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。本实用新型专利技术组成包括：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。本实用新型专利技术用于航天领域的空间杆状伸展臂。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种拉索式杆状展开机构特别是一维伸展臂。技术背景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螺纹与空心杆固连构成。所述的拉索杆式一维伸展臂，所述的展开电机与展开辊间通过小齿轮和 大齿轮连接。本技术的有益效果本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， 顶端可实现平动，该装置结构简单，不需要复杂的展开与收拢结构，质量小， 且在空间应用时伸展臂理论上可以无限制加长。附图说明附图1是本技术的展开正视附图2是本技术的展开侧视附图3是本技术的收拢附图4是空心支撑杆的结构附图5是刚性框架俯视附图6是单层展开过程附图7是展开后翻转关节的放大剖视附图8是收拢后翻转关节的放大剖视附图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，11.转向 支撑m， 12.直线轴承，13.防转杆，14.转向支撑n， 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。具体实施方式实施例l: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,—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。实施例3:所述的拉索杆式一维伸展臂，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。 工作过程如附图l所示，本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l、附图7和附图9所示，展开拉索10穿过每层对应的支撑杆4的空心和 相应刚性框架的翻转锥套23中心孔，其一端固定于伸展臂顶端，另一端固定 于位于伸展臂座7由展开电机16驱动的展开辊15上，展开电机16与展开辊 15间通过小齿轮9和大齿轮8完成运动和动力的传递。如附图1和附图2所 示，收拢拉索6共有两根，分别穿过刚性框架的对角小孔，该小孔在伸展臂 展开后位于伸展臂的同一侧面且不共线，使收拢拉索在伸展臂的一个侧面从 头到尾呈"Z"形循环，其一端固定于伸展臂座7上，另一端与位于伸展臂顶 端由收拢电机3驱动的收拢辊筒1上。如附图1所示，防转杆13固定于伸展 臂顶层刚性框架上，与顶层刚性框架每隔一层的刚性框架上相应的位置装有 直线轴承12。如附图3所示，当伸展臂被收拢，支撑杆4与刚性框架5处于折叠状态，支撑杆的轴线平行于刚性框架平面，占用轴向空间小。需要展开时，展开电 机16与收拢电机3按一定关系运转，展开拉索10产生拉力，收拢拉索6放 松，在展开拉索的作用下，翻转锥与翻转锥套23形成杠杆机构如附图8所示, 驱动四根支撑杆翻转如附图6所示，迫使相邻刚性框架分离，直至支撑杆的 轴线垂直于刚性框架的平面如附图7所示，展开时由于拉索与空心支撑杆空 心臂间的摩擦，使拉索对支撑杆的作用力逐渐减小，最底层支撑杆产生的翻 转力矩最大，故伸展是从最底层到顶层依次开始的，展开后收拢拉索6在伸 展臂的一个侧面从头到尾呈"Z"形循环如附图1所示；需要收拢时收拢电机 3与展开电机16按一定关系反转，收拢拉索6拉紧，展开拉索10放松，收拢 拉索在拉力的作用下有从"Z"形向"一"伸直的趋势运动，驱动相邻的刚性 框架发生相对转动，同时在展开拉索10的限制下折叠收拢，直至支撑杆的轴 线平行于刚性框架平面，收拢完毕，在收拢过程中，由于拉索与刚性框架小 孔的摩擦力存在，拉索中产生的拉力同样逐渐减小，故收拢时，折叠运动是 从伸展臂的顶层至底层依次开始的。， 如附图6所示在展开与收拢的运动过程中相邻刚性框架(刚性框架i 20 与刚性框架i+121)间发生相对转动与远离的综合运动，间隔的两刚性框架 (刚性框架i与刚性框架i+2 22)间在防转杆13的作用下只发生远离的运 动而不发生相对转动，当伸展臂有奇数个刚性框架时，其顶端只沿轴向平动， 不绕轴线转动。权利要求1.一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。2. 根据权利要求l所述的拉索杆式本文档来自技高网...

【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：实用新型
国别省市：93[中国|哈尔滨]