变截面剪叉式伸展臂的制作方法
变截面剪叉式伸展臂的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于机械技术领域，涉及伸展臂，具体涉及一种变截面剪叉式伸展臂。
【背景技术】
[0002]空间伸展臂作为一维空间折展机构，形式丰富，应用广泛，主要用来展开定位空间有效载荷，并为其提供支撑。随着人类太空活动的日益频繁，对空间伸展臂的需求将日益迫切。
[0003]然而，目前已有空间伸展臂的各位置横截面形状及面积恒定不变，较大程度上限制了其展开支撑定位有效载荷的布置位置；同时现有伸展臂为了实现其重复折展锁解功能，导致与其匹配的到位锁定机构颇为复杂，致使整个伸展臂系统结构复杂，可靠性相应降低。
【发明内容】
[0004]本发明针对现有技术的不足，提供一种变截面剪叉式伸展臂，该伸展臂的横截面面积沿展开方向线性递减，当有效载荷作用力沿伸展臂传递时与竖直方向成一夹角，从而有效避免根部应力集中。
[0005]本发明包括伸展臂底座、驱动滑块、驱动连杆、主驱动块、直线驱动机构和m级变截面折展单元；m ^ 2，且为整数。
[0006]所述的伸展臂底座开设有槽道；η个驱动滑块处于同一圆周上，均与槽道构成滑动副，且底部分别与一根驱动连杆的顶部形成球副；n ^ 3，且为整数；所有驱动连杆沿同一圆锥面均布，且底部均与主驱动块铰接；所述的主驱动块与驱动连接块固连，驱动连接块通过直线驱动机构驱动；所述的变截面折展单元包括η个剪叉单元、2η个折展滑块和η个角块；所述角块的一个臂上设有销轴，另一个臂开设有销孔，顶部设有剪杆连接块；每个角块的销轴嵌入相邻角块的销孔内，构成滑动副；每个角块的两个臂底部分别与一个折展滑块构成滑动副个剪叉单元形成正棱台形，每个剪叉单元的顶部与同一滑动方向上的两个折展滑块形成球副。第一级变截面折展单元中，每个剪叉单元的两根剪叉杆底部与相邻两个驱动滑块的顶部铰接；其余变截面折展单元的每个剪叉单元与前一级变截面折展单元对应的两个角块的剪杆连接块铰接；驱动滑块、折展滑块和剪杆连接块的铰接孔轴线与伸展臂底座顶面的夹角均为θ，Θ e(0°，60°]。
[0007]所述的第m级变截面折展单元也可不包含角块，而是通过2n个折展滑块均与支撑平台构成滑动副。
[0008]所述的剪叉单元均包括相互铰接的两根剪叉杆。
[0009]所述的直线驱动机构包括丝杠螺母、滚珠丝杠和滑轨；所述的驱动连接块与丝杠螺母固连，并与滑轨构成滑动副；所述的滚珠丝杠通过轴承支承在机架上，滑轨与机架固连。
[0010]本发明的有益效果:本发明实现了伸展臂的变截面设计，伸展臂轴截面积沿展开方向线性递减，对有效载荷的展开支撑定位更加灵活。当有效载荷作用力沿伸展臂传递时与竖直方向成一夹角，从而有效避免了根部应力集中。本发明可重复锁解，且锁解过程简单、可靠。
【附图说明】
[0011]图1为本发明展开状态的整体结构立体图；
图2为本发明中伸展臂底座的结构立体图；
图3为本发明中角块的结构立体图；
图4为本发明中一级滑块的结构立体图；
图5为本发明中驱动滑块的结构立体图；
图6为本发明中直线驱动机构的结构立体图。
【具体实施方式】
[0012]下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
[0013]如图1、2、3、4和5所示，变截面剪叉式伸展臂，包括伸展臂底座1、驱动滑块2、驱动连杆3、主驱动块4、直线驱动机构、变截面折展单元、二级剪叉单元、二级滑块和支撑平台9。
[0014]伸展臂底座I开设有交叉设置的两个槽道1-1，每个槽道1-1与两个驱动滑块2构成滑动副；四个驱动滑块2处于同一圆周上，底部分别与一根驱动连杆3的顶部形成球副；四根驱动连杆3沿同一圆锥面均布，且底部均与主驱动块4铰接；主驱动块4与驱动连接块5固连，驱动连接块5通过直线驱动机构驱动；变截面折展单元包括一级剪叉单元、一级滑块7和角块8 ;角块8的一个臂上设有销轴8-1，另一个臂开设有销孔8-2，顶部设有剪杆连接块8-3 ；四个角块8形成矩形；每个角块8的销轴8-1嵌入相邻角块8的销孔8-2内，构成滑动副；每个角块8的两个臂底部分别与一个一级滑块7构成滑动副；四个一级剪叉单元形成四棱台形，每个一级剪叉单元的第一剪叉杆6-1和第二剪叉杆6-2底部与相邻两个驱动滑块2的顶部铰接，顶部与同一滑动方向上的两个一级滑块7形成球副；四个二级剪叉单元形成四棱台形；每个二级剪叉单元的第一剪叉杆6-1和第二剪叉杆6-2底部与相邻两个角块8的剪杆连接块8-3铰接，顶部分别与一个二级滑块形成球副；所有二级滑块均与支撑平台9构成滑动副。
[0015]驱动滑块2、一级滑块7、二级滑块和剪杆连接块8-3的铰接孔轴线与伸展臂底座I顶面的夹角均为θ，Θ e(0°，60°]。
[0016]如图6所示，直线驱动机构包括丝杠螺母10、滚珠丝杠11和滑轨12 ;驱动连接块5与丝杠螺母10固连，并与滑轨12构成滑动副；滚珠丝杠11通过轴承支承在机架13上，滑轨12与机架13固连。
[0017]驱动直线驱动机构使得丝杠螺母10在滚珠丝杠11上滑移，即可展开或收缩变截面折展单元及二级剪叉单元，利用滚珠丝杠11的自锁可在任意位置实现锁定。
【主权项】
1.变截面剪叉式伸展臂，包括伸展臂底座、驱动滑块、驱动连杆、主驱动块、直线驱动机构和m级变截面折展单元;m多2，且为整数，其特征在于: 所述的伸展臂底座开设有槽道；n个驱动滑块处于同一圆周上，均与槽道构成滑动副，且底部分别与一根驱动连杆的顶部形成球副^ 3，且为整数；所有驱动连杆沿同一圆锥面均布，且底部均与主驱动块铰接；所述的主驱动块与驱动连接块固连，驱动连接块通过直线驱动机构驱动；所述的变截面折展单元包括η个剪叉单元、2n个折展滑块和η个角块；所述角块的一个臂上设有销轴，另一个臂开设有销孔，顶部设有剪杆连接块；每个角块的销轴嵌入相邻角块的销孔内，构成滑动副；每个角块的两个臂底部分别与一个折展滑块构成滑动副个剪叉单元形成正棱台形，每个剪叉单元的顶部与同一滑动方向上的两个折展滑块形成球副；第一级变截面折展单元中，每个剪叉单元的两根剪叉杆底部与相邻两个驱动滑块的顶部铰接；其余变截面折展单元的每个剪叉单元与前一级变截面折展单元对应的两个角块的剪杆连接块铰接；驱动滑块、折展滑块和剪杆连接块的铰接孔轴线与伸展臂底座顶面的夹角均为θ，Θ e(0°，60°]。2.根据权利要求1所述的变截面剪叉式伸展臂，其特征在于:所述的第m级变截面折展单元也可不包含角块，而是通过2n个折展滑块均与支撑平台构成滑动副。3.根据权利要求1或2所述的变截面剪叉式伸展臂，其特征在于:所述的剪叉单元均包括相互铰接的两根剪叉杆。4.根据权利要求1或2所述的变截面剪叉式伸展臂，其特征在于:所述的直线驱动机构包括丝杠螺母、滚珠丝杠和滑轨；所述的驱动连接块与丝杠螺母固连，并与滑轨构成滑动副；所述的滚珠丝杠通过轴承支承在机架上，滑轨与机架固连。
【专利摘要】本发明公开了变截面剪叉式伸展臂。现有空间伸展臂的横截面形状恒定，限制了展开支撑定位有效载荷的空间。本发明的n个驱动滑块均与伸展臂底座构成滑动副，且分别通过一根驱动连杆与主驱动块铰接；变截面折展单元包括n个剪叉单元、2n个折展滑块和n个角块；每个角块的销轴嵌入相邻角块的销孔内，且两个臂底部分别与一个折展滑块构成滑动副；n个剪叉单元形成正棱台形，每个剪叉单元的顶部与两个折展滑块形成球副；第一级变截面折展单元的每个剪叉单元与相邻两个驱动滑块的铰接；其余变截面折展单元的每个剪叉单元与前一级变截面折展单元对应的两个角块的剪杆连接块铰接。本发明的伸展臂横截面积沿展开方向线性递减，可有效避免根部应力集中。
【IPC分类】B64G1/66
【公开号】CN104890904
【申请号】CN201510241258
【发明人】撖亚頔, 胡明, 马善红, 陈文华, 钱萍, 田芳菲
【申请人】浙江理工大学
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年5月12日
【技术领域】
[0001]本发明属于机械技术领域，涉及伸展臂，具体涉及一种变截面剪叉式伸展臂。
【背景技术】
[0002]空间伸展臂作为一维空间折展机构，形式丰富，应用广泛，主要用来展开定位空间有效载荷，并为其提供支撑。随着人类太空活动的日益频繁，对空间伸展臂的需求将日益迫切。
[0003]然而，目前已有空间伸展臂的各位置横截面形状及面积恒定不变，较大程度上限制了其展开支撑定位有效载荷的布置位置；同时现有伸展臂为了实现其重复折展锁解功能，导致与其匹配的到位锁定机构颇为复杂，致使整个伸展臂系统结构复杂，可靠性相应降低。
【发明内容】
[0004]本发明针对现有技术的不足，提供一种变截面剪叉式伸展臂，该伸展臂的横截面面积沿展开方向线性递减，当有效载荷作用力沿伸展臂传递时与竖直方向成一夹角，从而有效避免根部应力集中。
[0005]本发明包括伸展臂底座、驱动滑块、驱动连杆、主驱动块、直线驱动机构和m级变截面折展单元；m ^ 2，且为整数。
[0006]所述的伸展臂底座开设有槽道；η个驱动滑块处于同一圆周上，均与槽道构成滑动副，且底部分别与一根驱动连杆的顶部形成球副；n ^ 3，且为整数；所有驱动连杆沿同一圆锥面均布，且底部均与主驱动块铰接；所述的主驱动块与驱动连接块固连，驱动连接块通过直线驱动机构驱动；所述的变截面折展单元包括η个剪叉单元、2η个折展滑块和η个角块；所述角块的一个臂上设有销轴，另一个臂开设有销孔，顶部设有剪杆连接块；每个角块的销轴嵌入相邻角块的销孔内，构成滑动副；每个角块的两个臂底部分别与一个折展滑块构成滑动副个剪叉单元形成正棱台形，每个剪叉单元的顶部与同一滑动方向上的两个折展滑块形成球副。第一级变截面折展单元中，每个剪叉单元的两根剪叉杆底部与相邻两个驱动滑块的顶部铰接；其余变截面折展单元的每个剪叉单元与前一级变截面折展单元对应的两个角块的剪杆连接块铰接；驱动滑块、折展滑块和剪杆连接块的铰接孔轴线与伸展臂底座顶面的夹角均为θ，Θ e(0°，60°]。
[0007]所述的第m级变截面折展单元也可不包含角块，而是通过2n个折展滑块均与支撑平台构成滑动副。
[0008]所述的剪叉单元均包括相互铰接的两根剪叉杆。
[0009]所述的直线驱动机构包括丝杠螺母、滚珠丝杠和滑轨；所述的驱动连接块与丝杠螺母固连，并与滑轨构成滑动副；所述的滚珠丝杠通过轴承支承在机架上，滑轨与机架固连。
[0010]本发明的有益效果:本发明实现了伸展臂的变截面设计，伸展臂轴截面积沿展开方向线性递减，对有效载荷的展开支撑定位更加灵活。当有效载荷作用力沿伸展臂传递时与竖直方向成一夹角，从而有效避免了根部应力集中。本发明可重复锁解，且锁解过程简单、可靠。
【附图说明】
[0011]图1为本发明展开状态的整体结构立体图；
图2为本发明中伸展臂底座的结构立体图；
图3为本发明中角块的结构立体图；
图4为本发明中一级滑块的结构立体图；
图5为本发明中驱动滑块的结构立体图；
图6为本发明中直线驱动机构的结构立体图。
【具体实施方式】
[0012]下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
[0013]如图1、2、3、4和5所示，变截面剪叉式伸展臂，包括伸展臂底座1、驱动滑块2、驱动连杆3、主驱动块4、直线驱动机构、变截面折展单元、二级剪叉单元、二级滑块和支撑平台9。
[0014]伸展臂底座I开设有交叉设置的两个槽道1-1，每个槽道1-1与两个驱动滑块2构成滑动副；四个驱动滑块2处于同一圆周上，底部分别与一根驱动连杆3的顶部形成球副；四根驱动连杆3沿同一圆锥面均布，且底部均与主驱动块4铰接；主驱动块4与驱动连接块5固连，驱动连接块5通过直线驱动机构驱动；变截面折展单元包括一级剪叉单元、一级滑块7和角块8 ;角块8的一个臂上设有销轴8-1，另一个臂开设有销孔8-2，顶部设有剪杆连接块8-3 ；四个角块8形成矩形；每个角块8的销轴8-1嵌入相邻角块8的销孔8-2内，构成滑动副；每个角块8的两个臂底部分别与一个一级滑块7构成滑动副；四个一级剪叉单元形成四棱台形，每个一级剪叉单元的第一剪叉杆6-1和第二剪叉杆6-2底部与相邻两个驱动滑块2的顶部铰接，顶部与同一滑动方向上的两个一级滑块7形成球副；四个二级剪叉单元形成四棱台形；每个二级剪叉单元的第一剪叉杆6-1和第二剪叉杆6-2底部与相邻两个角块8的剪杆连接块8-3铰接，顶部分别与一个二级滑块形成球副；所有二级滑块均与支撑平台9构成滑动副。
[0015]驱动滑块2、一级滑块7、二级滑块和剪杆连接块8-3的铰接孔轴线与伸展臂底座I顶面的夹角均为θ，Θ e(0°，60°]。
[0016]如图6所示，直线驱动机构包括丝杠螺母10、滚珠丝杠11和滑轨12 ;驱动连接块5与丝杠螺母10固连，并与滑轨12构成滑动副；滚珠丝杠11通过轴承支承在机架13上，滑轨12与机架13固连。
[0017]驱动直线驱动机构使得丝杠螺母10在滚珠丝杠11上滑移，即可展开或收缩变截面折展单元及二级剪叉单元，利用滚珠丝杠11的自锁可在任意位置实现锁定。
【主权项】
1.变截面剪叉式伸展臂，包括伸展臂底座、驱动滑块、驱动连杆、主驱动块、直线驱动机构和m级变截面折展单元;m多2，且为整数，其特征在于: 所述的伸展臂底座开设有槽道；n个驱动滑块处于同一圆周上，均与槽道构成滑动副，且底部分别与一根驱动连杆的顶部形成球副^ 3，且为整数；所有驱动连杆沿同一圆锥面均布，且底部均与主驱动块铰接；所述的主驱动块与驱动连接块固连，驱动连接块通过直线驱动机构驱动；所述的变截面折展单元包括η个剪叉单元、2n个折展滑块和η个角块；所述角块的一个臂上设有销轴，另一个臂开设有销孔，顶部设有剪杆连接块；每个角块的销轴嵌入相邻角块的销孔内，构成滑动副；每个角块的两个臂底部分别与一个折展滑块构成滑动副个剪叉单元形成正棱台形，每个剪叉单元的顶部与同一滑动方向上的两个折展滑块形成球副；第一级变截面折展单元中，每个剪叉单元的两根剪叉杆底部与相邻两个驱动滑块的顶部铰接；其余变截面折展单元的每个剪叉单元与前一级变截面折展单元对应的两个角块的剪杆连接块铰接；驱动滑块、折展滑块和剪杆连接块的铰接孔轴线与伸展臂底座顶面的夹角均为θ，Θ e(0°，60°]。2.根据权利要求1所述的变截面剪叉式伸展臂，其特征在于:所述的第m级变截面折展单元也可不包含角块，而是通过2n个折展滑块均与支撑平台构成滑动副。3.根据权利要求1或2所述的变截面剪叉式伸展臂，其特征在于:所述的剪叉单元均包括相互铰接的两根剪叉杆。4.根据权利要求1或2所述的变截面剪叉式伸展臂，其特征在于:所述的直线驱动机构包括丝杠螺母、滚珠丝杠和滑轨；所述的驱动连接块与丝杠螺母固连，并与滑轨构成滑动副；所述的滚珠丝杠通过轴承支承在机架上，滑轨与机架固连。
【专利摘要】本发明公开了变截面剪叉式伸展臂。现有空间伸展臂的横截面形状恒定，限制了展开支撑定位有效载荷的空间。本发明的n个驱动滑块均与伸展臂底座构成滑动副，且分别通过一根驱动连杆与主驱动块铰接；变截面折展单元包括n个剪叉单元、2n个折展滑块和n个角块；每个角块的销轴嵌入相邻角块的销孔内，且两个臂底部分别与一个折展滑块构成滑动副；n个剪叉单元形成正棱台形，每个剪叉单元的顶部与两个折展滑块形成球副；第一级变截面折展单元的每个剪叉单元与相邻两个驱动滑块的铰接；其余变截面折展单元的每个剪叉单元与前一级变截面折展单元对应的两个角块的剪杆连接块铰接。本发明的伸展臂横截面积沿展开方向线性递减，可有效避免根部应力集中。
【IPC分类】B64G1/66
【公开号】CN104890904
【申请号】CN201510241258
【发明人】撖亚頔, 胡明, 马善红, 陈文华, 钱萍, 田芳菲
【申请人】浙江理工大学
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年5月12日
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