一种太阳能帆板指向定位机构

技术领域

本发明涉及指向定位机构，特别涉及一种太阳能帆板指向定位机构。

背景技术

近年来，微小卫星发展迅速，不仅发射数量逐年递增，而且有效载荷也越来越大，其对能源的需求也逐渐加大。微小卫星的能源一般由太阳能帆板提供，早期的太阳能帆板相对卫星本体一般是固定不动的，随着卫星的发展，出现了太阳能帆板指向(驱动)机构。太阳能帆板指向机构可以使太阳能帆板法线与太阳光线重合，提高电源输出功率。现有的太阳能帆板指向机构一般只具有一个自由度，通过考核的具有两个自由度的太阳能帆板指向机构很少，而一个自由度的帆板指向机构不能适应复杂的工作模式，所以研究具有两个自由度的太阳能帆板指向机构具有十分重要的意义。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种太阳能帆板指向定位机构，该机构具有两个自由度，不仅可以使太阳能帆板适应复杂的工作模式，而且具有体积小、质量轻，驱动指数高的特点。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种太阳能帆板指向定位机构，包括支撑座、旋转驱动机构Ⅰ、旋转驱动机构Ⅱ、齿轮箱及安装板，其中齿轮箱的两侧分别设有右连接轴和左连接轴，右连接轴和左连接轴与支撑座转动连接；齿轮箱的顶部设有摆轴，安装板与摆轴转动连接，安装板用于安装太阳能帆板；

旋转驱动机构Ⅰ和旋转驱动机构Ⅱ设置于支撑座的两侧，且分别与右连接轴和左连接轴连接；当旋转驱动机构Ⅰ和旋转驱动机构Ⅱ同向等速驱动时，太阳能帆板进行俯仰动作；当旋转驱动机构Ⅰ和旋转驱动机构Ⅱ反向等速驱动时，太阳能帆板进行旋转，实现定位功能。

所述齿轮箱包括上锥齿轮、右锥齿轮、左锥齿轮及旋转轴，其中右锥齿轮和左锥齿轮可转动地设置于旋转轴的两端；

所述右连接轴和所述左连接轴同轴设置于旋转轴的两侧，所述右连接轴与右锥齿轮固定连接，所述左连接轴与左锥齿轮固定连接；

所述摆轴与旋转轴垂直连接，且可同步转动；所述上锥齿轮可转动地设置于所述摆轴上，且与右锥齿轮和左锥齿轮啮合；

所述安装板与所述上锥齿轮固定连接。

所述右锥齿轮通过轴承c与所述旋转轴连接，所述左锥齿轮通过轴承f与所述旋转轴连接，轴承c和轴承f通过套设于所述旋转轴上的两个轴套轴向限位。

所述上锥齿轮通过轴承d和轴承e与所述摆轴连接，轴承d和轴承e通过上轴套轴向限位。

所述摆轴上沿径向设有轴孔，所述旋转轴穿过该轴孔且通过键与所述摆轴连接。

所述齿轮箱还包括前齿轮罩和后齿轮罩；所述前齿轮罩和后齿轮罩连接形成齿轮容置腔；所述上锥齿轮、右锥齿轮、左锥齿轮及旋转轴容置于齿轮容置腔内。

所述旋转驱动机构Ⅰ和所述旋转驱动机构Ⅱ结构相同，均包括大带轮、小带轮、皮带及电机，其中电机设置于所述支撑座上且输出端与小带轮连接，大带轮设置于所述右连接轴或所述左连接轴上，且通过皮带与小带轮传动连接。

所述大带轮通过轴挡圈轴向限位。

所述支撑座包括底板及设置于底板两端的左支撑板和右支撑板；所述左连接轴通过轴承a与左支撑板连接，轴承a的外侧设有左轴承端盖，左轴承端盖与所述左支撑板连接；

所述右连接轴通过轴承b与右支撑板连接，轴承b的外侧设有右轴承端盖，右轴承端盖与右支撑板连接。

所述左支撑板和所述右支撑板上均设有减重孔。

本发明的优点与积极效果为：

1.本发明通过带传动驱动锥齿轮旋转，实现定位和俯仰功能，结构可靠，噪音小，可靠性高；

2.本发明通过带传动，维护保养方便，不引入污染源，保持平台洁净；

3.本发明采用精密电机和齿轮，指向定位精度高；

4.本发明结构紧凑巧妙，重量轻，控制简单，功耗小，包络尺寸小。

附图说明

图1为本发明一种太阳能帆板指向定位机构的轴测图；

图2为本发明一种太阳能帆板指向定位机构的右视图；

图3为本发明中齿轮箱内部结构的等轴测图；

图4为本发明中齿轮箱内部结构的正视图；

图5为图4的右视图；

图6为本发明中齿轮箱内部结构无锥齿轮的正视图；

图7为本发明中齿轮箱无摆轴的结构示意图；

图8为本发明中齿轮箱无摆轴的剖视图；

图9为本发明一种太阳能帆板指向定位机构的安装示意图。

其中：1为底板，2为右电机，3为减重孔，4为左支撑板，5为前齿轮罩，6为连接槽，7为螺钉，8为安装螺纹孔，9为安装板，10为右大带轮，11为右皮带，12为右小带轮，13为工艺孔，14为安装孔，15为右侧轴挡圈，16为后齿轮罩，17为右支撑板，18为星体连接螺钉，19为工艺开孔，20为轴承a，21为左大带轮，22为左轴承端盖，23为上轴套，24为上锥齿轮，25为轴承b，26为右锥齿轮，27为摆轴，28为左锥齿轮，29为左侧轴挡圈，30为右轴承端盖，31为右连接轴，32为右垫片，33为左垫片，34为左连接轴，35为固定螺钉，36为螺纹孔，37为轴套，38为轴承c，39为轴承d，40为轴承e，41为轴承f，42为右键槽，43为旋转轴，44为左键槽，45为键，46为右卡簧，47为左卡簧，48为左皮带，49为左小带轮，50为左电机，60为支撑座，65为旋转驱动机构Ⅰ，70为旋转驱动机构Ⅱ，75为齿轮箱，A为指向定位机构，B为太阳能帆板，C为星体。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。

如图1-2所示，本发明提供的一种太阳能帆板指向定位机构，包括支撑座60、旋转驱动机构Ⅰ65、旋转驱动机构Ⅱ70、齿轮箱75及安装板9，其中齿轮箱75的两侧分别设有右连接轴31和左连接轴34，右连接轴31和左连接轴34与支撑座60转动连接；齿轮箱75的顶部设有摆轴27，安装板9与摆轴27转动连接，安装板9用于安装太阳能帆板；旋转驱动机构Ⅰ65和旋转驱动机构Ⅱ70设置于支撑座60的两侧，且分别与右连接轴31和左连接轴34连接；当旋转驱动机构Ⅰ65和旋转驱动机构Ⅱ70同向等速驱动时，太阳能帆板进行俯仰动作；当旋转驱动机构Ⅰ65和旋转驱动机构Ⅱ70反向等速驱动时，太阳能帆板进行旋转，实现定位功能。

本发明的实施例中，支撑座60包括底板1及设置于底板1两端的左支撑板4和右支撑板17；左连接轴34通过轴承a20与左支撑板4连接，轴承a20的外侧设有左轴承端盖22，左轴承端盖22与左支撑板4连接；右连接轴31通过轴承b25与右支撑板17连接，轴承b25的外侧设有右轴承端盖30，右轴承端盖30与右支撑板17连接。轴承a20通过左卡簧47轴向限位，轴承b25通过右卡簧46轴向限位，如图7-8所示。

进一步地，左支撑板4和右支撑板17通过星体连接螺钉18与星体实现连接固定，左支撑板4和右支撑板17上均设有减重孔3和工艺开孔19，实现减重。

如图3-8所示，齿轮箱75包括上锥齿轮24、右锥齿轮26、左锥齿轮28及旋转轴43，其中右锥齿轮26和左锥齿轮28可转动地设置于旋转轴43的两端；右连接轴31和左连接轴34同轴设置于旋转轴43的两侧，右连接轴31与右锥齿轮26固定连接，左连接轴34与左锥齿轮28固定连接；摆轴27与旋转轴43垂直连接，且可同步转动；上锥齿轮24可转动地设置于摆轴27上，且与右锥齿轮26和左锥齿轮28啮合；安装板9通过固定螺钉35与上锥齿轮24固定连接。

进一步地，如图6-8所示，右锥齿轮26通过轴承c38与旋转轴43连接，左锥齿轮28通过轴承f41与旋转轴43连接，轴承c38和轴承f41通过套设于旋转轴43上的两个轴套37轴向限位。上锥齿轮24通过轴承d39和轴承e40与摆轴27连接，轴承d39和轴承e40通过套设于摆轴27上的上轴套23轴向限位，轴承d39和轴承e40能实现上锥齿轮24的良好旋转，完成定位功能。

进一步地，如图6-7所示，摆轴27上沿径向设有轴孔，旋转轴43穿过该轴孔且通过键45与摆轴27连接。上锥齿轮24上开有圆周孔与安装板9相连。

如图1-2所示，在上述实施例的基础上，齿轮箱75还包括前齿轮罩5和后齿轮罩16；前齿轮罩5和后齿轮罩16连接形成齿轮容置腔；上锥齿轮24、右锥齿轮26、左锥齿轮28及旋转轴43容置于齿轮容置腔内。

如图1-2所示，本发明的实施例中，旋转驱动机构Ⅰ65和旋转驱动机构Ⅱ70结构相同，均包括大带轮、小带轮、皮带及电机，其中电机设置于支撑座60的底板1上且输出端与小带轮连接，大带轮设置于右连接轴31或左连接轴34上，且通过皮带与小带轮传动连接，大带轮通过轴挡圈轴向限位。

具体地，旋转驱动机构Ⅰ65包括右大带轮10、右皮带11、右小带轮12及右电机2，其中右大带轮10与右连接轴31上的右键槽42通过键连接，右大带轮10通过连接在右连接轴31端部的右侧轴挡圈15轴向限位。右小带轮12连接在右电机2的输出端，且通过右皮带11与右大带轮10传动连接。右电机2驱动右小带轮12转动，右小带轮12通过右皮带11带动右大带轮10转动，从而带动右连接轴31及右锥齿轮26转动。

具体地，旋转驱动机构Ⅱ70包括左大带轮21、左皮带48、左小带轮49及左电机50，其中左大带轮21与左连接轴34上的左键槽44通过键连接，左大带轮21通过连接在左连接轴34端部的左侧轴挡圈29轴向限位。左小带轮49设置于左电机50的输出端，且通过左皮带48与左大带轮21传动连接，左电机50和右电机2交叉安装在底板1上。左电机50驱动左小带轮49转动，左小带轮49通过左皮带48带动左大带轮21转动，从而带动左连接轴34及左锥齿轮28转动。当左锥齿轮28和右锥齿轮26同向等速转动时，带动上锥齿轮24摆动，实现俯仰功能。当左锥齿轮28和右锥齿轮26异向等速转动时，带动上锥齿轮24自转，实现定位功能。

本发明提供的一种太阳能帆板指向定位机构的工作原理为：

如图9所示，本发明提供的一种太阳能帆板指向定位机构，该指向定位机构A安装在星体C的一端，该指向定位机构A的上端两侧与太阳能帆板B相连。两个电机分别与机构左右两侧的小带轮相连，小带轮通过皮带与两侧的大带轮相连，大带轮分别与两个锥齿轮相连。该指向定位机构A采用俯仰-方位机构构型，并且俯仰轴（旋转轴43）与方位轴（摆轴27）交叉，俯仰轴上有两个锥齿轮，方位轴上有一个锥齿轮；当俯仰轴上的两个锥齿轮同向等速转动时，带动上锥齿轮摆动，实现俯仰功能。当俯仰轴上的两个锥齿轮异向等速转动时，带动上部锥齿轮自转，实现定位功能。

本发明具有两个自由度，不仅可以使太阳能帆板适应复杂的工作模式，而且具有体积小、质量轻，驱动指数高的特点。

以上所述仅为本发明的实施方式，并非用于限定本发明的保护范围。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、扩展等，均包含在本发明的保护范围内。