[发明专利]一种基于弹簧和连杆机构的展开铰链减速机构

说明书

技术领域

本发明涉及一种展开铰链减速机构，具体涉及一种基于弹簧和连杆机构的展开铰链减速机构。

背景技术

展开铰链是一种被广泛用于空间展开机构的铰链机构，主要用于连接刚体部件(例如太阳能电池板和卫星天线)并完成展开动作，完成展开动作后，展开铰链可以自我锁定。展开铰链通常主要由以下部件组成：驱动源、公铰、母铰、铰链轴和锁定装置，其中公铰和母铰分别连接需要展开的部件，可以绕着铰链轴转动，为了增加刚度、减轻重量和增加可靠性，大部分展开铰链的驱动源为涡卷弹簧。空间展开机构在地面上时，涡卷弹簧靠自身弹性预先储存大量能量，当展开机构在太空中开始工作时，弹簧内储存的能量会在极短的时间内释放出来驱动母铰和母铰连接的部件展开。

这样的能量释放过程使得展开末端母铰的角速度和角加速度很大，导致锁定过程母铰母铰产生的冲击力矩很大，地面展开试验测得的冲击力矩可以达到约60Nm，在太空环境中，由于没有空气阻力和零重力环境，冲击力矩会大于60Nm，而且，很大的冲击力矩会造成强烈的有害振动，由于缺少阻力，振动会持续很长时间。冲击力矩和振动都会对铰链连接的刚体部件造成难以预计的损害，严重情况下，甚至会使部分部件遭到破坏而失效。

发明内容

本发明的目的是为了解决目前由涡卷弹簧驱动的展开铰链展开末端会产生很大的展开角速度，造成展开铰链锁定冲击的问题。进而提供一种基于弹簧和连杆机构的展开铰链减速机构。

本发明的技术方案是：一种基于弹簧和连杆机构的展开铰链减速机构包括铰链机构，所述铰链机构包括涡卷弹簧、转接杆、公铰、母铰、锁杆、压杆弹簧、限位钉、铰链轴、螺柱和两个铰链套筒，铰链轴套装在公铰的两耳孔内，两个铰链套筒套装在母铰上，母铰可转动套装在铰链轴上，且母铰位于公铰的两耳之间，螺柱竖直固定穿设在公铰的另外两耳孔内，压杆弹簧和锁杆均套装在螺柱内，锁杆搭设在公铰的凸起位置处，锁杆下端的公铰上设有限位钉，涡卷弹簧的内端套装在铰链轴的下端，转接杆竖直穿设在母铰上，涡卷弹簧的外端固定镶嵌在转接杆上，所述展开铰链减速机构还包括转接机构、增速机构、曲柄滑块机构和储能机构，所述转接机构包括转接头，转接头设置在公铰和母铰的上方，转接头的下端与铰链轴连接，转接杆的上端延伸穿过转接头，增速机构包括大齿轮轴、大齿轮、小齿轮轴、顶板、多个轴承和销轴，大齿轮轴的一端通过销轴与转接头的上端连接，大齿轮轴的另一端通过轴承和大齿轮轴上方的顶板连接，大齿轮通过平键安装在大齿轮轴上，小齿轮轴通过多个轴承连接并伸出顶板，且小齿轮轴的小齿轮与大齿轮相啮合，曲柄滑块机构包括曲柄、曲柄轴、摇杆、摇杆轴和滑块，曲柄通过方孔套装在伸出顶板上的小齿轮轴上，曲柄轴的一端与曲柄连接，曲柄轴的另一端与摇杆的一端连接，摇杆的另一端与摇杆轴连接，滑块穿在摇杆轴上，且滑块位于摇杆的下方，储能机构包括两个阻力弹簧、两个弹簧杆、两个弹簧片、弹簧筒和弹簧筒架，弹簧筒架通过螺栓固定在顶板上，弹簧筒固定安装在弹簧筒架上，两个阻力弹簧分别套装在两个弹簧杆上，两个弹簧杆分别位于弹簧筒内的两侧，且相互靠近的两个弹簧杆一侧各设有一个弹簧片，滑块位于弹簧筒内的两个弹簧杆之间。

本发明与现有技术相比具有以下效果：

1.本发明的基于弹簧和连杆机构的展开铰链减速部件，使得铰链在展开过程中，通过转接机构增速机构和曲柄滑块机构把一部分的能量传递到储能机构上，并使之储存在两个直弹簧内，在储存能量的过程中，储存能量的弹簧提供阻力矩，从而有效降低了铰链展开末端的角速度，进而降低了铰链的锁定冲击力，仿真结果表明，铰链的锁定冲击力可以降低50％以上；

2.本发明的基于阻力弹簧的低冲击展开铰链不影响原有铰链展开结果和锁定。

3.本发明结构简单，易于实现，由于采用的都是常见的零件，结构参数更加容易设计和控制，成本低廉。

附图说明

图1是图1是本发明的主视剖视图，图2是本发明上视图，图3是本发明下视图，图4是本发明的左视图，图5是本发明的轴测图。

具体实施方式