一种变几何桁架角度调节装置及调节方法与流程

本发明涉及一种航天器空间连接装置，具体涉及一种变几何桁架结构的空间角度调节装置。

背景技术：

1、目前，对于有角度调节需求的航天器载荷多采用铰链连接并辅以驱动电机进行单点驱动，针对结构和功能不同的载荷均需要设计专用的连接机构，连接刚度较小，无法相互通用，且单点失效后对其检修和更换十分不便。未来随着空间航天器向大型化、模块化等方向发展，现有角度调节及连接方式无法实现在轨快速组装和模块化应用，适用性不强。

技术实现思路

1、本发明目的在于提供一种变几何桁架结构的角度调节装置，以解决现有航天载荷角度调节方式不具备模块化应用且刚度较小，不适用于大型航天器结构在轨组装、维修、更换等技术问题。

2、本发明解决技术的方案是：一种变几何桁架角度调节装置，包括固定模块、驱动模块及连杆模块；

3、所述固定模块由三个连接座通过固定连杆连接构成等边三角形结构；所述驱动模块由三组驱动组件和三组丝杠组件连接形成三角形结构；固定模块通过固定长度的连杆模块与驱动模块连接，形成两固定模块相对驱动模块对称分布的桁架结构；所述驱动组件用于改变丝杠组件的长度，通过丝杠组件长度的改变，由所述连杆模块传递运动关系，从而改变两固定模块的相对位置和夹角。

4、优选的，所述驱动组件包括驱动上盖、驱动底板、齿轮架、主动支架、被动支架、主动齿轮、从动齿轮、主动内齿轮、被动内齿轮、驱动电机；

5、驱动上盖和驱动底板固定在齿轮架上，均设置接口，用于同连杆模块连接；主动齿轮和从动齿轮均为相同齿数直齿轮，二者相互啮合，分别通过主动齿轮轴和从动齿轮轴固定在齿轮架上；主动内齿轮与主动支架固定连接形成整体，通过轴承与齿轮架构成转动副；从动内齿轮与被动支架固定连接形成整体，通过轴承与齿轮架构成转动副，被动内齿轮与主动内齿轮齿数相同；主动齿轮与主动内齿轮啮合，从动齿轮与从动内齿轮啮合，从而在主动支架与被动支架间建立连接关系，丝杠组件的两端分别连接一个驱动组件的主动支架以及相邻驱动组件的被动支架；驱动电机作为改变丝杠组件长度的动力源与主动支架连接的丝杠组件连接。

6、优选的，所述驱动电机固定在驱动底板上，主动锥齿轮在驱动电机的带动下驱动从动锥齿轮,从动锥齿轮与丝杠组件中的丝杠固定并带动其转动。

7、优选的，所述驱动电机的输出轴、主动齿轮轴、从动齿轮轴相互平行，丝杠轴线与所述输出轴垂直。

8、优选的，从动内齿轮在临近主动齿轮位置去除内齿，使两者不产生干涉。

9、优选的，所述丝杠组件包括丝杠、丝杠螺母、丝杠套筒及遮光板；

10、丝杠一端通过轴承与主动支架形成转动副，并由轴套、轴承盖进行限位；丝杠另一端旋入丝杠螺母，丝杠套筒将丝杠螺母与相邻驱动组件的被动支架固定连接，主动支架上安装光感限位开关，遮光板与丝杠螺母固定，当丝杠螺母副收缩时遮光板插入光感限位开关，实现极限位置感知，避免丝杠收缩过位。

11、优选的，所述连接座提供接口用于对外连接需要调整角度的航天器载荷。

12、一种利用所述变几何桁架角度调节装置实现的角度调节方法，包括：

13、控制驱动电机输出转矩后，主动锥齿轮将扭矩通过与从动锥齿轮啮合传递给丝杠；丝杠的转动变换为丝杠螺母的轴向移动，从而使丝杠组件连接的两个驱动组件之间的距离增长或缩短，当丝杠螺母靠近驱动组件时，遮光板插入光感限位开关对极限位置进行感知，防止过限位；

14、驱动模块构成新三角形关系，在空间中将带动各连杆模块产生空间运动，固定模块随之改变空间位置，此时，两固定模块在空间中的相对角度得到调整；此时，驱动模块中的主动支架和被动支架之间的角度固定，齿轮架相对两丝杠组件无法产生转动，保证调节装置静止。

15、本发明调节方法包括：在驱动电机输出转矩后，主动锥齿轮将扭矩通过与从动锥齿轮啮合传递给丝杠；丝杠螺母因位置固定，将丝杠的转动变换为丝杠螺母的轴向移动，从而使丝杠组件连接的两个驱动组件之间的距离增长或缩短，当丝杠螺母靠近驱动组件时，遮光板插入光感限位开关对极限位置进行感知，防止过限位；三个驱动组件间的距离变化使驱动模块构成新三角形结构，任意两组丝杠组件间的夹角也随之改变；在驱动组件中，主动支架产生转动，通过主动内齿轮和主动齿轮的啮合，将转动传递给主动齿轮，同时从动齿轮被主动齿轮推动从而带动从动内齿轮和旋转，传动过程中，齿轮架相对于主动支架和从动支架角平分线位置保持不变；驱动模块构成新三角形关系，在空间中将带动各连杆模块产生空间运动，固定模块随之改变空间位置，此时，两固定模块在空间中的相对角度得到调整。

16、本发明与现有技术相比的有益效果是：

17、1.本发明主体结构主要以二力杆连接构成，承载能力更强；

18、2.本发明装置中各电机可协同运行也可顺序运行，满足不同功率调控需求；

19、3.本发明装置通过多个首尾串联可实现位移调节和角度调节的倍增。

技术特征：

1.一种变几何桁架角度调节装置，其特征在于：包括固定模块、驱动模块及连杆模块；

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述驱动组件包括驱动上盖、驱动底板、齿轮架、主动支架、被动支架、主动齿轮、从动齿轮、主动内齿轮、被动内齿轮、驱动电机；

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述驱动电机固定在驱动底板上，主动锥齿轮在驱动电机的带动下驱动从动锥齿轮,从动锥齿轮与丝杠组件中的丝杠固定并带动其转动。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于：所述驱动电机的输出轴、主动齿轮轴、从动齿轮轴相互平行，丝杠轴线与所述输出轴垂直。

5.根据权利要求3所述的装置，其特征在于：从动内齿轮在临近主动齿轮位置去除内齿，使两者不产生干涉。

6.根据权利要求3所述的装置，其特征在于：所述丝杠组件包括丝杠、丝杠螺母、丝杠套筒及遮光板；

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述连接座提供接口用于对外连接需要调整角度的航天器载荷。

8.一种利用权利要求6所述变几何桁架角度调节装置实现的角度调节方法，其特征在于包括：

技术总结本发明提供了一种变几何桁架角度调节装置及调节方法，所述的装置装置，包括固定模块、驱动模块及连杆模块；所述固定模块由三个连接座通过固定连杆连接构成等边三角形结构；所述驱动模块由三组驱动组件和三组丝杠组件连接形成三角形结构；固定模块通过固定长度的连杆模块与驱动模块连接，形成两固定模块相对驱动模块对称分布的桁架结构；所述驱动组件用于改变丝杠组件的长度，通过丝杠组件长度的改变，由所述连杆模块传递运动关系，从而改变两固定模块的相对位置和夹角。技术研发人员：李荣军,颜家勇,赵本华,曾如川,张利新,杨晶,刘鑫,杨东升,张盼受保护的技术使用者：北京卫星制造厂有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/27