CN112460447A

CN112460447A - 一种大角度柔性支撑装置

Info

Publication number: CN112460447A
Application number: CN202011225481.8A
Authority: CN
Inventors: 刘鹏; 寇亚军; 孟建民; 全水峰
Original assignee: Tianjin Aerospace Electromechanical Equipment Research Institute
Current assignee: Tianjin Aerospace Electromechanical Equipment Research Institute
Priority date: 2020-11-05
Filing date: 2020-11-05
Publication date: 2021-03-09

Abstract

本发明提供了一种大角度柔性支撑装置，包括一号侧环、二号侧环和三角框架，一号侧环圆周内表面设有三个一号支撑组件，二号侧环圆周内表面设有三个二号支撑组件，三个一号支撑组件的一号滑动头通过三角框架连接至三个二号支撑组件的二号滑动头，实现一号侧环和二号侧环之间的连接。本发明具有无润滑、零部件组成少，散热好等优点，可以有效的对空间转动运动提供支撑作用。

Description

一种大角度柔性支撑装置

技术领域

本发明属于支撑装置领域，尤其是涉及一种大角度柔性支撑装置。

背景技术

随着航天技术的发展，越来越多的卫星上搭载了具有转动特性的有效载荷，这些有效载荷本身不具备运动功能，一般情况下，都是被安装在一个具有转动特性的工作平台上，这些转动平台带动有效载荷在一定的范围内进行运动，增大了有效载荷的覆盖范围，所以设计适用于复杂环境下的转动平台已经成为目前研究的重点方向。当前转动平台的设计支撑部件全部采用轴承类零部件，这类零部件可以很好的满足转动工作时的支撑作用，而且转动摩擦系数极低，但是这类零部件需要使用润滑剂进行润滑，考虑到转动平台在太空中的使用环境，这就给轴承类零部件的设计提出了巨大的挑战。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种大角度柔性支撑装置，克服了传统轴承类零部件需要润滑、散热的缺陷，同时可以为转动运动提供大角度的柔性支撑功能，满足转动平台的使用需求。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种大角度柔性支撑装置，包括一号侧环、二号侧环和三角框架，一号侧环圆周内表面设有三个一号支撑组件，二号侧环圆周内表面设有三个二号支撑组件，三个一号支撑组件的一号滑动头通过三角框架连接至三个二号支撑组件的二号滑动头，实现一号侧环和二号侧环之间的连接。

进一步的，一号侧环和二号侧环结构相同，一号侧环和二号侧环的圆周外表面均设有三个弧形凹槽，三个弧形凹槽之间形成三个分隔块，三个分隔块之间两两相距120°。

进一步的，一号支撑组件和二号支撑组件结构相同，一号支撑组件包括一号滑动头、一号活动叶片、一号固定叶片和一号弧形连接板，一号弧形连接板一侧通过一号固定连接板固定连接至一号侧环的圆周内表面，一号弧形连接板另一侧通过一号活动连接板连接至一号滑动头，一号滑动头与一号侧环的圆周内表面接触设置。

进一步的，一号活动叶片和一号固定叶片相隔的角度为60°。

进一步的，三个一号支撑组件两两之间间隔的角度为60°，一号侧轮的圆周内表面内的三个一号固定叶片分别与三个分隔块的位置一一对应。

进一步的，三个一号支撑组件的三个一号弧形连接板组合可形成一个正圆。

进一步的，三个一号支撑组件的三个一号滑动头均设有两个一号固定螺孔，三个二号支撑组件的三个二号滑动头均设有两个二号固定螺孔。

进一步的，三角框架呈等边三角形结构，三角框架的三个角分别与三个一号滑动头一一对应，三角框架的每个角均设有两个与两个二号固定螺孔相对应的双头螺栓，三个一号滑动头通过分别通过双头螺栓连接至三个二号滑动头，实现一号侧环、二号侧环和三角框架之间的连接。

进一步的，所述一号固定叶片、所述一号活动叶片、二号固定叶片和二号活动叶片的材质均为弹簧钢。

相对于现有技术，本发明所述的一种大角度柔性支撑装置具有以下优势：

(1)本发明一种大角度柔性支撑装置，利用弯曲机构的特性，结合挠性支撑原理，主要用于航天产品的空间应用，可以有效克服传统旋转支撑，比如滚珠轴承等需要润滑的缺陷，同时利用多叶片弯曲结构，在一定角度范围内代替轴承滚珠作用，形成摩擦系数低、支撑刚度大的柔性支撑装置。

(2)本发明一种大角度柔性支撑装置，采用弯曲机构的设计原理，同时加入了多可动叶片均布设计，大大增加了弯曲机构的工作范围，也就是旋转角度，克服了原有弯曲机构在设计时弯曲角度小的缺点，创新性的将弯曲机构应用到旋转支撑机构设计上，并且利用弯曲机构易变性的特点，提供了局部的减振性能，提高了装置的旋转定位精度。

(3)本发明一种大角度柔性支撑装置，不仅可以替代原有滚珠轴承等传统旋转支撑装置，而且这种新型装置具有一定的储能效应，一方面，可以使得装置的旋转输出力矩线性输出，保证装置在运行期间不出现跳动现象；另一方面，这种新型装置具有储备弹性势能的特点，可以使装置的初始位置不变，始终保持在某一固定位置，提供了较高的定位精度。

(4)本发明一种大角度柔性支撑装置，采用弹簧钢叶片均布设计，使得整体结构内部为镂空形状，这种设计可以很好的在装置高速运行时，有效进行散热，同时利于其镂空的间隙，观察其内部结构是否工作正常。

(5)本发明一种大角度柔性支撑装置，进行工作时，一号侧环和二号侧环进行相对旋转运动，从而带动可动叶片向不可动叶片靠近，使得装置在其可旋转运动的范围内，轴向旋转刚度逐渐变大，增加了装置使用时的安全性。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例所述的一种大角度柔性支撑装置示意图；

图2为本发明实施例所述的一种大角度柔性支撑装置爆炸图；

图3为本发明实施例所述的一种大角度柔性支撑装置工作状态示意图。

附图标记说明：

11、一号侧环；111、弧形凹槽；112、分隔块；12、二号侧环；13、三角框架；131、双头螺栓；14、一号支撑组件；141、一号滑动头；142、一号活动叶片；143、一号固定叶片；144、一号弧形连接板；145、一号固定螺孔；15、二号支撑组件。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

一种大角度柔性支撑装置，包括一号侧环11、二号侧环12和三角框架13，一号侧环11圆周内表面设有三个一号支撑组件14，二号侧环12圆周内表面设有三个二号支撑组件15，三个一号支撑组件14的一号滑动头141通过三角框架13连接至三个二号支撑组件15的二号滑动头，实现一号侧环11和二号侧环12之间的连接。

一号侧环11和二号侧环12结构相同，一号侧环11和二号侧环12的圆周外表面均设有三个弧形凹槽111，三个弧形凹槽111之间形成三个分隔块112，三个分隔块112之间两两相距120°，设置弧形凹槽111的目的是为了让一号侧环11和二号侧环12整体具有更高的刚性。

一号支撑组件14和二号支撑组件15结构相同，一号支撑组件14包括一号滑动头141、一号活动叶片142、一号固定叶片143和一号弧形连接板144，一号弧形连接板144一侧通过一号固定连接板固定连接至一号侧环11的圆周内表面，一号弧形连接板144另一侧通过一号活动连接板连接至一号滑动头141，一号滑动头141与一号侧环11的圆周内表面接触设置，一号滑动头141与一号侧环11的圆周内表面的接触面相契合，为弧形结构，圆周内表面的滑动面采用研磨工艺进行打磨，保证接触表面的光滑，降低摩擦系数，并且为了保证较好的支撑特性，接触滑动头105的接触面采用大贴合面设计，可以更方便的让一号滑动头141在一号侧环11内部发生位置的变化。

一号活动叶片142和一号固定叶片143相隔的角度为60°，三组一号支撑组件14包括三个一号活动叶片142和三个一号固定叶片143，上述的活动叶片和固定叶片两两相隔60°，均匀的分布在一号侧环11的圆周内表面，结构更加对称，采用弹簧钢叶片均布设计，使得整体结构内部为镂空形状，这种设计可以很好的在装置高速运行时，有效进行散热，同时利于其镂空的间隙，观察其内部结构是否工作正常。

三个一号支撑组件14两两之间间隔的角度为60°，一号侧轮的圆周内表面内的三个一号固定叶片143分别与三个分隔块112的位置一一对应。

三个一号支撑组件14的三个一号弧形连接板144组合可形成一个正圆，初始状态时，三个一号弧形连接板144是相互分离的，在工作状态下，三个一号弧形连接板144会逐渐向中心靠拢，最终三个一号弧形连接板144呈现闭合状态。

三个一号支撑组件14的三个一号滑动头141均设有两个一号固定螺孔145，三个二号支撑组件15的三个二号滑动头均设有两个二号固定螺孔，设置两个一号固定螺孔145和两个二号固定螺孔，是为了通过双头螺栓131进行固定连接时，增加整体装置的稳定性。

三角框架13呈等边三角形结构，三角框架13的三个角分别与三个一号滑动头141一一对应，三角框架13的每个角均设有两个与两个二号固定螺孔相对应的双头螺栓131，三个一号滑动头141通过分别通过双头螺栓131连接至三个二号滑动头，实现一号侧环11、二号侧环12和三角框架13之间的连接。

所述一号固定叶片143、所述一号活动叶片142、二号固定叶片和二号活动叶片的材质均为弹簧钢，利用弹簧钢的材质具有一定的挠性和储能效应，一方面，可以使得装置的旋转输出力矩线性输出，保证装置在运行期间不出现跳动现象；另一方面，这种新型装置具有储备弹性势能的特点，可以使装置的初始位置不变，始终保持在某一固定位置，提供了较高的定位精度。

一种大角度柔性支撑装置，工作原理，使用一种大角度柔性支撑装置进行作业时，一号侧环11与外部固定支撑连接，二号侧环12与支撑产品连接。当支撑产品旋转运动时，带动一号侧环11、二号侧环12进行相对旋转运动，从而使得活动叶片向固定叶片靠近，在这个过程中固定叶片推动三个一号弧形连接板144向中心靠拢，三个一号弧形连接板144之间的缝隙逐渐变小。当缝隙间隔为零时，到达了装置的最大旋转角度位置。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种大角度柔性支撑装置，其特征在于：包括一号侧环、二号侧环和三角框架，一号侧环圆周内表面设有三个一号支撑组件，二号侧环圆周内表面设有三个二号支撑组件，三个一号支撑组件的一号滑动头通过三角框架连接至三个二号支撑组件的二号滑动头，实现一号侧环和二号侧环之间的连接。

2.根据权利要求1所述的一种大角度柔性支撑装置，其特征在于：一号侧环和二号侧环结构相同，一号侧环和二号侧环的圆周外表面均设有三个弧形凹槽，三个弧形凹槽之间形成三个分隔块，三个分隔块之间两两相距120°。

3.根据权利要求1所述的一种大角度柔性支撑装置，其特征在于：一号支撑组件和二号支撑组件结构相同，一号支撑组件包括一号滑动头、一号活动叶片、一号固定叶片和一号弧形连接板，一号弧形连接板一侧通过一号固定连接板固定连接至一号侧环的圆周内表面，一号弧形连接板另一侧通过一号活动连接板连接至一号滑动头，一号滑动头与一号侧环的圆周内表面接触设置。

4.根据权利要求3所述的一种大角度柔性支撑装置，其特征在于：一号活动叶片和一号固定叶片相隔的角度为60°。

5.根据权利要求3所述的一种大角度柔性支撑装置，其特征在于：三个一号支撑组件两两之间间隔的角度为60°，一号侧轮的圆周内表面内的三个一号固定叶片分别与三个分隔块的位置一一对应。

6.根据权利要求3所述的一种大角度柔性支撑装置，其特征在于：三个一号支撑组件的三个一号弧形连接板组合可形成一个正圆。

7.根据权利要求3所述的一种大角度柔性支撑装置，其特征在于：三个一号支撑组件的三个一号滑动头均设有两个一号固定螺孔，三个二号支撑组件的三个二号滑动头均设有两个二号固定螺孔。

8.根据权利要求1所述的一种大角度柔性支撑装置，其特征在于：三角框架呈等边三角形结构，三角框架的三个角分别与三个一号滑动头一一对应，三角框架的每个角均设有两个与两个二号固定螺孔相对应的双头螺栓，三个一号滑动头通过分别通过双头螺栓连接至三个二号滑动头，实现一号侧环、二号侧环和三角框架之间的连接。

9.根据权利要求1所述的一种大角度柔性支撑装置，其特征在于：所述一号固定叶片、所述一号活动叶片、二号固定叶片和二号活动叶片的材质均为弹簧钢。