[發明專利]拉索桿式一維伸展臂

無效

• 申請號: 200910071373.7
• 申請日: 2009-02-03
• 公開（公告）號: CN101792023A
• 公開（公告）日: 2010-08-04
• 發明（設計）人: 郝廣平;張永德;董玉紅;閆澤;于偉真;孟凡竹;楊振琪
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: B64G1/22
• 分類號: B64G1/22
• 代理公司: 哈爾濱東方專利事務所 23118
• 代理人: 陳曉光

技術領域：

本發明涉及一種拉索式桿狀展開機構特別是一維伸展臂。

背景技術：

由于運載器內有效載荷包絡尺寸的限制，大型空間結構必須收攏在有限 的空間內，并在入軌后伸展為預想的構型，桿狀空間伸展臂是空間展開機構 中應用最廣的一維展開機構，目前應用于航天領域的空間桿狀伸展臂主要有 三種形式：薄壁管狀伸展臂、盤壓桿式伸展臂、鉸接桿式伸展臂。

薄壁管狀伸展臂臂跟部翹曲限制了結構強度，因而熱穩定性、抗彎及抗 扭剛度較低，難以實現精確定位。

盤壓桿式伸展臂展開過程中伸展臂剛度比較差，且伸展臂頂端繞伸展臂 的中心線旋轉，伸展臂在空間只能實現一次伸展，不能自動收攏。

鉸接桿式伸展臂需要復雜的伸展與收攏機構，質量大。

發明內容：

本發明的目的是提供一種能夠重復收攏的拉索式桿狀展開機構。

上述的目的通過以下的技術方案實現：

拉索桿式一維伸展臂，其組成包括：一組伸展機構，所述的伸展機構由 四根空心支撐桿與兩個剛性框架構成，展開拉索通過所述的支撐桿的空心與 固定于剛性框架角部的翻轉錐套，一端固定在伸展機構的頂端，另一端固定 在與伸展臂座通過轉動副連接的展開輥上，所述的展開輥與展開電機連接， 收攏拉索分別穿過所述的剛性框架的對角小孔，一端固定在伸展臂座上，另 一端固定在收攏輥筒上，兩根防轉桿固定在所述的最頂層的剛性框架上，并 與固定于隔一層剛性框架上的直線軸承構成移動副，從最頂層開始，每隔一 層剛性框架上的相應位置均安裝有直線軸承，展開電機與收攏電機為力矩電 機。

所述的拉索桿式一維伸展臂，所述的剛性框架是一個正方形框架，四個 拐角上分別裝有翻轉錐套和鉆有四個小孔，空心支撐桿由翻轉錐通過鎖緊螺 母與空心桿固連構成，所述的展開電機與展開輥間通過小齒輪和大齒輪連接。

所述的拉索桿式一維伸展臂，當伸展機構處于展開狀態時，同一根收攏 拉索所穿過相鄰的小孔處于伸展臂的同一側面的兩個側邊，收攏拉索呈“Z” 形；在伸展機構收攏時，同一根收攏拉索所穿過的小孔處于同一軸線上，收 攏拉索被拉直；通過收攏電機的驅動，收攏輥筒正反轉可以拉緊與放松收攏 拉索通過展開電機的驅動，展開輥正反轉可以拉緊與放松展開拉索。

所述的拉索桿式一維伸展臂，在伸展臂展開時，支撐桿的軸線與剛性框 架的平面垂直，處于收攏狀態時，支撐桿的軸線與剛性框架的平面平行。

所述的拉索桿式一維伸展臂，其特征是：伸展機構由收攏狀態展開時， 收攏電機反轉，收攏拉索放松，展開電機驅動展開輥正轉，四根展開拉索同 步拉緊產生拉力，在展開拉索的作用下，翻轉錐與翻轉錐套構成杠桿機構， 使翻轉錐相對于剛性框架發生翻轉，從而使四根支撐桿相對于剛性框架發生 同步翻轉，驅動相鄰剛性框架遠離，直至支撐桿軸線垂直于剛性框架平面；

伸展臂由展開狀態收攏時，展開電機反轉，減小展開拉索的拉力，收攏電 機驅動收攏輥筒正轉，兩根收攏拉索同步拉緊產生拉力，在拉力的作用下， 收攏拉索有由“Z”伸直的趨勢，使相鄰兩個剛性框架間產生旋轉力矩，在支 撐桿和收攏拉索的共同作用下，驅動其發生相對旋轉且靠近，直至支撐桿軸 線平行于剛性框架平面。

本發明的有益效果：

本發明可以用做空間設備的展開支架，該支架可以重復展開與收攏，展 開時由底層向頂層依次開始，收攏時由頂層向底層依次開始；在防轉桿的作 用下，當剛性框架的數目為奇數時，伸展臂頂端可實現平動而不發生轉動； 該裝置結構簡單，不需要復雜的展開與收攏結構，質量小，展開長度與收攏 長度比值較大；展開后在展開拉索拉力的作用下，具有較高的抗彎、抗扭剛 度，可實現所支撐裝置在空間的精確定位；由于在空間所有裝置均處于失重 狀態，故在空間應用時該伸展臂理論上可以無限加長。

附圖說明：

附圖1是本發明的展開正視圖；

附圖2是本發明的展開側視圖；

附圖3是本發明的收攏圖；

附圖4是空心支撐桿的結構圖；

附圖5是剛性框架俯視圖；

附圖6是單層展開過程圖；

附圖7是展開后翻轉關節的放大剖視圖；

附圖8是收攏后翻轉關節的放大剖視圖；

附圖9是展開拉索在伸展臂頂端鎖緊結構圖。