一種太陽帆板驅動機構用小型減速器組件的製作方法
2023-07-07 09:05:41 1
專利名稱：一種太陽帆板驅動機構用小型減速器組件的製作方法
技術領域：
本發明屬於太空飛行器控制和結構技術領域，特別涉及一種用於衛星太陽帆板驅動機 構的小型減速器組件。
背景技術：
太陽帆板驅動機構是長壽命三軸穩定衛星必不可少的重要部件，主要功能是支撐 並驅動太陽電池陣對日定向，並將太陽電池陣獲得的能源和電信號傳輸到星體內。由於無 法備份，太陽帆板驅動機構是星上少數的單點故障源之一，一旦失效將會直接導致整星喪 失全部能源而失效。太陽帆板驅動機構的驅動功能由電機及減速器實現。由於衛星能源的需求和軌道設計的需要，太陽翼的轉動慣量越來越大，對太陽帆 板驅動機構的驅動力矩和長壽命的需求也越來越高，輸出力矩由INm以上逐步提高到IONm 以上，壽命提高到低軌道5 8年，而對小體積、輕重量和低功耗的要求更加嚴格。國內外空間產品的減速器設計種類較多，如直齒輪、諧波齒輪、行星齒輪、鋼帶、蝸 輪蝸杆等。根據太陽帆板驅動機構的需求，多採用單級、多級直齒輪驅動或諧波齒輪驅動。 直齒輪驅動的主要缺點是每一級減速比小，轉動環節多、體積大，現有直齒輪減速的驅動組 件最大驅動力矩不超過6Nm。諧波齒輪雖然力矩較大，但重量大，結構布局複雜，其主要缺點 是齒輪分布在驅動機構的旋轉軸線上，佔用了寶貴的中心軸線空間，致使驅動機構結構布 局困難。
發明內容
本發明的技術解決問題是，克服現有技術的不足，提供一種結構簡單、緊湊、具有 較強的驅動能力、不佔用軸線空間的太陽帆板驅動機構減速器組件。本發明的技術解決方案是一種太陽帆板驅動機構用小型減速器組件，包括步進 電機、諧波齒輪、小齒輪和大齒輪；諧波齒輪的固定部分安裝在步進電機的殼體上，步進電 機輸出軸與諧波齒輪的輸入軸連接；諧波齒輪的輸出端連接小齒輪；小齒輪與大齒輪齧 合；大齒輪與太陽帆板驅動機構的輸出軸系同軸安裝。所述諧波齒輪包括剛輪、波發生器、柔輪、軸系和外殼，採用剛輪固定、波發生器輸 入、柔輪輸出的工作模式，柔輪與輸出軸一體加工。所述諧波齒輪內部各摩擦副表面塗覆MAC潤滑油脂。所述諧波齒輪的減速比為100 1。所述小齒輪與大齒輪的減速比為5. 5 1。本發明與現有技術相比的有益效果是(1)本發明的減速器組件由4個部分組成，簡單可靠，可實現太陽帆板驅動機構的 大減速比、大力矩輸出、輕重量設計。本發明的減速比可達到550 1，輸出力矩超過20Nm， 重量不超過700g。減速器組件可以安裝在小衛星帆板驅動機構、高軌道帆板驅動機構上，使 用靈活，適應性好，滿足了太陽帆板驅動機構的大力矩使用需求。
(2)本發明的減速器組件的諧波齒輪與大齒輪採用偏置布置，安裝在驅動機構的 輸出軸繫上，讓出了寶貴的旋轉軸線附近空間，大大簡化了太陽帆板驅動機構的結構布局 設計，使其使用更加靈活，適應能力強，可應用於各類型太陽帆板驅動機構、天線驅動機構、 電推進調節機構、低速掃描機構等多種指向機構。(3)本發明的帆板驅動機構減速器組件採用模塊化設計，電機與諧波齒輪的一體 化組件可以單獨使用，能滿足大、中、小、微型等多種型號、多種軌道衛星對太陽帆板驅動機 構的使用需求。現有的驅動組件無法適用於微型帆板驅動機構。(4)本發明的減速器組件採用MAC油脂潤滑，轉動壽命長，輸出轉動圈數可達IO6 量級，能夠滿足長壽命帆板驅動機構的轉動圈數需求。
圖1為本發明連接結構示意圖；圖2為本發明諧波齒輪組件示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明做進一步說明。如圖1所示，為本發明的減速器組件，包括步進電機1、諧波齒輪2、小齒輪3和大 齒輪4，5為太陽帆板驅動機構輸出軸。步進電機1在下，通過4個螺釘安裝在太陽帆板驅動機構的固定部分、負責驅動減 速器連續轉動。諧波齒輪2的固定部分安裝在步進電機1的殼體上，步進電機1輸出軸與 諧波齒輪2的輸入軸連接；諧波齒輪2的輸出端連接小齒輪3，小齒輪3與大齒輪4嚙合， 大齒輪4與太陽帆板驅動機構的輸出軸5同軸安裝。這樣，形成步進電機1、諧波齒輪組2 和大齒輪4偏置安裝的布局形式，讓出了太陽帆板旋轉軸線附近空間，簡化了太陽帆板驅 動機構的結構布局設計。本發明中，步進電機1為驅動源，諧波齒輪2為第一級減速。本實施例中，減速比 為100 1。諧波齒輪2的輸出端連接小齒輪3，小齒輪3與大齒輪4嚙合，為第二級減速。 本實施例中，減速比為5.5 1。本實施例中，步進電機1型號為J36BH ；諧波齒輪2的型號為XB20機型；大齒輪4 為中空結構。如圖2所示，為本發明的諧波齒輪2，包括剛輪2-1、波發生器2-2、柔輪2_3、軸系 2-4和外殼2-5。諧波齒輪2採用剛輪2-1固定、波發生器2-2輸入、柔輪2_3輸出的工作 模式，柔輪2-3與輸出軸2-4 —體加工。諧波齒輪2的剛輪2-1固定在步進電機1的外殼端面上，步進電機1的輸出軸連 接諧波齒輪2的波發生器2-2，諧波齒輪2的柔輪2-3由諧波齒輪軸系2-4支撐，作為一級 減速的輸出軸，軸端採用鍵連接和螺接共同固定小齒輪3。諧波齒輪的外部由外殼2-5支撐 和保護。諧波齒輪2中，剛輪2-1齒面、柔輪2-3齒面、與波發生器2_2接觸的內表面、波發 生器2-2的軸承、諧波齒輪軸系2-4的軸承等摩擦副表面塗覆MAC潤滑油脂。這樣可以提 高齒輪的轉動壽命，其輸出轉動圈數可達IO6量級，能夠滿足長壽命帆板驅動機構的轉動圈數需求。本發明的工作過程是步進電機1轉動，帶動諧波齒輪2的波發生器2-2轉動，通 過諧波齒輪2減速，帶動小齒輪3轉動，通過直齒輪的二級減速，帶動太陽帆板驅動機構輸 出軸5旋轉，完成驅動功能，實現對太陽電池陣驅動跟蹤太陽的功能。本實施例的減速比達到550 1，輸出力矩超過20Nm，重量不超過700g。該減速器 組件可以安裝在小衛星帆板驅動機構、高軌道帆板驅動機構上，使用靈活，適應性好，滿足 了太陽帆板驅動機構的大力矩使用需求。當然，對本發明的各組成部件、位置關係及連接方式在不改變其功能的情況下，進 行的等效變換或替代，也落入本發明的保護範圍。本發明說明書中未作詳細描述的內容屬本領域技術人員的公知技術。
權利要求
1.一種太陽帆板驅動機構用小型減速器組件，其特徵在於包括步進電機(1)、諧波 齒輪O)、小齒輪C3)和大齒輪；諧波齒輪O)的固定部分安裝在步進電機(1)的殼體 上，步進電機⑴輸出軸與諧波齒輪⑵的輸入軸連接；諧波齒輪⑵的輸出端連接小齒輪 ⑶；小齒輪⑶與大齒輪⑷嚙合；大齒輪⑷與太陽帆板驅動機構的輸出軸系同軸安裝。
2.根據權利要求1的一種太陽帆板驅動機構用小型減速器組件，其特徵在於所述諧 波齒輪( 包括剛輪0-1)、波發生器0-2)、柔輪0-3)、軸系(2-4)和外殼0-5)；所述諧 波齒輪( 採用剛輪固定、波發生器(2- 輸入、柔輪(2- 輸出的工作模式，柔輪 (2-3)與輸出軸(2-4) —體加工。
3.根據權利要求1或2的一種太陽帆板驅動機構用小型減速器組件，其特徵在於所 述諧波齒輪內部各摩擦副表面塗覆MAC潤滑油脂。
4.根據權利要求1或2的一種太陽帆板驅動機構用小型減速器組件，其特徵在於所 述諧波齒輪的減速比為100 1。
5.根據權利要求1或2的一種太陽帆板驅動機構用小型減速器組件，其特徵在於所 述小齒輪(3)與大齒輪的減速比為5. 5 1。
全文摘要
本發明公開了一種太陽帆板驅動機構用小型減速器組件，包括步進電機(1)、諧波齒輪(2)、小齒輪(3)和大齒輪(4)；步進電機(1)輸出軸與諧波齒輪(2)的輸入軸連接；諧波齒輪(2)的輸出端連接小齒輪(3)；小齒輪(3)與大齒輪(4)嚙合；大齒輪(4)與太陽帆板驅動機構的輸出軸系同軸安裝。本發明的減速器組件組成簡單可靠，可實現太陽帆板驅動機構的大減速比、大力矩輸出和輕重量。同時，步進電機(1)、諧波齒輪(2)和大齒輪(4)採用偏置布置，讓出了寶貴的旋轉軸線附近空間，大大簡化了太陽帆板驅動機構的結構布局設計，使其使用更加靈活，適應能力強。
文檔編號F16H1/28GK102141117SQ20101062215
公開日2011年8月3日 申請日期2010年12月27日 優先權日2010年12月27日
發明者於國慶, 劉磊, 張可, 張猛, 張紅, 高星 申請人:北京控制工程研究所