[發明專利]具有均勻力矩剛度的樞軸撓曲

有效

• 申請號: 201910972221.8
• 申請日: 2019-10-14
• 公開（公告）號: CN111102446B
• 公開（公告）日: 2022-09-30
• 發明（設計）人: A·A·拉扎羅
• 申請（專利權）人: 波音公司
• 主分類號: F16M11/10
• 分類號: F16M11/10;F16M11/18
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 董巍

橫梁撓曲樞軸組件包括具有第一弓形構件的第一殼體構件、具有第二弓形構件的第二殼體構件，其中第一弓形構件延伸到第二殼體構件中，并且第二弓形構件延伸到第一殼體構件中。第一梁、第二梁和第三梁在第一方向上延伸，并且第四梁和第五梁在第二方向上延伸，均固定到第一弓形構件和第二弓形構件。第一殼體構件和第二殼體構件的第一軸線、第二軸線和徑向軸線形成公共相交點。在第一方向上延伸的梁和在第二方向上延伸的梁的橫截面積的總和相等，從而在兩個方向上提供相等的線性剛度。圍繞第一軸線的總力矩剛度等于圍繞第二軸線的總力矩剛度。

技術領域

本公開涉及一種裝置，該裝置為機構提供支撐并且將圍繞軸線的有限旋轉傳遞至該機構，并且更具體地涉及一種橫梁撓曲樞軸組件，該橫梁撓曲樞軸組件在橫梁撓曲樞軸組件的兩個部分之間提供有限相對旋轉，其中撓曲梁構件連接該兩個部分。

背景技術

橫梁撓曲樞軸組件是固定并支撐機構并且將圍繞徑向旋轉軸線的明確限定的有限旋轉運動傳遞至機構的裝置。橫梁撓曲樞軸組件例如用于支撐機構，該機構在機構的整個有限旋轉過程中都需要精確指向。橫梁撓曲樞軸組件被配置成需要避免摩擦，從而在整個有限旋轉過程中獲得可靠且可重復的指向。撓曲梁構件連接橫梁撓曲樞軸組件的兩個部分(該兩個部分相對于彼此具有有限旋轉)，使得該兩個部分不被定位成彼此摩擦接觸，以便在可重復平面中提供所支撐機構的精確有限旋轉。

橫梁樞軸撓曲組件相對于撓曲梁在不同方向上具有不相等的力矩剛度，這例如在維持由橫梁撓曲樞軸組件支撐的機構的精確指向方面存在困難。例如，用于支撐機構懸臂負載的橫梁撓曲樞軸組件通常使用橫梁樞軸撓曲組件的較軟方向力矩剛度進行設計，這需要較大或較重的撓曲設計，這會降低精密跟蹤系統中的系統指向性能。需要為懸臂負載提供橫梁撓曲樞軸組件支撐，使得懸臂負載可用最佳尺寸的橫梁樞軸撓曲支撐，從而在給定質量和體積約束的情況下獲得最大的指向性能。

發明內容

橫梁撓曲樞軸組件的示例包括：第一殼體構件，其圍繞橫梁撓曲樞軸組件的徑向軸線延伸；以及第二殼體構件，其圍繞徑向軸線延伸，其中第二殼體構件定位成與第一殼體構件鄰近并且沿徑向軸線與第一殼體構件間隔開。第一殼體構件還包括沿第一殼體構件的第一內表面延伸的第一弓形構件。第一弓形構件從第一殼體構件延伸到第二殼體構件內、與第二殼體構件的第二內表面間隔開并沿第二殼體構件的第二內表面延伸。第二殼體構件包括沿第二殼體構件的第二內表面延伸的第二弓形構件，并且第二弓形構件從第二殼體構件延伸到第一殼體構件內，該第一殼體構件與第一殼體的第一內表面間隔開并沿第一殼體構件的第一內表面延伸。橫梁撓曲樞軸組件還包括在第一方向上延伸的第一梁，其中第一梁的第一端連接至第一弓形構件，并且第二端連接至第二弓形構件，并且其中橫梁撓曲樞軸組件的徑向軸線延伸穿過第一梁的中心軸線。第二梁在第一方向上延伸，其中第二梁的第一端連接至第一弓形構件，并且第二端連接至第二弓形構件，其中橫梁撓曲樞軸組件的徑向軸線延伸穿過第二梁的中心軸線，并且其中第二梁沿橫梁撓曲樞軸組件的徑向軸線與第一梁間隔開。第三梁在第一方向上延伸，其中第三梁的第一端連接至第一弓形構件，并且第二端連接至第二弓形構件，其中橫梁撓曲樞軸組件的徑向軸線延伸穿過第三梁的中心軸線，并且其中第三梁沿橫梁撓曲樞軸組件的徑向軸線與第二梁間隔開。第四梁在橫向于第一方向的第二方向上延伸，其中第四梁的第一端連接至第一弓形構件，并且第二端連接至第二弓形構件，其中橫梁撓曲樞軸組件的徑向軸線延伸穿過第四梁的中心軸線，并且其中第四梁定位于第一梁和第二梁之間。第五梁在第二方向上延伸，其中第五梁的第一端連接至第一弓形構件，并且第二端連接至第二弓形構件，其中橫梁撓曲樞軸組件的徑向軸線延伸穿過第五梁的中心軸線，并且其中第五梁定位于第二梁和第三梁之間，并且其中第一軸線定位成在第一方向上延伸穿過第二梁的中心軸線，該中心軸線與橫梁撓曲樞軸組件的徑向軸線相交，并且第二軸線定位成在第二方向上延伸，其中徑向軸線、第一軸線和第二軸線形成公共交點；第一梁的橫截面積、第二梁的橫截面積和第三梁的橫截面積的總和等于第四梁的橫截面積和第五梁的橫截面積的總和，這在第一方向上和第二方向上提供相等的線性剛度；并且對于第一梁、第二梁和第三梁中的每一個的橫截面積的圍繞第一軸線的面積力矩的總和，等于對于第四梁和第五梁中的每一個的橫截面積的圍繞第二軸線的面積力矩的總和，這提供圍繞第一軸線和第二軸線的相等的力矩剛度。