[发明专利]一种基于麦克纳姆轮的两自由度套筒式展开机构

说明书

一种基于麦克纳姆轮的两自由度套筒式展开机构，包括内套筒、外套筒、2N组麦克纳姆轮驱动机构；2N组麦克纳姆轮驱动机构沿内套筒的周向均匀分布在内套筒和外套筒之间；2N组麦克纳姆轮驱动机构位于同一圆面上，位于同一直径两端的两个麦克纳姆轮驱动机构中的麦克纳姆轮旋向相同，相邻的麦克纳姆轮旋向不同；当位于同一直径两端的两个麦克纳姆轮转向相同且相邻的麦克纳姆轮转向不同时，实现内套筒沿外套筒中心轴线的平移运动；当所有麦克纳姆轮转向相同时，实现内套筒绕外套筒中心轴线旋转运动。本发明引入麦克纳姆轮作为套筒式展开机构动力源，用一种机构实现套筒的展开和旋转两种运动。

技术领域

本发明涉及一种两自由度套筒式展开机构，属于机械领域。

背景技术

目前，大口径光学载荷受阳光直射问题非常突出，阳光直射一方面导致温度场变化大影响光机结构性能，另一方面引入杂散光及热辐射，尤其是对微光通道和红外成像通道造成干扰，导致系统在轨可工作时段大为缩减，无法实现连续观测和监视。因此就需要遮光罩遮挡阳光，一般遮光罩前端具有一定倾角，在轨运行过程中，太阳入射方向成周期性变化，需要倾角方向随着太阳入射角方向变化，传统方案需要星体频繁调整姿态，这就导致了星体消耗燃料多，姿态稳定时间长，有效成相时间短。传统的刚性遮光罩已经不能满足载荷对发射包络和质量的需求，迫切需要在大收纳比、可旋转上出现突破性进展。

目前，可展开可旋转的遮光罩方案大都通过两套不同的机构分别实现遮光罩的旋转和展开功能，机构旋转需借助大口径轴承，机构组成复杂，重量高，可靠性差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：本发明基于麦克纳姆轮全方位移动特性，提出了一种基于麦克纳姆轮的两自由度套筒式展开机构，作为新型的可展开可旋转的相机遮光罩。相比传统相机遮光罩(不可旋转)，具有可展开可旋转的优点，且系统均采用成熟通用的组件产品和结构件，易于工程实现，为航天器天相机遮光罩设计提供了一种新的思路。本发明解决了需要通过整星调姿避免阳光直射、杂散光及热辐射，使航天器只需旋转遮光罩即可实现相机避光，能够提高相机性能、延长相机有效成像时间。

本发明所采用的技术方案是：一种基于麦克纳姆轮的两自由度套筒式展开机构，包括内套筒、外套筒、2N组麦克纳姆轮驱动机构，N为正整数；2N组麦克纳姆轮驱动机构沿内套筒的周向均匀分布在内套筒和外套筒之间；2N组麦克纳姆轮驱动机构位于同一圆面上，位于同一直径两端的两个麦克纳姆轮驱动机构中的麦克纳姆轮旋向相同，相邻的麦克纳姆轮旋向不同；当位于同一直径两端的两个麦克纳姆轮转向相同且相邻的麦克纳姆轮转向不同时，实现内套筒沿外套筒中心轴线的平移运动；当所有麦克纳姆轮转向相同时，实现内套筒绕外套筒中心轴线旋转运动。

麦克纳姆轮驱动机构包括驱动电机、活动板、驱动电机支架、联轴器、滚动轴承、固定板、麦克纳姆轮、直线轴承、导向杆、预紧弹簧；

固定板为方形框架结构，内套筒上沿周向设置若干麦克纳姆轮驱动机构安装孔，固定板安装在内套筒内壁上且位于麦克纳姆轮驱动机构安装孔处，固定板与内套筒内壁之间形成安装空间；

驱动电机通过驱动电机支架安装在活动板上，麦克纳姆轮的转动轴两端通过滚动轴承和轴承座安装在活动板上；驱动电机输出轴通过联轴器与麦克纳姆轮的转动轴相连，驱动麦克纳姆轮运动；各导向杆通过直线轴承安装在活动板四角，活动板通过导向杆安装在固定板内，活动板沿导向杆做直线运动；预紧弹簧安装在各导向杆上，位于活动板底面和固定板之间，麦克纳姆轮从麦克纳姆轮驱动机构安装孔中伸出，预紧弹簧将麦克纳姆轮压在外套筒的内壁上。

麦克纳姆轮驱动机构还包括支撑球、球座，滚动轴承的轴承座上分别设置球座，球座顶端安装支撑球，球座从麦克纳姆轮驱动机构安装孔中伸出，预紧弹簧将支撑球压在外套筒的内壁上。

内套筒包括底部铝合金支撑框和上部套筒，上部套筒材料为遮光黑色聚酰亚胺材料。