销和两个折叠杆；两个折叠杆各自的一端分别铰接在连接座上，且两个折叠杆与连接座各自铰接的一端分别加工有多个齿，两个折叠杆上的多个齿互相啮合使两个折叠杆的展开角度能从0°展开到180°，两个折叠杆各自的另一端分别与两个三角框铰接，每个折叠杆上还加工有一组卡销孔，连接座上加工有两组销孔，两组销孔的每个销孔端部均加工有螺纹，两组销孔的每个销孔的螺纹上旋拧有调节螺母，两组销孔的每个销孔内设置有第三压缩弹簧和锁销，第三压缩弹簧分别顶在锁销和调节螺母上，当两个折叠杆的展开角度为180°时，每组销孔的每个销孔内的锁销在第三压缩弹簧的作用下能顶在每个折叠杆的卡销孔内。本专利技术与现有技术相比具有以下有益效果：一、本专利技术的一种铰接自动驱动单元可以应用在折展丝杠组件对折展丝杠组件进行驱动实现折展丝杠组件的展开，也可以应用在其它的桁架中实现杆件铰接点的转动，以实现杆件自动折叠与展开，可极大程度的提高折展比，可为较大型的天线提供伸展和支撑功能。二、本专利技术设置可以折叠的折展丝杠组件，通过铰接自动驱动单元的电机使M段折展丝杠自动展开，再通过展开驱动电机驱动使N个三角框上升依次展开，更加充分地利用了航天发射的空间，从而节约发射成本。三、本专利技术可以根据需要设置不同段数的折展丝杠和三角框实现不同体积的折展支撑臂展开，满足不同的需求，与现有的折展支撑臂相比，应用范围更广。附图说明图1是本专利技术一种铰接自动驱动单元的示意图；图2是图1的I处局部放大视图；图3是本专利技术折展支撑臂展开状态的示意图；图4是本专利技术折展支撑臂折叠状态的示意图；图5是三角框15的示意图；图6是顺序展开机构12的示意图；图7是本专利技术折展支撑臂处于折叠状态时三角框15上的升降丝母9与第一段折展丝杠的位置关系图；图8是折叠杆组件10的示意图；图9是折叠杆组件10的内部结构图。具体实施方式具体实施方式一：结合图1和图2来说明本实施方式，本实施方式一种铰接自动驱动单元包括电机1、第一连接体2、第二连接体3、丝杠4、丝母5、导杆6和连杆7；第一连接体2和第二连接体3铰接，第一连接体2上设置有丝杠4和导杆6，丝杠4的轴线和导杆6的轴线互相平行，丝杠4通过电机1驱动，丝杠4上设置有丝母5，丝母5滑动设置在导杆6上，连杆7的一端与丝母5铰接，连杆7的另一端与第二连接体3铰接，连杆7与第二连接体3铰接的轴线和第一连接体2与第二连接体3铰接的轴线互相平行，电机1驱动丝杠4带动连杆7的一端移动使第二连接体3能绕着第一连接体2的铰接轴线摆动一定的角度。具体实施方式二：结合图1和图2来说明本实施方式，本实施方式丝杠4与电机1的轴之间还设有手动驱动装置8，手动驱动装置8包括第一锥齿轮8-1、第二锥齿轮8-2、传动轴8-3和单向旋转机构8-4；传动轴8-3固定在电机1的轴上，传动轴8-3的端部和丝杠4的端部之间设有单向旋转机构8-4，丝杠4上固定有第一锥齿轮8-1，第二锥齿轮8-2通过转轴设置在第一连接体2上，第一锥齿轮8-1和第二锥齿轮8-2互相啮合。其它组成和连接关系与具体实施方式一相同。具体实施方式三：结合图2来说明本实施方式，本实施方式单向旋转机构8-4包括第一压缩弹簧8-4-1和两个棘轮齿形套8-4-2；其中一个棘轮齿形套8-4-2滑动设置在传动轴8-3上并能和传动轴8-3一起转动，第一压缩弹簧8-4-1套在传动轴8-3上且两本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铰接自动驱动单元，其特征在于：它包括电机(1)、第一连接体(2)、第二连接体(3)、丝杠(4)、丝母(5)、导杆(6)和连杆(7)；第一连接体(2)和第二连接体(3)铰接，第一连接体(2)上设置有丝杠(4)和导杆(6)，丝杠(4)的轴线和导杆(6)的轴线互相平行，丝杠(4)通过电机(1)驱动，丝杠(4)上设置有丝母(5)，丝母(5)滑动设置在导杆(6)上，连杆(7)的一端与丝母(5)铰接，连杆(7)的另一端与第二连接体(3)铰接，连杆(7)与第二连接体(3)铰接的轴线和第一连接体(2)与第二连接体(3)铰接的轴线互相平行，电机(1)驱动丝杠(4)带动连杆(7)的一端移动使第二连接体(3)能绕着第一连接体(2)的铰接轴线摆动一定的角度。

【技术特征摘要】
1.一种铰接自动驱动单元，其特征在于：它包括电机(1)、第一连接体(2)、第二连接体(3)、丝杠(4)、丝母(5)、导杆(6)和连杆(7)；第一连接体(2)和第二连接体(3)铰接，第一连接体(2)上设置有丝杠(4)和导杆(6)，丝杠(4)的轴线和导杆(6)的轴线互相平行，丝杠(4)通过电机(1)驱动，丝杠(4)上设置有丝母(5)，丝母(5)滑动设置在导杆(6)上，连杆(7)的一端与丝母(5)铰接，连杆(7)的另一端与第二连接体(3)铰接，连杆(7)与第二连接体(3)铰接的轴线和第一连接体(2)与第二连接体(3)铰接的轴线互相平行，电机(1)驱动丝杠(4)带动连杆(7)的一端移动使第二连接体(3)能绕着第一连接体(2)的铰接轴线摆动一定的角度。2.根据权利要求1所述的一种铰接自动驱动单元，其特征在于：丝杠(4)与电机(1)的轴之间还设有手动驱动装置(8)，手动驱动装置(8)包括第一锥齿轮(8-1)、第二锥齿轮(8-2)、传动轴(8-3)和单向旋转机构(8-4)；传动轴(8-3)固定在电机(1)的轴上，传动轴(8-3)的端部和丝杠(4)的端部之间设有单向旋转机构(8-4)，丝杠(4)上固定有第一锥齿轮(8-1)，第二锥齿轮(8-2)通过转轴设置在第一连接体(2)上，第一锥齿轮(8-1)和第二锥齿轮(8-2)互相啮合。3.根据权利要求2所述的一种铰接自动驱动单元，其特征在于：单向旋转机构(8-4)包括第一压缩弹簧(8-4-1)和两个棘轮齿形套(8-4-2)；其中一个棘轮齿形套(8-4-2)滑动设置在传动轴(8-3)上并能和传动轴(8-3)一起转动，第一压缩弹簧(8-4-1)套在传动轴(8-3)上且两端分别顶在第一连接体(2)上和所述其中一个棘轮齿形套(8-4-2)的端部，另一个棘轮齿形套(8-4-2)固定在所述丝杠(4)的端部，两个棘轮齿形套(8-4-2)上的棘轮齿在第一压缩弹簧(8-4-1)的作用下互相配合。4.基于权利要求1或3所述的一种铰接自动驱动单元的折叠丝杠驱动的折展支撑臂，其特征在于：它包括三角形底座(16)、拉力绳索(11)、升降丝母(9)、三个顺序展开机构(12)、三个展开驱动电机、三个折展丝杠组件(14)、多个折叠杆组件(10)和N个三角框(15)，其中N≥2，N为整数；每个三角框(15)的每个边角上分别安装有一个升降丝母(9)，N个三角框(15)互相叠加在一起，相邻两个三角框(15)通过三个折叠杆组件(10)铰接，其中最下方三角框(15)通过三个折叠杆组件(10)与三角形底座(16)铰接，每个折叠杆组件(10)能展开使三角形底座(16)、折叠杆组件(10)和N个三角框(15)共同形成三棱柱架体，相邻两个三角框(15)的每个边通过两根拉力绳索(11)连接，且两根拉力绳索(11)互相交叉；每个折展丝杠组件(14)包括M段折展丝杠和M-1个所述铰接自动驱动单元，其中M≥2，M为整数；其中第一段折展丝杠上加工有光杠，每两段折展丝杠均通过所述铰接自动驱动单元连接，第一段折展丝杠加工有光杠的一端转动设置在三角形底座(16)的边角处并通过展开驱动电机驱动，当M段折展丝杠处于展开状态时，M段折展丝杠形成一根丝杠；当M段折展丝杠处于折叠状态时，M-1段折展丝杠折叠在最上方的三角框(15)上，最上方的三角框(15)上的每个升降丝母(9)与每个折展丝杠组件(14)...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭宏伟，马小飞，邓宗全，刘荣强，杨德文，
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