一種具有角度定位和鎖定功能的磁流變鉸鏈復(fù)合裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于磁流變材料的應(yīng)用技術(shù)及機械定位與鎖定技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及磁流變液/膠泥、連接鉸鏈及鎖定定位裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]無源一次展開機構(gòu)是現(xiàn)階段太陽能帆板陣列的主要展開手段，一般是以扭轉(zhuǎn)彈簧為展開驅(qū)動，相鄰的太陽能帆板、連接架及衛(wèi)星本體之間采用鉸鏈進行連接，同時利用繩索聯(lián)動裝置對各部件的運動進行同步，帆板陣列通過壓緊機構(gòu)收攏折疊于星體側(cè)壁上，扭轉(zhuǎn)彈簧安裝在鉸鏈內(nèi)。展開時，利用火工釋放裝置斷開預(yù)緊繩索，帆板就在預(yù)緊扭簧的驅(qū)動下展開成一個平面。相對于有源展開機構(gòu)，其結(jié)構(gòu)簡單，質(zhì)量輕，可靠性高。但因為是靠預(yù)緊扭轉(zhuǎn)彈簧提供展開驅(qū)動力，考慮到扭簧的展開過程扭矩是逐漸減小的，為了保證展開的可靠性，驅(qū)動扭簧的靜力矩裕度必須大于1，故在展開末端會有較多的剩余能量，其中部分能量轉(zhuǎn)化為沖擊載荷，所以，需要考慮采用一定技術(shù)抑制該沖擊。另一方面，需要考慮相鄰連接裝置間(星體與連接架、連接架與帆板、帆板與帆板)在特定展開角度的定位和鎖定技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]基于上述問題，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種具有角度定位和鎖定功能的磁流變鉸鏈復(fù)合裝置，該裝置是可控的具有抗鎖定沖擊的連接鉸鏈，同時具有定位(特定角度，如90°、180° )和展開鎖定(轉(zhuǎn)動方向的鎖定)的功能。
[0004]本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的:
一種具有角度定位和鎖定功能的磁流變鉸鏈復(fù)合裝置，其包括基于磁流變液的旋轉(zhuǎn)緩沖裝置、連接鉸鏈、鎖定定位機構(gòu)及絕對角度檢測機構(gòu)。
[0005]所述基于磁流變液的旋轉(zhuǎn)緩沖裝置包括磁流變液、旋轉(zhuǎn)主軸、內(nèi)筒、勵磁線圈和外筒。外筒和內(nèi)筒分別與上端的鎖定端側(cè)面板及下端的傳感器端側(cè)面板螺紋緊固連接，勵磁線圈繞置于內(nèi)筒外側(cè)的安裝槽中，磁流變液裝于內(nèi)筒中。旋轉(zhuǎn)主軸穿過內(nèi)筒中心，分別通過滾動軸承及O型密封圈與鎖定端側(cè)面板及傳感器端側(cè)面板連接，在內(nèi)筒中的旋轉(zhuǎn)主軸上對稱設(shè)置有兩片葉片，所述內(nèi)筒內(nèi)壁上對稱設(shè)置有兩片擋片，擋片控制旋轉(zhuǎn)主軸葉片的最大旋轉(zhuǎn)角度不超過目標旋轉(zhuǎn)角度；相鄰葉片和擋片之間形成一個液體腔，腔體里面充滿磁流變液。
[0006]所述鎖定定位機構(gòu)包括鎖定裝置運動導(dǎo)槽、鎖定裝置支撐架、預(yù)緊彈簧、鎖定銷、鎖定孔和所述鎖定端側(cè)面板；鎖定裝置支撐架通過定位鍵槽安裝在旋轉(zhuǎn)主軸上，預(yù)緊彈簧及鎖定銷自由放置于鎖定裝置支撐架的柱形孔中；在所述鎖定端側(cè)面板上有鎖定裝置運動導(dǎo)槽，鎖定裝置運動導(dǎo)槽的末端有鎖定孔；所述鎖定銷在預(yù)緊彈簧的推動及柱形孔的約束下，旋轉(zhuǎn)主軸旋轉(zhuǎn)過程中鎖定銷保持與鎖定運動導(dǎo)槽底面接觸，并在運動到鎖定孔位置實現(xiàn)鎖定。
[0007]所述絕對角度檢測機構(gòu)包括由發(fā)光器件、準直透鏡/透鏡組、參考光柵、光強接收裝置組成的角度傳感器裝置、以及圓盤光柵、圓盤光柵安裝基座和所述傳感器端側(cè)面板；所述度傳感器裝置中的發(fā)光器件、準直透鏡/透鏡組、參考光柵和光強接收裝置均固定安裝于傳感器端側(cè)面板上，圓盤光柵固定安裝于圓盤光柵安裝基座上，圓盤光柵安裝基座通過定位鍵槽安裝在旋轉(zhuǎn)主軸上，在旋轉(zhuǎn)主軸旋轉(zhuǎn)運動中與之在旋轉(zhuǎn)方向上保持一致，有相同的旋轉(zhuǎn)角度。所述發(fā)光器件與參考光柵的刻線、圓盤光柵的刻線及光強接收裝置位于同一條軸線上。
[0008]所述連接鉸鏈包括衛(wèi)星連接板和太陽能帆板連接架連接板，衛(wèi)星連接板與外筒采用緊固螺釘連接固定，太陽能帆板連接架連接板與旋轉(zhuǎn)主軸連接固定。
[0009]本發(fā)明的基于磁流變液的旋轉(zhuǎn)緩沖裝置通過旋轉(zhuǎn)主軸在充滿磁流變液的缸筒內(nèi)轉(zhuǎn)動，推動磁流變液在所述旋轉(zhuǎn)主軸和所述內(nèi)筒間及所述外筒和所述主軸間的空隙流動，在所述線圈未通電時(即無磁場環(huán)境下)所述磁流變液類似于普通的黏性油液，呈現(xiàn)出牛頓流體的特性，而在磁場下其表觀黏度急劇增大，為非牛頓體，呈現(xiàn)出類固體的特性且該過程是連續(xù)可逆變化的。故當所述線圈通電后，缸筒內(nèi)將充滿沿缸筒軸向的磁場，此時由于所述旋轉(zhuǎn)主軸的推動作用下產(chǎn)生垂直于軸向的周向運動，即所述磁流變液的流動方向與磁場方向垂直，根據(jù)相關(guān)理論，該條件下可以產(chǎn)生最大化的磁流變效應(yīng)。因此，可以通過改變勵磁線圈中電流的方式來改變裝置的阻尼特性，從而抑制可能的結(jié)構(gòu)振動，如在可展開太陽能帆板陣列中，到位鎖定階段迅速衰減鎖定沖擊，并可在展開鎖定后的服役階段抑制由外界環(huán)境引起的帆板間振動。
[0010]本發(fā)明的鎖定定位機構(gòu)對特定展開角度進行定位，鎖定支撐架隨旋轉(zhuǎn)主軸，鎖定銷沿鎖定運動導(dǎo)槽的運動，當旋轉(zhuǎn)到特定角度(如90度、180度)時，恰好對應(yīng)于在鎖定導(dǎo)槽中設(shè)置的鎖定孔，此時所述鎖定銷在預(yù)緊彈簧的作用下進入鎖定孔內(nèi)，從而實現(xiàn)到位鎖定。
[0011]本發(fā)明的絕對角度檢測機構(gòu)實時監(jiān)測展開角度，由于圓盤光柵與旋轉(zhuǎn)主軸同步旋轉(zhuǎn)，發(fā)光器件(如發(fā)光二極管)發(fā)出的光經(jīng)準直透鏡/透鏡組轉(zhuǎn)換成平行光，然后通過參考光柵與圓盤光柵，最后由光強接收裝置等檢測并輸出相應(yīng)脈沖信號，從而得到當前的旋轉(zhuǎn)角度/角速度。
[0012]可見，本發(fā)明用在太陽能帆板陣列中，可以在展開太陽能帆板到位鎖定階段時迅速衰減鎖定沖擊，并可在展開鎖定后的服役階段抑制由外界環(huán)境引起的帆板間振動，并且在相鄰連接裝置間(星體與連接架、連接架與帆板、帆板與帆板)在特定展開角度實現(xiàn)定位和鎖定。
[0013]該裝置可以在太陽能帆板陣列中應(yīng)用，還可作為空間折展機構(gòu)復(fù)合鉸鏈的通用裝置。
【附圖說明】
[0014]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的詳細描述，其中:
圖1是磁流變液的鉸鏈復(fù)合裝置中的總體結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是圖1所示結(jié)構(gòu)的剖面展開視圖；
圖3是磁流變液的鉸鏈復(fù)合裝置中缸筒的相關(guān)結(jié)構(gòu)剖視圖；
圖4是磁流變液的鉸鏈復(fù)合裝置中的到位鎖定裝置結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5是磁流變液的鉸鏈復(fù)合裝置中的角度/角速度監(jiān)測裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
圖6是展開鎖定狀態(tài)的磁流變鉸鏈結(jié)構(gòu)示意圖；
圖7是折疊狀態(tài)的磁流變鉸鏈結(jié)構(gòu)示意圖；
圖8是磁流變鉸鏈復(fù)合裝置在實施例星載太陽能帆板系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)布置示意圖。
[0015]圖中，旋轉(zhuǎn)主軸-1、鎖定裝置運動導(dǎo)槽_2、鎖定裝置支撐架-3、預(yù)緊彈簧-4、鎖定銷_5、鎖定孔_6、勵磁線圈-7、磁流變液_8、0型密封圈_9、發(fā)光器件-10、準直透鏡/透鏡組-11、參考光柵-12、光強接收裝置-13、圓盤光柵-14、鎖定裝置安裝鍵槽-15、鎖定端側(cè)面板-16、外筒-17、內(nèi)筒-18、傳感器端側(cè)面板-19、圓盤光柵安裝基座-20、緊固螺釘-21、滾動軸承_22、U形連接板_23、Τ形連接板-24、太陽能帆板一 _25、板間連接鉸鏈一 -26、太陽能帆板三-27、連接架與帆板間的連接鉸鏈一-28、衛(wèi)星本體-29、連接架二-30、連接架與帆板間連接鉸鏈-31、板間連接鉸鏈三-32、板間連接鉸鏈四-33、太陽能帆板六-34、太陽能帆板五-35、太陽能帆板四-36、磁流變鉸鏈復(fù)合裝置二 -37、磁流變鉸鏈復(fù)合裝置一 -38、連接架一 -39、板間連接鉸鏈二 -40、太陽能帆板二 -41。
【具體實施方式】
[0016]以下將結(jié)合附圖，對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行詳細的描述；應(yīng)當理解，優(yōu)選實施例僅為了說明本發(fā)明，而不是為了限制本發(fā)明的保護范圍。
[0017]參見圖1和圖2，鉸鏈復(fù)合裝置包括基于磁流變液的旋轉(zhuǎn)緩沖裝置、連接鉸鏈、鎖定定位機構(gòu)及絕對角度檢測機構(gòu)，具有角度定位和鎖定功能和磁流變阻尼緩沖功能。
[0018]參見圖3，基于磁流變液的旋轉(zhuǎn)緩沖裝置由磁流變液8、旋轉(zhuǎn)主軸1、內(nèi)筒18、勵磁線圈7和外筒17等組成。
[0019]參見圖4，鎖定定位機構(gòu)由鎖定裝置運動導(dǎo)槽2、鎖定裝置支撐架3、預(yù)緊彈簧4、鎖定銷5、鎖定孔6和所述鎖定端側(cè)面板16等組成。
[0020]參見圖5，絕對角度檢測機構(gòu)由發(fā)光器件10、準直透鏡/透鏡組11、參考光柵12、光強接收裝置13、圓盤光柵14、圓盤光柵安