一种可盘卷的主动伸展臂驱动模块

本发明属于空间展开机构领域，具体地说是一种可盘卷的主动伸展臂驱动模块。

背景技术：

1、随着航天事业的发展，大口径、多波段、高增益天线的研究受到了广泛的关注。薄膜结构作为一种新兴航天结构，其具有面积大、质量轻、易于收展等优点，在航天任务中具有广阔的应用前景。薄膜结构是一类以薄膜为有效载荷载体，通过充气或张拉成形的航天结构形式。薄膜结构可通过折叠或卷曲方式收拢，在轨可自主展开。由于薄膜天线很大程度上要受到展开面积、展开形式、发射质量等问题的限制，为了提高薄膜天线的收纳性能，提出了由碳纤维复合材料(简称“cfrp”)薄壁杆组作为薄膜天线的支撑构件。cfrp由于高强度、高耐热性、抗热冲击性、低热膨胀系数、热容量小、比重小、优秀的抗腐蚀与辐射性能因而被广泛应用于航天领域中。cfrp薄壁杆组容纳在伸展机构中，通过杆组的伸展使薄膜逐渐展开；但现有的cfrp薄壁杆组伸展机构体积过大，不满足薄膜天线的小体积、高收拢性能的要求。

技术实现思路

1、针对现有cfrp薄壁杆组伸展机构存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种可盘卷的主动伸展臂驱动模块。

2、本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

3、本发明包括壳体及分别安装于壳体内的卷轴、cfrp伸展臂、电机、主动齿轮轴、从动导向轴和传动装置，其中壳体内分为卷轴舱、齿轮舱及电机舱，所述卷轴转动安装于卷轴舱中，所述电机舱内安装有电机，所述传动装置容置于齿轮舱内，所述电机下方的电机舱中转动安装有主动齿轮轴，所述主动齿轮轴与电机之间设有安装于电机舱中的从动导向轴，所述主动齿轮轴贯穿电机舱至齿轮舱，所述电机的输出端通过传动装置与主动齿轮轴上的齿轮相连；所述cfrp伸展臂卷绕在卷轴上，所述cfrp伸展臂的一端与卷轴固接，所述cfrp伸展臂的另一端经主动齿轮轴与从动导向轴之间穿过后由壳体上开设的伸展臂出口伸出；所述电机通过传动装置驱动主动齿轮轴旋转，进而带动所述cfrp伸展臂进行伸展。

4、其中：所述齿轮舱及电机舱位于卷轴舱一侧的左右两端，所述齿轮舱与电机舱相连通，且所述齿轮舱及电机舱的下部分别与卷轴舱相连通。

5、所述卷轴的两端直径大于中间段直径，所述卷轴的中间段分为与两端固接或为一体结构的中间段主体以及卷轴压板，所述cfrp伸展臂的一端固定在卷轴压板与中间段主体之间，然后再缠绕在卷轴的中间段上。

6、所述中间段主体内部穿设有转动轴，所述转动轴的两端分别与壳体的左右两端转动连接；所述转动轴、卷轴压板及中间段主体上均开设有通孔，通过插入所述通孔中的卷轴安装螺栓实现转动轴、卷轴压板及中间段主体的连接固定。

7、所述主动齿轮轴为纺锤型，所述从动导向轴为腰鼓型，且所述主动齿轮轴与从动导向轴具有相同的弧度，所述cfrp伸展臂的另一端由主动齿轮轴与从动导向轴具有相同弧度的部分之间穿过。

8、所述伸展臂出口上方的壳体上开设有保持架安装孔，所述保持架安装孔的外侧设有保持架安装螺栓，所述保持架安装螺栓贯穿保持架安装孔后与从动导向轴保持架的一端相连，所述从动导向轴保持架的另一端通过铆钉与从动导向轴连接。

9、所述传动装置包括主动齿轮及从动齿轮，所述电机的输出端贯穿电机舱至齿轮舱，并与所述主动齿轮相连，所述从动齿轮转动安装于电机舱与齿轮舱之间的隔板上，且所述从动齿轮分别与主动齿轮及主动齿轮轴上的齿轮啮合传动。

10、所述卷轴舱的内壁上沿圆周方向均匀设有多个凸台。

11、所述壳体左右两端的外端面上分别安装有转动架，所述转动架上开设有限位槽，所述限位槽的下方设有转动架支撑轴。

12、所述壳体的左端为能够拆装的左端盖，所述左端盖与壳体的左端部分封闭，露出所述电机对应的部分；所述壳体的右端面对应齿轮舱的位置开口，并在开口处设有盖板，所述盖板与壳体固接。

13、本发明的优点与积极效果为：

14、1.本发明通过对壳体开设的多个舱室，使各个组件有独立的工作空间，而每个舱室又相互联通，又使各组件相互配合，使驱动模块更为紧凑，大大缩减了驱动模块的体积。

15、2.本发明通过在壳体的内部设置多个凸台，可有效减小cfrp伸展臂与壳体内壁的摩擦，同时防止cfrp伸展臂出现鼓包。

技术特征：

1.一种可盘卷的主动伸展臂驱动模块，其特征在于：包括壳体及分别安装于壳体内的卷轴(4)、cfrp伸展臂(7)、电机(8)、主动齿轮轴(9)、从动导向轴(11)和传动装置，其中壳体(2)内分为卷轴舱(201)、齿轮舱(202)及电机舱(203)，所述卷轴(4)转动安装于卷轴舱(201)中，所述电机舱(203)内安装有电机(8)，所述传动装置容置于齿轮舱(202)内，所述电机(8)下方的电机舱(203)中转动安装有主动齿轮轴(9)，所述主动齿轮轴(9)与电机(8)之间设有安装于电机舱(203)中的从动导向轴(11)，所述主动齿轮轴(9)贯穿电机舱(203)至齿轮舱(202)，所述电机(8)的输出端通过传动装置与主动齿轮轴(9)上的齿轮相连；所述cfrp伸展臂(7)卷绕在卷轴(4)上，所述cfrp伸展臂(7)的一端与卷轴(4)固接，所述cfrp伸展臂(7)的另一端经主动齿轮轴(9)与从动导向轴(11)之间穿过后由壳体(2)上开设的伸展臂出口(205)伸出；所述电机(8)通过传动装置驱动主动齿轮轴(9)旋转，进而带动所述cfrp伸展臂(7)进行伸展。

2.根据权利要求1所述可盘卷的主动伸展臂驱动模块，其特征在于：所述齿轮舱(202)及电机舱(203)位于卷轴舱(201)一侧的左右两端，所述齿轮舱(202)与电机舱(203)相连通，且所述齿轮舱(202)及电机舱(203)的下部分别与卷轴舱(201)相连通。

3.根据权利要求1所述可盘卷的主动伸展臂驱动模块，其特征在于：所述卷轴(4)的两端直径大于中间段直径，所述卷轴(4)的中间段分为与两端固接或为一体结构的中间段主体以及卷轴压板(5)，所述cfrp伸展臂(7)的一端固定在卷轴压板(5)与中间段主体之间，然后再缠绕在卷轴(4)的中间段上。

4.根据权利要求3所述可盘卷的主动伸展臂驱动模块，其特征在于：所述中间段主体内部穿设有转动轴(3)，所述转动轴(3)的两端分别与壳体(2)的左右两端转动连接；所述转动轴(3)、卷轴压板(5)及中间段主体上均开设有通孔，通过插入所述通孔中的卷轴安装螺栓(19)实现转动轴(3)、卷轴压板(5)及中间段主体的连接固定。

5.根据权利要求1所述可盘卷的主动伸展臂驱动模块，其特征在于：所述主动齿轮轴(9)为纺锤型，所述从动导向轴(11)为腰鼓型，且所述主动齿轮轴(9)与从动导向轴(11)具有相同的弧度，所述cfrp伸展臂(7)的另一端由主动齿轮轴(9)与从动导向轴(11)具有相同弧度的部分之间穿过。

6.根据权利要求1所述可盘卷的主动伸展臂驱动模块，其特征在于：所述伸展臂出口(205)上方的壳体(2)上开设有保持架安装孔(16)，所述保持架安装孔(16)的外侧设有保持架安装螺栓(17)，所述保持架安装螺栓(17)贯穿保持架安装孔(16)后与从动导向轴保持架(10)的一端相连，所述从动导向轴保持架(10)的另一端通过铆钉(12)与从动导向轴(11)连接。

7.根据权利要求1所述可盘卷的主动伸展臂驱动模块，其特征在于：所述传动装置包括主动齿轮(14)及从动齿轮(15)，所述电机(8)的输出端贯穿电机舱(203)至齿轮舱(202)，并与所述主动齿轮(14)相连，所述从动齿轮(15)转动安装于电机舱(203)与齿轮舱(202)之间的隔板上，且所述从动齿轮(15)分别与主动齿轮(14)及主动齿轮轴(9)上的齿轮啮合传动。

8.根据权利要求1所述可盘卷的主动伸展臂驱动模块，其特征在于：所述卷轴舱(201)的内壁上沿圆周方向均匀设有多个凸台(204)。

9.根据权利要求1所述可盘卷的主动伸展臂驱动模块，其特征在于：所述壳体(2)左右两端的外端面上分别安装有转动架(6)，所述转动架(6)上开设有限位槽(21)，所述限位槽(21)的下方设有转动架支撑轴(20)。

10.根据权利要求1所述可盘卷的主动伸展臂驱动模块，其特征在于：所述壳体(2)的左端为能够拆装的左端盖(1)，所述左端盖(1)与壳体(2)的左端部分封闭，露出所述电机(8)对应的部分；所述壳体(2)的右端面对应齿轮舱(202)的位置开口，并在开口处设有盖板(13)，所述盖板(13)与壳体(2)固接。

技术总结本发明属于空间展开机构领域，具体地说是一种可盘卷的主动伸展臂驱动模块，卷轴转动安装于卷轴舱中，电机舱内安装有电机，传动装置容置于齿轮舱内，电机下方转动安装有主动齿轮轴，主动齿轮轴与电机之间设有从动导向轴，主动齿轮轴贯穿电机舱至齿轮舱，电机的输出端通过传动装置与主动齿轮轴上的齿轮相连；CFRP伸展臂卷绕在卷轴上，CFRP伸展臂的一端与卷轴固接、另一端经主动齿轮轴与从动导向轴之间穿过后由壳体上开设的伸展臂出口伸出；通过外接的驱动器控制电机转动，将电机输出的转矩通过传动装置传递到主动齿轮轴，带动主动齿轮轴转动，从而使得CFRP伸展臂伸展。本发明具有结构简单、质量小、收缩展开比大和稳定性高等优点。技术研发人员：刘金国,王共羊,薛智慧,闫明受保护的技术使用者：中国科学院沈阳自动化研究所技术研发日：技术公布日：2024/4/22