[發(fā)明專利]變截面剪叉式伸展臂

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510241258.5
• 申請(qǐng)日: 2015-05-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104890904B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-03-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 撖亞頔;胡明;馬善紅;陳文華;錢萍;田芳菲
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江理工大學(xué)
• 主分類號(hào): B64G1/66
• 分類號(hào): B64G1/66
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙)33240
• 代理人: 杜軍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域，涉及伸展臂，具體涉及一種變截面剪叉式伸展臂。

背景技術(shù)

空間伸展臂作為一維空間折展機(jī)構(gòu)，形式豐富，應(yīng)用廣泛，主要用來(lái)展開(kāi)定位空間有效載荷，并為其提供支撐。隨著人類太空活動(dòng)的日益頻繁，對(duì)空間伸展臂的需求將日益迫切。

然而，目前已有空間伸展臂的各位置橫截面形狀及面積恒定不變，較大程度上限制了其展開(kāi)支撐定位有效載荷的布置位置；同時(shí)現(xiàn)有伸展臂為了實(shí)現(xiàn)其重復(fù)折展鎖解功能，導(dǎo)致與其匹配的到位鎖定機(jī)構(gòu)頗為復(fù)雜，致使整個(gè)伸展臂系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，可靠性相應(yīng)降低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種變截面剪叉式伸展臂，該伸展臂的橫截面面積沿展開(kāi)方向線性遞減，當(dāng)有效載荷作用力沿伸展臂傳遞時(shí)與豎直方向成一夾角，從而有效避免根部應(yīng)力集中。

本發(fā)明包括伸展臂底座、驅(qū)動(dòng)滑塊、驅(qū)動(dòng)連桿、主驅(qū)動(dòng)塊、直線驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和m級(jí)變截面折展單元；m≥2，且為整數(shù)。

所述的伸展臂底座開(kāi)設(shè)有槽道；n個(gè)驅(qū)動(dòng)滑塊處于同一圓周上，均與槽道構(gòu)成滑動(dòng)副，且底部分別與一根驅(qū)動(dòng)連桿的頂部形成球副；n≥3，且為整數(shù)；所有驅(qū)動(dòng)連桿沿同一圓錐面均布，且底部均與主驅(qū)動(dòng)塊鉸接；所述的主驅(qū)動(dòng)塊與驅(qū)動(dòng)連接塊固連，驅(qū)動(dòng)連接塊通過(guò)直線驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)；所述的變截面折展單元包括n個(gè)剪叉單元、2n個(gè)折展滑塊和n個(gè)角塊；所述角塊的一個(gè)臂上設(shè)有銷軸，另一個(gè)臂開(kāi)設(shè)有銷孔，頂部設(shè)有剪桿連接塊；每個(gè)角塊的銷軸嵌入相鄰角塊的銷孔內(nèi)，構(gòu)成滑動(dòng)副；每個(gè)角塊的兩個(gè)臂底部分別與一個(gè)折展滑塊構(gòu)成滑動(dòng)副；n個(gè)剪叉單元形成正棱臺(tái)形，每個(gè)剪叉單元的頂部與同一滑動(dòng)方向上的兩個(gè)折展滑塊形成球副。第一級(jí)變截面折展單元中，每個(gè)剪叉單元的兩根剪叉桿底部與相鄰兩個(gè)驅(qū)動(dòng)滑塊的頂部鉸接；其余變截面折展單元的每個(gè)剪叉單元與前一級(jí)變截面折展單元對(duì)應(yīng)的兩個(gè)角塊的剪桿連接塊鉸接；驅(qū)動(dòng)滑塊、折展滑塊和剪桿連接塊的鉸接孔軸線與伸展臂底座頂面的夾角均為θ，θ∈（0o，60o］。

所述的第m級(jí)變截面折展單元也可不包含角塊，而是通過(guò)2n個(gè)折展滑塊均與支撐平臺(tái)構(gòu)成滑動(dòng)副。

所述的剪叉單元均包括相互鉸接的兩根剪叉桿。

所述的直線驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括絲杠螺母、滾珠絲杠和滑軌；所述的驅(qū)動(dòng)連接塊與絲杠螺母固連，并與滑軌構(gòu)成滑動(dòng)副；所述的滾珠絲杠通過(guò)軸承支承在機(jī)架上，滑軌與機(jī)架固連。

本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了伸展臂的變截面設(shè)計(jì)，伸展臂軸截面積沿展開(kāi)方向線性遞減，對(duì)有效載荷的展開(kāi)支撐定位更加靈活。當(dāng)有效載荷作用力沿伸展臂傳遞時(shí)與豎直方向成一夾角，從而有效避免了根部應(yīng)力集中。本發(fā)明可重復(fù)鎖解，且鎖解過(guò)程簡(jiǎn)單、可靠。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明展開(kāi)狀態(tài)的整體結(jié)構(gòu)立體圖；

圖2為本發(fā)明中伸展臂底座的結(jié)構(gòu)立體圖；

圖3為本發(fā)明中角塊的結(jié)構(gòu)立體圖；

圖4為本發(fā)明中一級(jí)滑塊的結(jié)構(gòu)立體圖；

圖5為本發(fā)明中驅(qū)動(dòng)滑塊的結(jié)構(gòu)立體圖；

圖6為本發(fā)明中直線驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)立體圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。

如圖1、2、3、4和5所示，變截面剪叉式伸展臂，包括伸展臂底座1、驅(qū)動(dòng)滑塊2、驅(qū)動(dòng)連桿3、主驅(qū)動(dòng)塊4、直線驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、變截面折展單元、二級(jí)剪叉單元、二級(jí)滑塊和支撐平臺(tái)9。

伸展臂底座1開(kāi)設(shè)有交叉設(shè)置的兩個(gè)槽道1-1，每個(gè)槽道1-1與兩個(gè)驅(qū)動(dòng)滑塊2構(gòu)成滑動(dòng)副；四個(gè)驅(qū)動(dòng)滑塊2處于同一圓周上，底部分別與一根驅(qū)動(dòng)連桿3的頂部形成球副；四根驅(qū)動(dòng)連桿3沿同一圓錐面均布，且底部均與主驅(qū)動(dòng)塊4鉸接；主驅(qū)動(dòng)塊4與驅(qū)動(dòng)連接塊5固連，驅(qū)動(dòng)連接塊5通過(guò)直線驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)；變截面折展單元包括一級(jí)剪叉單元、一級(jí)滑塊7和角塊8；角塊8的一個(gè)臂上設(shè)有銷軸8-1，另一個(gè)臂開(kāi)設(shè)有銷孔8-2，頂部設(shè)有剪桿連接塊8-3；四個(gè)角塊8形成矩形；每個(gè)角塊8的銷軸8-1嵌入相鄰角塊8的銷孔8-2內(nèi)，構(gòu)成滑動(dòng)副；每個(gè)角塊8的兩個(gè)臂底部分別與一個(gè)一級(jí)滑塊7構(gòu)成滑動(dòng)副；四個(gè)一級(jí)剪叉單元形成四棱臺(tái)形，每個(gè)一級(jí)剪叉單元的第一剪叉桿6-1和第二剪叉桿6-2底部與相鄰兩個(gè)驅(qū)動(dòng)滑塊2的頂部鉸接，頂部與同一滑動(dòng)方向上的兩個(gè)一級(jí)滑塊7形成球副；四個(gè)二級(jí)剪叉單元形成四棱臺(tái)形；每個(gè)二級(jí)剪叉單元的第一剪叉桿6-1和第二剪叉桿6-2底部與相鄰兩個(gè)角塊8的剪桿連接塊8-3鉸接，頂部分別與一個(gè)二級(jí)滑塊形成球副；所有二級(jí)滑塊均與支撐平臺(tái)9構(gòu)成滑動(dòng)副。

驅(qū)動(dòng)滑塊2、一級(jí)滑塊7、二級(jí)滑塊和剪桿連接塊8-3的鉸接孔軸線與伸展臂底座1頂面的夾角均為θ，θ∈（0o，60o］。