拉索杆式一维伸展臂制造技术

拉索杆式一维伸展臂，目前主要有三种形式：薄壁管状伸展臂、盘压杆式伸展臂、铰接杆式伸展臂。本发明专利技术组成包括：一组伸展机构，伸展机构由四根空心支撑杆（４）与两个刚性框架（５）构成，展开拉索（１０）通过支撑杆（４）的空心与固定于刚性框架（５）角部的翻转锥套（２３），展开辊（１５）与展开电机（１６）连接，收拢拉索（６）分别穿过所述的刚性框架（５）的对角小孔，一端固定在伸展臂座上，另一端固定在收拢辊筒（１）上，两根防转杆（１３）固定在最顶层的刚性框架上，每隔一层刚性框架上的相应位置均安装有直线轴承（１２），展开电机（１６）与收拢电机（３）为力矩电机。本发明专利技术用于航天领域的空间杆状伸展臂。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种拉索式杆状展开机构特别是一维伸展臂。
技术介绍
由于运载器内有效载荷包络尺寸的限制，大型空间结构必须收拢在有限的空间 内，并在入轨后伸展为预想的构型，杆状空间伸展臂是空间展开机构中应用最广的一维展 开机构，目前应用于航天领域的空间杆状伸展臂主要有三种形式薄壁管状伸展臂、盘压杆 式伸展臂、铰接杆式伸展臂。 薄壁管状伸展臂臂跟部翘曲限制了结构强度，因而热稳定性、抗弯及抗扭刚度较 低，难以实现精确定位。 盘压杆式伸展臂展开过程中伸展臂刚度比较差，且伸展臂顶端绕伸展臂的中心线旋转，伸展臂在空间只能实现一次伸展，不能自动收拢。 铰接杆式伸展臂需要复杂的伸展与收拢机构，质量大。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种能够重复收拢的拉索式杆状展开机构。 上述的目的通过以下的技术方案实现 拉索杆式一维伸展臂，其组成包括一组伸展机构，所述的伸展机构由四根空心支 撑杆与两个刚性框架构成，展开拉索通过所述的支撑杆的空心与固定于刚性框架角部的翻 转锥套， 一端固定在伸展机构的顶端，另一端固定在与伸展臂座通过转动副连接的展开辊 上，所述的展开辊与展开电机连接，收拢拉索分别穿过所述的刚性框架的对角小孔， 一端固 定在伸展臂座上，另一端固定在收拢辊筒上，两根防转杆固定在所述的最顶层的刚性框架 上，并与固定于隔一层刚性框架上的直线轴承构成移动副，从最顶层开始，每隔一层刚性框 架上的相应位置均安装有直线轴承，展开电机与收拢电机为力矩电机。 所述的拉索杆式一维伸展臂，所述的刚性框架是一个正方形框架，四个拐角上分 别装有翻转锥套和钻有四个小孔，空心支撑杆由翻转锥通过锁紧螺母与空心杆固连构成， 所述的展开电机与展开辊间通过小齿轮和大齿轮连接。 所述的拉索杆式一维伸展臂，当伸展机构处于展开状态时，同一根收拢拉索所穿 过相邻的小孔处于伸展臂的同一侧面的两个侧边，收拢拉索呈"Z"形；在伸展机构收拢时， 同一根收拢拉索所穿过的小孔处于同一轴线上，收拢拉索被拉直；通过收拢电机的驱动，收 拢辊筒正反转可以拉紧与放松收拢拉索通过展开电机的驱动，展开辊正反转可以拉紧与放 松展开拉索。 所述的拉索杆式一维伸展臂，在伸展臂展开时，支撑杆的轴线与刚性框架的平面 垂直，处于收拢状态时，支撑杆的轴线与刚性框架的平面平行。 所述的拉索杆式一维伸展臂，其特征是伸展机构由收拢状态展开时，收拢电机反 转，收拢拉索放松，展开电机驱动展开辊正转，四根展开拉索同步拉紧产生拉力，在展开拉索的作用下，翻转锥与翻转锥套构成杠杆机构，使翻转锥相对于刚性框架发生翻转，从而使 四根支撑杆相对于刚性框架发生同步翻转，驱动相邻刚性框架远离，直至支撑杆轴线垂直 于刚性框架平面； 伸展臂由展开状态收拢时，展开电机反转，减小展开拉索的拉力，收拢电机驱动收 拢辊筒正转，两根收拢拉索同步拉紧产生拉力，在拉力的作用下，收拢拉索有由"Z"伸直的 趋势，使相邻两个刚性框架间产生旋转力矩，在支撑杆和收拢拉索的共同作用下，驱动其发 生相对旋转且靠近，直至支撑杆轴线平行于刚性框架平面。 本专利技术的有益效果 本专利技术可以用做空间设备的展开支架，该支架可以重复展开与收拢，展开时由底 层向顶层依次开始，收拢时由顶层向底层依次开始；在防转杆的作用下，当刚性框架的数目 为奇数时，伸展臂顶端可实现平动而不发生转动；该装置结构简单，不需要复杂的展开与收 拢结构，质量小，展开长度与收拢长度比值较大；展开后在展开拉索拉力的作用下，具有较 高的抗弯、抗扭刚度，可实现所支撑装置在空间的精确定位；由于在空间所有装置均处于失 重状态，故在空间应用时该伸展臂理论上可以无限加长。附图说明 附图1是本专利技术的展开正视图； 附图2是本专利技术的展开侧视图 附图3是本专利技术的收拢图； 附图4是空心支撑杆的结构图； 附图5是刚性框架俯视图； 附图6是单层展开过程图； 附图7是展开后翻转关节的放大剖视图； 附图8是收拢后翻转关节的放大剖视图； 附图9是展开拉索在伸展臂顶端锁紧结构图。 其中1.收拢辊筒，2.转向支撑I，3.收拢电机，4.空心支撑杆，5.刚性框架，6.收 拢拉索，7.伸展臂座，8.大齿轮，9.小齿轮，IO.展开拉索，ll.转向支撑m，12.直线轴承， 13.防转杆，14.转向支撑I1，15.展开辊，16.展开电机，17.翻转锥，18.锁紧螺母，19.空 心杆，20.刚性框架i，21.刚性框架i+l，22.刚性框架i+2，23.翻转锥套。具体实施例方式 实施例1 : 拉索杆式一维伸展臂，其组成包括一组伸展机构，所述的伸展机构由四根空心支 撑杆4与两个刚性框架5构成，展开拉索10通过所述的支撑杆4的空心与固定于刚性框架 5角部的翻转锥套23， 一端固定在伸展机构的顶端，另一端固定在与伸展臂座7通过转动 副连接的展开辊15上，所述的展开辊15与展开电机16连接，收拢拉索6分别穿过所述的 刚性框架5的对角小孔，一端固定在伸展臂座上，另一端固定在收拢辊筒1上，两根防转杆 13固定在所述的最顶层的刚性框架上，并与固定于隔一层刚性框架上的直线轴承构成移动 副，从最顶层开始，每隔一层刚性框架上的相应位置均安装有直线轴承12，展开电机16与4收拢电机3为力矩电机。 实施例2 : 所述的拉索杆式一维伸展臂，所述的刚性框架是一个正方形框架，四个拐角上分 别装有翻转锥套和钻有四个小孔，空心支撑杆由翻转锥17通过锁紧螺母18与空心杆19固 连构成。所述的展开电机16与展开辊15间通过小齿轮9和大齿轮8连接。 实施例3 : 所述的拉索杆式一维伸展臂，当伸展机构处于展开状态时，同一根收拢拉索所穿过相邻的小孔处于伸展臂的同一侧面的两个侧边，收拢拉索呈"Z"形；在伸展机构收拢时，同一根收拢拉索所穿过的小孔处于同一轴线上，收拢拉索被拉直；通过收拢电机的驱动，收拢辊筒正反转可以拉紧与放松收拢拉索通过展开电机的驱动，展开辊正反转可以拉紧与放松展开拉索。实施例4 : 所述的拉索杆式一维伸展臂，在伸展臂展开时，支撑杆的轴线与刚性框架的平面垂直，处于收拢状态时，支撑杆的轴线与刚性框架的平面平行。 实施例5 : 所述的拉索杆式一维伸展臂，伸展机构由收拢状态展开时，收拢电机反转，收拢拉 索放松，展开电机驱动展开辊正转，四根展开拉索同步拉紧产生拉力，在展开拉索的作用 下，翻转锥与翻转锥套构成杠杆机构，使翻转锥相对于刚性框架发生翻转，从而使四根支撑 杆相对于刚性框架发生同步翻转，驱动相邻刚性框架远离，直至支撑杆轴线垂直于刚性框 架平面； 伸展臂由展开状态收拢时，展开电机反转，减小展开拉索的拉力，收拢电机驱动收 拢辊筒正转，两根收拢拉索同步拉紧产生拉力，在拉力的作用下，收拢拉索有由"Z"伸直的 趋势，使相邻两个刚性框架间产生旋转力矩，在支撑杆和收拢拉索的共同作用下，驱动其发 生相对旋转且靠近，直至支撑杆轴线平行于刚性框架平面。 工作过程 如附图1所示，本专利技术是多层杆框式结构，每层由四根空心支撑杆4和两个正方形 刚性框架5构成。如附图4所示空心支撑杆4由中空的翻转锥17通过螺纹与空心杆19固 联构成，通过旋转翻转锥17可调节空心支撑杆4的长度。如附图5所示刚性框架5的四个 拐角处均安装有翻转锥套23。如附图1、附图7和附图9所示，展开拉索10穿过本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种拉索杆式一维伸展臂，其组成包括：一组伸展机构，其特征是：所述的伸展机构由四根空心支撑杆与两个刚性框架构成，展开拉索通过所述的支撑杆的空心与固定于刚性框架角部的翻转锥套，一端固定在伸展机构的顶端，另一端固定在与伸展臂座通过转动副连接的展开辊上；所述的展开辊与展开电机连接，收拢拉索分别穿过所述的刚性框架的对角小孔，一端固定在伸展臂座上，另一端固定在收拢辊筒上；两根防转杆固定在所述的最顶层的刚性框架上，并与固定于隔一层刚性框架上的直线轴承构成移动副；从最顶层开始，每隔一层刚性框架上的相应位置均安装有直线轴承，展开电机与收拢电机为力矩电机。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：郝广平，张永德，董玉红，闫泽，于伟真，孟凡竹，杨振琪，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：发明
国别省市：93[中国|哈尔滨]