[發明專利]一種曲柄滑塊為折展單元柔性鉸鏈連接的變拓撲折展機構

在審

• 申請號: 201711087636.4
• 申請日: 2017-11-07
• 公開（公告）號: CN107933963A
• 公開（公告）日: 2018-04-20
• 發明（設計）人: 王汝貴;孫家興;袁吉偉;黃慕華;陳輝慶
• 申請（專利權）人: 廣西大學
• 主分類號: B64G1/22
• 分類號: B64G1/22
• 代理公司: 廣西南寧公平知識產權代理有限公司45104
• 代理人: 黃永校

技術領域

本發明涉及一種折展機構，特別是一種曲柄滑塊為折展單元柔性鉸鏈連接的變拓撲折展機構。

背景技術

隨著航空航天技術的發展，國內外諸多學者對折展機構進行研究與探討，哈爾濱工業大學鄧宗全教授對折展機構按展開與收攏方式分為四類：依靠材料彈性變形展開方式、鉸接構架式展開方式、固面展開方式、充氣展開方式。本專利為主要針對鉸接構架式展開方式進行發明創造。

中國專利201410538119.4公開了一種球面天線支撐機構，該發明可折展單元復雜，折展過程復雜，當折展機構進入空間軌道時，機構展開至工作狀態較為困難；中國專利201210310876.7公布了一種正三角形平面陣列可展機構，該專利僅可在平面折疊，折疊比小；中國專利201410055564.5公布了一種空間可展機構，該專利的可展單元為10桿10副機構，機構冗余自由度較大，穩定性能較差。現在迫切需要一種結構簡單、折疊過程簡單、可在空間折疊、折疊比大、高穩定性、高可靠性的折展機構。

目前，尚未見到一種結構簡單、折疊過程簡單、可在空間折疊、折疊比大、高穩定性、高可靠性的折展機構發明設計。

發明內容

本發明的目的是提供一種曲柄滑塊為折展單元柔性鉸鏈連接的變拓撲折展機構，它具有結構簡單、折疊過程簡單、可在空間折疊、折疊比大、高穩定性、高可靠性、高剛度、高強度、高定位精度等特點。

本發明的技術方案是：一種曲柄滑塊為折展單元柔性鉸鏈連接的變拓撲折展機構，包括旋轉機座、支架桿、驅動桿、從動桿、第一滑塊、第二滑塊和柔性鉸鏈，具體結構和連接關系如下：

所述旋轉機座為八邊形機座，分上、下兩層，上、下兩層分別對應四個鉸鏈座，鉸鏈座嵌套在旋轉機座內，鉸鏈座能夠在旋轉機座上任意方位轉動；所述支架桿一端通過鉸鏈與鉸鏈座連接，兩側通過鉸鏈連接曲柄滑塊機構；所述驅動桿一端通過鉸鏈與支架桿連接，另一端通過鉸鏈與從動桿連接；所述從動桿一端通過鉸鏈與驅動桿連接，另一端通過鉸鏈與第二滑塊連接，最后一組曲柄滑塊機構的從動桿一端通過鉸鏈與驅動桿連接，另一端通過鉸鏈與第一滑塊連接；所述第一滑塊與最后一組曲柄滑塊機構的從動桿連接；所述第二滑塊一端通過鉸鏈與從動桿連接，另一端通過鉸鏈與后一曲柄滑塊機構的驅動桿連接；所述柔性鉸鏈兩端連接兩個可展模塊，兩個可展模塊能夠通過柔性鉸鏈的中間柔性體任意旋轉。

所述鉸鏈座為弧形鉸鏈座，鉸鏈座的弧形板嵌套在旋轉機座的內側，鉸鏈座能夠在弧形板的約束下，以旋轉機座為中心進行360°旋轉。

所述曲柄滑塊機構為多組，不同組的相同構件通過一定比例縮放得到。

所述曲柄滑塊機構包括驅動桿、從動桿和滑塊，所述驅動桿一端通過鉸鏈與支架桿連接，另一端通過鉸鏈與從動桿連接，所述從動桿一端通過鉸鏈與驅動桿連接，另一端通過鉸鏈與滑塊連接，所述滑塊嵌套在支架桿上。

所述滑塊包括第一滑塊和第二滑塊，滑塊均為中空構件，嵌套在支架桿上，通過移動副與支架桿連接。

所述可展模塊包括旋轉機座、支架桿、驅動桿、從動桿、第一滑塊和第二滑塊。

所述柔性鉸鏈為三自由度柔性鉸鏈，能夠沿任意方向彎曲變形，且不受力時會恢復原來形狀。

所述曲柄滑塊機構中滑塊運動方向與從動桿的夾角大于90°，小于180°。

本發明的突出優點在于：

1、構件均由連桿構成，質量輕，結構簡單，桿件加工容易，制作成本低，推廣應用好；所有運動副均為轉動副，可通過電機驅動，調節電機速度，增加折展機構的穩定性和可靠性；且機構先在平面折疊，再在空間折疊，折疊過程簡單，折疊比大。

2、通過旋轉機座的運動由八個可展模塊變為四個可展模塊，形成不同的可展模塊，以適應不同的工作類型，滿足復雜多變的航天工作的需求。

3、可展機構在完全折疊狀態時，收攏體積小，便于火箭運載器的攜帶運輸，且具有較高的剛度和強度，能夠承受發射過程中的振動載荷；折展機構折疊過程簡單，在進入空間軌道后，可輕易展開成預定的工作狀態。

4、在可展模塊之間應用柔性鉸鏈，在可展模塊收縮時，相互之間沒有反沖力和摩擦，即使在持續的折疊狀態下，也不會產生磨損。

附圖說明

圖1為本發明所述的曲柄滑塊為折展單元柔性鉸鏈連接的變拓撲折展機構的結構示意圖。

圖2為本發明所述的曲柄滑塊為折展單元柔性鉸鏈連接的變拓撲折展機構的可展模塊完全展開狀態的俯視圖。

圖3為本發明所述的曲柄滑塊為折展單元柔性鉸鏈連接的變拓撲折展機構的可展模塊完全展開狀態的結構示意圖。