一种适用于深空巡视器移动的摇臂机构
阅读说明：本技术 一种适用于深空巡视器移动的摇臂机构 (Rocker mechanism suitable for deep space inspection device moving ) 是由 邓宇华 袁宝峰 盛聪 邹猛 柴洪友 刘雅芳 陈明 危清清 张泽洲 赵志军 于 2021-08-31 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种适用于深空巡视器移动的摇臂机构,安装在巡视器车体上,其包括第一摇臂本体、第二摇臂本体及第三摇臂本体,第一摇臂本体、第二摇臂本体及第三摇臂本体均为一体成型的空心方杆状结构,第一摇臂本体的一端侧面开设用于连接巡视器车体的第一驱动轴接口,另一端顶部开设用于连接转向轮组件的第一转向接口,第一驱动轴接口与第一转向接口的轴线垂直；第二摇臂本体的两端均开设第二法兰接口,第三摇臂本体的中部开设第三驱动轴接口,两端均开设第三转向接口,第三驱动轴接口与第三转向接口的轴向垂直,第二摇臂本体两端的第二法兰接口分别与第一驱动轴接口及第三驱动轴接口同轴连接,第三转向接口与巡视器车体的转向轮组件连接。(The invention discloses a rocker arm mechanism suitable for moving a deep-space inspection device, which is arranged on an inspection device vehicle body and comprises a first rocker arm body, a second rocker arm body and a third rocker arm body, wherein the first rocker arm body, the second rocker arm body and the third rocker arm body are all integrally formed hollow square rod-shaped structures, a first driving shaft interface used for connecting the inspection device vehicle body is arranged on the side surface of one end of the first rocker arm body, a first steering interface used for connecting a steering wheel assembly is arranged at the top of the other end of the first rocker arm body, and the first driving shaft interface is vertical to the axis of the first steering interface; the second flange interfaces are arranged at the two ends of the second rocker arm body, the third driving shaft interface is arranged in the middle of the third rocker arm body, the third steering interfaces are arranged at the two ends of the third rocker arm body, the third driving shaft interface is axially vertical to the third steering interface, the second flange interfaces at the two ends of the second rocker arm body are coaxially connected with the first driving shaft interface and the third driving shaft interface respectively, and the third steering interface is connected with a steering wheel assembly of the inspection tour device vehicle body.)
技术领域
本发明涉及一种深空巡视器移动系统部组件连接和传动技术领域，具体涉及一种适用于深空巡视器移动的摇臂机构。
背景技术
根据深空巡视器器特定任务需求，深空巡视器移动系统一般需要提供为巡视器提供越野、避障等的机动能力，相应能力被用来以适应被探测行星或卫星的坑块遍布和不同质地的地形。为移动系统提供接口和承载的相应摇臂结构需要适应被探测行星或卫星的高低温极端环境。执行深空任务的巡视器移动系统同样具有极端轻量化的需求。
现有的国内外巡视器比如“好奇号”等移动系统的摇臂结构一般是金属或复材臂杆，金属接头装配成型，摇臂结构将会因为金属构件和装配环节以及接头本身的构型限制大幅度增加重量，同时金属结构与复材杆件之间的装配环节存在精度实现工艺性差、粘接不可靠、不同种材料热匹配性差等缺点。综上，需要一种合理的摇臂结构来适应当前我国深空巡视器对移动机构的轻质、高刚度、大承载、高精度、大温差适应的要求。
因此，如何提供一种轻质、高刚度、大承载、高精度、大温差适应的适用于深空巡视器移动的摇臂机构是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种适用于深空巡视器移动的摇臂机构，结构简单，可靠性强。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种适用于深空巡视器移动的摇臂机构，安装在巡视器车体上，其包括第一摇臂本体、第二摇臂本体及第三摇臂本体，所述第一摇臂本体、第二摇臂本体及第三摇臂本体均两两成组且分别连接在所述巡视器车体的两侧，所述第一摇臂本体、第二摇臂本体及第三摇臂本体均为一体成型的空心方杆状结构，其的内部空间用于安置移动系统及电机导线组件，所述第一摇臂本体的一端侧面开设用于连接巡视器车体的第一驱动轴接口，另一端顶部开设用于连接转向轮组件的第一转向接口，所述第一驱动轴接口与第一转向接口的轴线垂直；所述第二摇臂本体的两端均开设第二法兰接口，所述第三摇臂本体的中部开设第三驱动轴接口，两端均开设第三转向接口，所述第三驱动轴接口与第三转向接口的轴向垂直，所述第二摇臂本体两端的第二法兰接口分别与第一驱动轴接口及第三驱动轴接口同轴连接，所述第三转向接口与巡视器车体的转向轮组件连接。
本发明的有益效果是：第一摇臂本体、第二摇臂本体及第三摇臂本体按照要求设计为一体成型的空心方杆结构，可以减轻摇臂自身的重量，也能为电机导线组件及移动系统的安装提供容置空间，第一摇臂本体、第二摇臂本体及第三摇臂本体的整体构型呈现为一体化设计，所有的接口均由杆件两端或者中段杆件壁面提供；第三驱动轴接口与第三转向接口的轴向垂直，适应臂杆承载安装及转向轮组件安装的灵活性，摇臂本体的一体化结构最大限度地减少了连接环节，减轻了结构重量，同时减少了构件之间因为极端温差造成的热膨胀系数不匹配的变形和热应力问题。
优选的，所述第一摇臂本体的壁厚尺寸对应第一驱动轴接口朝向第一转向接口方向逐渐减小。所述第三摇臂本体的壁厚尺寸由中间向两端逐渐减小。
优选的，所述第一摇臂本体上的第一转向接口一端相对巡视器车体向外弯折一定角度以适应转向轮组件的空间包络要求。
优选的，所述第一摇臂本体的两端均设有便于第一驱动轴接口及第一转向接口打孔开设的凸缘加强部；所述第二摇臂本体的两端均设有便于第二法兰接口开设的凸缘加强部；所述第三摇臂本体的中部及两端均设有便于第三驱动轴接口及第三转向接口开设的凸缘加强部。
优选的，所述第一转向接口及第三转向接口处均可安装转向法兰，转向法兰内安装转向电机，转向电机的输出轴与车轮组件的曲轴连接带动车轮转向。
优选的，所述第一摇臂本体、第二摇臂本体及第三摇臂本体均通过碳纤维复合材料按照预定的铺层方式成型，且铺层方式为[±45/03]n[±45/03/±45/03/±45/]。
附图说明
图1为本发明一种适用于深空巡视器移动的摇臂机构的装配图；
图2为本发明一种适用于深空巡视器移动的摇臂机构的结构图。
1第一摇臂本体、2第二摇臂本体、3第三摇臂本体、4巡视器车体、5第一驱动轴接口、6第一转向接口、7第三驱动轴接口、8第三转向接口、9转向轮组件。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参阅本发明附图1至2，根据本发明实施例一种适用于深空巡视器移动的摇臂机构，安装在巡视器车体4上，其包括第一摇臂本体1、第二摇臂本体2及第三摇臂本体3，第一摇臂本体1、第二摇臂本体2及第三摇臂本体3均两两成组且分别连接在巡视器车体4的两侧，第一摇臂本体1、第二摇臂本体2及第三摇臂本体3均为一体成型的空心方杆状结构，其的内部空间用于安置移动系统及电机导线组件，第一摇臂本体1的一端侧面开设用于连接巡视器车体的第一驱动轴接口5，另一端顶部开设用于连接转向轮组件9的第一转向接口6，第一驱动轴接口5与第一转向接口6的轴线垂直；第二摇臂本体2的两端均开设第二法兰接口，第三摇臂本体3的中部开设第三驱动轴接口7，两端均开设第三转向接口8，第三驱动轴接口7与第三转向接口8的轴向垂直，第二摇臂本体2两端的第二法兰接口分别与第一驱动轴接口及第三驱动轴接口同轴连接，第三转向接口8与巡视器车体的转向轮组件9连接。
在一些具体实施例中，第一摇臂本体1的壁厚尺寸对应第一驱动轴接口朝向第一转向接口方向逐渐减小。第三摇臂本体3的壁厚尺寸由中间向两端逐渐减小，厚度的尺寸变化依据结构的所需强度设计，在保证结构稳定使用的前提下减少用料，节省资源。
在另一些实施例中，第一摇臂本体1上的第一转向接口一端相对巡视器车体向外弯折一定角度以适应转向轮组件的空间包络要求，通过弯折一定角度留出转向轮组件的安装空间，优化整体移动系统的越野通过性。
在另一些具体实施例中，第一摇臂本体1的两端均设有便于第一驱动轴接口及第一转向接口打孔开设的凸缘加强部；第二摇臂本体2的两端均设有便于第二法兰接口开设的凸缘加强部；第三摇臂本体3的中部及两端均设有便于第三驱动轴接口及第三转向接口开设的凸缘加强部，凸缘加强部便于开设预定位置处的接口，保证接口处的结构强度要求，延长摇臂机构的使用寿命。
具体的，接口处为直径100mm左右开孔，开孔大小实际根据电机接口尺寸确定，此开孔实际成为了方便芯模清除工具进入和操作的通道。
在其他一些实施例中，第一转向接口6及第三转向接口8处均可安装转向法兰，转向法兰内安装转向电机，转向电机的输出轴与车轮组件的曲轴连接带动车轮转向。在传动时，电机转轴固连齿轮或扁轴，通过与摇臂固连的齿轮或者扁轴套进行高精度啮合传动。
具体的，允许局部粘贴衬垫以保证两个壁面的精确距离，便于双侧定位安装驱动电机，并在法兰的局部粘贴钢丝螺套，以保证局部螺钉连接可靠。
摇臂本体的两侧壁提供安装衬垫及局部衬垫碳纤维轴套，通过螺栓固定，提高局部衬垫碳纤维轴套的装配精度，具体的为保证承载可靠，局部衬垫碳纤维轴套将单向载荷传递为摇臂双法兰承载，通过局部粘贴金属齿轮或扁轴套，在提高臂杆局部强度的同时，保证了臂杆接口的高精度传动连接；通过粘贴局部平垫为移动系统的转角传感器提供了高精度接口。
在另一些具体实施例中，第一摇臂本体1、第二摇臂本体2及第三摇臂本体3均通过碳纤维复合材料按照预定的铺层方式成型，且铺层方式为[±45/03]n[±45/03/±45/03/±45/]。既确保了尽可能多的0°层，保证摇臂本体性能，又确保了铺层形式的厚度可变性，同时还保证了在各种变厚度铺层中，壁厚始终为内外对称，减小了工艺成型变形，确保了壁杆成型的高精度。
具体的，n代表左侧括号内铺层的重复次数，与n后面括号内铺层共同构成了壁面的整体厚度，通过改变n的方式来实现摇臂长度方向的壁厚变化，整体铺层都能保证壁厚内外铺层均和壁厚中性面对称，比如[±45/03]1[±45/03/±45/03/±45/]就是从左向右也就是从内到外都是关于中性面对称的。并且无论n为多少，从整体铺层都能保证壁厚内外铺层均和壁厚中性面对称，极大限度地减小了工艺过程中因纤维角度原因带来摇臂的扭转变形。
本发明相比于现有技术具有如下有益效果：
所述的摇臂结构，综合采用轻量化选材、一体化成型、变截面、变壁厚等手段，极大减轻了结构重量；通过整体为闭合薄壁杆件，实现了巡视载荷带来的各个空间方向的大弯矩载荷承载；实现破坏载荷最大为715.65N.m/0.474kg的承载能力。
所述的摇臂结构使用高模碳纤维，提供了摇臂结构在狭窄车体包络空间工作的高刚度，确保了移动系统工作过程不与其他间隙较小的构件发生干涉；
所述的摇臂结构使用一体化结构，并大面积使用碳纤维，避免了大温差的情况下构件之间产生热应力；摇臂结构只在局部接口处使用小尺寸金属衬垫及法兰粘贴，提供了臂杆接口的高精度，极大降低了传递驱动载荷或车轮载荷的连接间隙。
对于实施例公开的装置和使用方法而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
- 上一篇：一种医用注射器针头装配设备
- 下一篇：三轴调姿的单驱动器磁流体调姿机构