适用于哑铃型卫星结构体中部的太阳帆板二维驱动转台的制作方法

本发明属于机械结构传动装置，涉及一种适用于哑铃型卫星结构体中部的太阳帆板二维驱动转台，简称“二维转台”。

背景技术：

1、二维转台是小卫星实现太阳能电池板对日定向功能的执行机构。二维转台通过精确的、稳定的伺服控制，带动太阳能电池阵进行两维对日跟踪，最大化提高太阳能电池阵热电转化效率，保证卫星能源供给，是卫星的重要组成部分。在航天领域，目前常见的太阳帆板驱动机构主要以单轴形式存在，也有少量的双轴驱动结构。但上述太阳帆板驱动机构功能单一，主要作用是对日定向，驱动机构本身并不承担卫星结构功能。本文所述二维驱动转台采用位于卫星中部的布局方案。一方面，二维转台通过上下端面连接上下星体，使卫星呈哑铃状整体，并作为卫星主承力部件使卫星保持整体强度、刚性；另一方面，二维转台通过高精度驱动控制带动两侧太阳能电池阵完成对日定向。

2、二维转台在卫星上属于单点设备，且工作在太空环境中，处于低气压、失重、冷黑以及各种电磁信号辐射的严苛条件下，可靠性要求极高。为避免产生单点故障，提高二维转台运行期间的可靠性以及寿命，需进行可靠性设计，保证整机功能、性能不受影响。

技术实现思路

1、(一)发明目的

2、本发明的目的是：提供一种适用于哑铃型卫星结构体中部的太阳帆板二维驱动转台，以提高二维转台运行期间的可靠性以及寿命，保证整机功能、性能不受影响。

3、(二)技术方案

4、为了解决上述技术问题，本发明提供一种适用于哑铃型卫星结构体中部的太阳帆板二维驱动转台，其包括：方位轴组件3-1、左横滚组件3-2、右横滚组件3-3、壳体3-4以及线缆支架3-5；方位轴组件3-1为二维转台的固定部分，安装在卫星平台中部，连接上下卫星并提供沿轴心轴线的一维转动；左横滚组件3-2和右横滚组件3-3通过螺钉连接至方位轴组件3-1外转子上，随方位轴组件3-1转动；左横滚组件3-2和右横滚组件3-3可自身轴线实现滚动转动；壳体3-4通过螺钉安装在方位轴组件3-1驱动电机以及左横滚轴3-2、右横滚轴3-3外侧，对方位轴组件3-1凸出部分以及左横滚组件3-2、右横滚组件3-3凸出部分形成包覆；线缆支架3-5通过螺钉固连在壳体3-4中的左横滚组件壳体上，其上布置外部线缆，通过将线缆捆扎在线缆支架3-5上，使二维转台在转动过程中线缆不与自身发生勾挂。

5、(三)有益效果

6、上述技术方案所提供的适用于哑铃型卫星结构体中部的太阳帆板二维驱动转台，具有以下有益效果：

7、(1)二维转台采用卫星一体化设计思想，首次将二维转台置于卫星中部，作为卫星本体一部分既保证了卫星总体结构要求，又实现了二维对日定向功能；

8、(2)由于二维驱动转台内部需预留不小于φ290mm载荷安装空间，首次采用了内径300mm的超大真空薄壁轴承，突破了镁合金轴、不锈钢圈大过盈嵌套技术，具备大中空、高刚度的特点，解决了真空环境下轴系径向材料膨胀不匹配的问题；

9、(3)二维转台采用了硬件、软件的冗余设计，具备较高的可靠性。

技术特征：

1.一种适用于哑铃型卫星结构体中部的太阳帆板二维驱动转台，其特征在于，包括：方位轴组件(3-1)、左横滚组件(3-2)、右横滚组件(3-3)、壳体(3-4)以及线缆支架(3-5)；方位轴组件(3-1)为二维转台的固定部分，安装在卫星平台中部，连接上下卫星并提供沿轴心轴线的一维转动；左横滚组件(3-2)和右横滚组件(3-3)通过螺钉连接至方位轴组件(3-1)外转子上，随方位轴组件(3-1)转动；左横滚组件(3-2)和右横滚组件(3-3)可自身轴线实现滚动转动；壳体(3-4)通过螺钉安装在方位轴组件(3-1)驱动电机以及左横滚轴(3-2)、右横滚轴(3-3)外侧，对方位轴组件(3-1)凸出部分以及左横滚组件(3-2)、右横滚组件(3-3)凸出部分形成包覆；线缆支架(3-5)通过螺钉固连在壳体(3-4)中的左横滚组件壳体上，其上布置外部线缆，通过将线缆捆扎在线缆支架(3-5)上，使二维转台在转动过程中线缆不与自身发生勾挂。

2.如权利要求1所述的适用于哑铃型卫星结构体中部的太阳帆板二维驱动转台，其特征在于，所述方位轴组件(3-1)包括方位轴系组件(4-1)、方位电机组件(4-2)、方位电位器组件(4-3)以及方位开关组件(4-4)；方位轴系组件(4-1)提供方位转动自由度和连接上下卫星，方位电机组件(4-2)通过上下两组螺钉固定安装在方位轴系组件(4-1)转子上，在安装预紧时，通过修切电机座实现调节方位电机组件(4-2)与方位轴系组件(4-1)的啮合程度，以满足传动平稳顺滑；方位电机组件(4-2)驱动电机采用永磁式步进电机，并具有绕组备份；多圈线绕型方位电位器组件(4-3)作为主位置反馈元件，通过螺钉固连在方位轴系组件(4-1)转子上；在安装预紧时，通过修切电位器座实现调节方位电位器组件(4-3)与方位轴系组件(4-1)的啮合程度。

3.如权利要求2所述的适用于哑铃型卫星结构体中部的太阳帆板二维驱动转台，其特征在于，所述方位轴系组件(4-1)提供方位自由度和承接上下星体，包括定子轴(5-1)、转子座(5-2)、下法兰(5-3)、上法兰(5-4)、护线壳(5-5)、外套圈(5-6)、角接触轴承(5-7)以及内套圈(5-8)；定子轴(5-1)为固定轴，内套圈(5-8)通过大过盈紧配合安装在定子轴(5-1)上下台阶面上，并对内套圈(5-8)轴承配合面进行二次精加工，用内套圈(5-8)二次加工后的外表面与角接触轴承(5-7)内圈配合；外套圈(5-6)采用大过盈紧配合安装在转子座(5-2)内台阶上，并对外套圈(5-6)轴承配合面进行二次精加工；用外套圈(5-6)二次加工后的内表面与角接触轴承(5-7)外圈配合；角接触轴承(5-7)为背靠背安装，下法兰(5-3)和上法兰(5-4)通过螺钉固连在定子轴(5-1)上下端面。

4.如权利要求3所述的适用于哑铃型卫星结构体中部的太阳帆板二维驱动转台，其特征在于，所述定子轴(5-1)采用镁合金材料，采用中空设计，为卫星载荷预留安装空间；内圈均布加强筋，并设计有减重圆孔。

5.如权利要求4所述的适用于哑铃型卫星结构体中部的太阳帆板二维驱动转台，其特征在于，所述定子轴(5-1)中部有上下两层圆环面，与内套圈(5-7)形成过盈配合；上下端面均布有与上法兰(5-4)、下法兰(5-3)连接的螺纹孔。

6.如权利要求5所述的适用于哑铃型卫星结构体中部的太阳帆板二维驱动转台，其特征在于，所述转子座(5-2)采用铝合金中空设计，内部有上下端面，与外套圈(5-6)形成过盈配合；两侧端面有配合圆孔，与横滚轴系连接；圆孔外侧有限位柱，与横滚轴系形成机械限位；两侧有驱动电机组件、测角电位器组件、开关组件安装接口；转子座(5-2)外侧有三角减重孔。

7.如权利要求6所述的适用于哑铃型卫星结构体中部的太阳帆板二维驱动转台，其特征在于，所述下法兰(5-3)用于预紧轴承，并与下星体连接；外侧均布加强斜筋与减重圆孔，两端有平行切面，满足星体安装要求。

8.如权利要求7所述的适用于哑铃型卫星结构体中部的太阳帆板二维驱动转台，其特征在于，所述上法兰(5-4)用于预紧轴承，并与上星体连接；上法兰(5-4)外围设计有直齿，齿轮模数1，齿数330，齿宽6mm；齿轮表面镀有二硫化钼固体润滑膜层；直齿轮为半圈齿，转动范围满足±90°，与方位电机组件(4-2)主动小齿轮啮合传动；小齿轮模数1，齿数30，齿宽6mm。

9.如权利要求8所述的适用于哑铃型卫星结构体中部的太阳帆板二维驱动转台，其特征在于，所述左横滚组件(3-2)与右横滚组件(3-3)，结构组成相同；左横滚组件(3-2)包括横滚定子座(10-1)、横滚转子座(10-2)、内压圈(10-3)、外压圈(10-4)、驱动大齿轮(10-5)、横滚电位器(10-6)、横滚电机(10-7)以及横滚开关(10-8)；横滚定子座(10-1)通过螺钉固连至转子座(5-2)对应配合孔内，横滚转子座(10-2)通过角接触轴承配合安装在横滚定子座(10-1)上，通过内压圈(10-3)和外压圈(10-4)实现背靠背预紧；驱动大齿轮(10-5)通过螺钉固连在横滚转子座(10-2)后方，与其形成整体；横滚电机(10-7)与横滚电位器(10-6)分装在轴系两侧，固连在方位转子座(5-2)上，与轴系夹角呈63°；调整横滚电位器(10-6)、横滚电机(10-7)安装支座高度，保证电位器齿轮、电机齿轮与驱动大齿轮(10-5)啮合平稳；横滚开关组件(10-8)通过螺钉固连在方位转子座(5-2)上，当横滚轴转动至机械零位时触发，进行零位校准。

10.如权利要求9所述的适用于哑铃型卫星结构体中部的太阳帆板二维驱动转台，其特征在于，所述驱动大齿轮(10-5)背面安装有归零压圈(12-1)，归零压圈(12-1)与归零开关共同作用完成横滚轴系零位校准。

技术总结
本发明公开了一种适用于哑铃型卫星结构体中部的太阳帆板二维驱动转台，结构为：方位轴组件安装在卫星平台中部，连接上下卫星并提供沿轴心轴线的一维转动；左、右横滚组件通过螺钉连接至方位轴组件外转子上，随方位轴组件转动；左、右横滚组件可自身轴线实现滚动转动；壳体通过螺钉安装在方位轴组件驱动电机以及左、右横滚轴外侧，对方位轴组件凸出部分以及左、右横滚组件凸出部分形成包覆；线缆支架通过螺钉固连在壳体中的左横滚组件壳体上，其上布置外部线缆，通过将线缆捆扎在线缆支架上，使二维转台在转动过程中线缆不与自身发生勾挂。本发明置于卫星中部，作为卫星本体一部分既保证了卫星总体结构要求，又实现了二维对日定向功能。

技术研发人员：施道云,张卫国,孔鹏,段文博,周根东,赵创社,麦玉莹
受保护的技术使用者：西安应用光学研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13