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申请/专利权人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所

摘要：本发明涉及空间力学模拟技术领域，具体涉及一种主动变刚度模块化基座，包括基座输入端、转动刚度模拟平台和平动刚度模拟平台，基座输入端用于输入水平方向的转动或平动，转动刚度模拟平台用于模拟转动刚度的变化，平动刚度模拟平台用于模拟平动刚度的变化。本发明提供的柔性基座能够在地面上模拟空间站大小臂组合时大臂在运动过程中的刚度变化，并反作用于小臂，从而为研究空间站大小臂共同运动下组合臂内发生的扰动运动规律奠定基础。

主权项：1.一种主动变刚度模块化基座，其特征在于，包括基座输入端、转动刚度模拟平台和平动刚度模拟平台；其中，所述转动刚度模拟平台包括转动平台支撑架、运动转换机构和转动变刚度机构，所述转动变刚度机构安装在所述转动平台支撑架上，所述基座输入端和所述转动变刚度机构分别与所述运动转换机构连接，所述运动转换机构用于将所述基座输入端的转动转换为平动，所述转动变刚度机构用于通过改变弹簧有效圈数的方式调节自身刚度，并作用在所述运动转换机构上，实现对所述基座输入端的转动刚度的调节；所述平动刚度模拟平台包括第一传动轴、第一平台支撑板、第一导轨组和第一平动变刚度机构，所述第一导轨组的承导件安装在所述第一平台支撑板上，所述第一导轨组的运动件与所述转动平台支撑架的底部固定连接，所述第一平动变刚度机构通过所述第一传动轴与所述转动平台支撑架连接，所述第一平动变刚度机构用于通过改变力矩的方式调节自身刚度，实现对所述基座输入端的平动刚度的调节；所述转动变刚度机构包括顶锥座和两个转动变刚度调节单元，所述两个转动变刚度调节单元分别通过顶锥顶到所述顶锥座的两侧；两个转动变刚度调节单元均包括转动调刚电机、第一联轴器、滚珠花键、旋转轴、弹簧、台座、卡接件、轴承、轴套和端盖，所述转动调刚电机固定在所述转动平台支撑架上，所述转动调刚电机的输出轴通过所述第一联轴器与所述滚珠花键的花键轴连接，所述滚珠花键的法兰与所述旋转轴连接，所述轴套套装在所述旋转轴的端部，所述弹簧与所述轴承分别套装在所述轴套的两端，所述端盖套装在所述弹簧与所述轴承的外侧，在所述端盖上与所述顶锥座上分别形成有与所述顶锥配合的顶锥孔；所述台座包括T型底座和套筒，所述T型底座安装在所述转动平台支撑架上且与所述套筒固定连接，所述套筒套设在所述弹簧的外侧，所述卡接件与所述套筒固定连接，并卡入所述弹簧的内部，控制所述转动调刚电机的输出轴旋转，依次经所述第一联轴器、所述滚珠花键、所述旋转轴、所述轴套传递至所述弹簧，所述弹簧抵接所述卡接件沿径向旋转，改变有效圈数，实现所述端盖对所述顶锥座的时变刚度输出；所述运动转换机构包括第二联轴器、扇形齿轮和滑动组合件；其中，所述第二联轴器的一端通过转轴与所述基座输入端固定连接，所述第二联轴器的另一端通过转轴与所述扇形齿轮固定连接，所述滑动组合件包括滑动配合的滑块和滑轨，所述滑块的一侧加工有齿条，所述顶锥座固定安装在所述滑块上，所述基座输入端的转动经所述第二联轴器传递至所述扇形齿轮，通过所述扇形齿轮与所述齿条的啮合转换为所述滑块在所述滑轨上的平动；所述第一平动变刚度机构包括滑动组件和以所述滑动组件为中心对称设置的两个平动变刚度调节单元，两个平动变刚度调节单元分别与所述滑动组件紧密接触，使两个平动变刚度调节单元通过所述滑动组件实时调整所述基座输入端的平动刚度；所述平动变刚度调节单元包括圆弧轨道、轨道回转中心柱、内接滑块、导向连接臂、导向连杆、压簧、第一平动调刚电机、调刚回转中心柱、主动锥齿轮、从动锥齿轮和直线轴承；其中，所述轨道回转中心柱固定在平台底板上；所述圆弧轨道的一端与所述滑动组件紧密接触，所述圆弧轨道的另一端与所述轨道回转中心柱固定连接，使所述滑动组件挤压所述圆弧轨道，进而使所述圆弧轨道围绕所述轨道回转中心柱进行旋转；所述调刚回转中心柱和所述第一平动调刚电机安装在所述平台底板上，所述主动锥齿轮安装在所述第一平动调刚电机的输出端，所述从动锥齿轮套装在所述调刚回转中心柱上且与所述主动锥齿轮啮合，所述第一平动调刚电机通过所述主动锥齿轮与所述从动锥齿轮的啮合带动所述调刚回转中心柱的输出端旋转；所述导向连接臂的固定端与所述调刚回转中心柱的输出端固定连接，所述导向连接臂的活动端设置有安装所述导向连杆的安装件；所述直线轴承的一端固定在所述导向连接臂上，所述直线轴承的另一端与所述导向连杆相连，使所述导向连杆沿所述直线轴承进行伸缩调节；所述内接滑块的一侧安装在所述导向连杆上；所述内接滑块的另一侧与所述圆弧轨道的内壁配合，使所述内接滑块带动所述导向连杆沿所述圆弧轨道的内壁移动；所述压簧的一端固定在所述导向连接臂的固定端上，所述压簧的另一端与所述导向连杆相连，使所述第一平动调刚电机对所述调刚回转中心柱进行实时控制，调节所述压簧的力矩，并与所述压簧的伸缩相配合，进而实现所述滑动组件对所述基座输入端的平动刚度的实时调节。

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