[實用新型]單自由度非對稱剪鉸式可展開機構單元

有效

• 申請號: 201720498015.4
• 申請日: 2017-05-05
• 公開（公告）號: CN206914675U
• 公開（公告）日: 2018-01-23
• 發明（設計）人: 趙永生;韓博;李相斌;許允斗;韓家旭;王丹麟;劉毅
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: B64G1/10
• 分類號: B64G1/10;B64G1/22;B64G1/44;B64G1/66
• 代理公司: 秦皇島一誠知識產權事務所(普通合伙)13116
• 代理人: 崔鳳英

技術領域

本實用新型涉及一種可展開機構。

背景技術

隨著載人航天、對地觀測、深空探測以及空間通信等事業的迅速發展，各類航天工程中需要的空間機構的尺寸越來越大，以滿足不同航天任務的需求，但是受到航天運載工具有效空間容倉的限制，需要設計具有大折疊比的空間可展開機構，在發射和運輸階段處于折疊狀態并收攏于整流罩內，待航天器進入軌道后再展開至工作狀態，在各項航天任務中，多種類型的空間可展開機構得到了快速發展和應用，如折展太陽能電池板、空間站基礎骨架、空間機械臂、空間伸展臂、大口徑可展開天線、大型柔性太陽帆板支撐架等。

可展開機構一般有兩種穩定狀態：完全收攏狀態和完全展開狀態(工作狀態)，根據可展開機構的展開與收攏方式，其可以分為鉸接桁架式可展機構、變形材料可展機構以及充氣展開式可展機構，其中變性材料可展機構采用具有大彈性變形的材料作為可展機構的主體材料，在折疊收攏狀態下材料發生變形而儲存彈性變形能，釋放后依靠彈性變形能驅動機構轉化為展開狀態，可重復收攏展開性差，精度較低；充氣展開式可展機構原理為用柔性材料制成密閉結構，入軌后靠填充氣體將密閉結構展開的一類可展機構，具有質量小、折疊比大的優點，但是形面精度較低，結構熱穩定性差，剛度較低，技術尚不成熟，而鉸接桁架式可展機構主要由連桿和運動副組成，此類機構具有收攏折疊比較大、精度高、可重復收攏展開性好和壽命長的優點，目前已經被廣泛應用于空間站基礎骨架、空間伸展臂以及大口徑可展開天線等領域。

目前，在軌運行的空間伸展臂、可展開天線等結構較多的采用鉸接桁架式可展機構形式，如美國用于三維地形觀測的60m可折展雷達支撐臂、俄羅斯“聯盟號”飛船上的四面體構架式可展開天線、日本菊8號衛星上的六面體可展單元桁架式拋物面天線、美國Thuraya衛星上的環形桁架可展開天線等。隨著航天事業的快速發展，航天工程中所需要的鉸接桁架空間可展機構不斷向著大尺度、高精度、高剛度、易于控制等方向發展，因此，亟需在現有可展機構相關研究基礎上提出自由度少、制造工藝性好以及剛度高等性能優良的可展開機構。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提供一種單自由度、結構簡單、剛度較高以及展開性能較好的單自由度非對稱剪鉸式可展開機構單元。

本實用新型單自由度非對稱剪鉸式可展開機構單元，包括兩個長剪叉桿、兩個短剪叉桿、四個非對稱剪叉桿、兩個連桿、兩個銷軸連接件以及八個組合花盤；所述銷軸連接件的長方體形基體中部設有矩形開口槽，在開口槽兩側壁上各設一個通孔，兩通孔的軸線重合，另在開口槽底的外端設有一端與其相連的銷軸，該銷軸的軸線過開口槽的對稱面；所述兩個長剪叉桿結構完全相同，中間通過一個銷軸連接件銷軸部分連接，銷軸連接件連接處形成轉動副，位于此單自由度非對稱剪鉸式可展開機構單元的一個側面上；所述兩個短剪叉桿結構完全相同，中間通過另一個銷軸連接件的銷軸部分連接，銷軸連接件處形成轉動副，位于此單自由度非對稱剪鉸式可展開機構單元中與兩個長剪叉桿相對的另一個側面上；所述兩個連桿結構完全相同，一端通過轉動副連接，另外兩端分別插入上述連接兩個長剪叉桿和連接兩個短剪叉桿的兩個銷軸連接件的槽口中并通過轉動副連接；所述四個非對稱剪叉桿結構完全相同，兩個一組，位于此單自由度非對稱剪鉸式可展開機構單元的另外兩個相對的側面上，通過轉 動副連接，該轉動副將其分為兩段，較短的一段與短剪叉桿長度的一半等長，較長的一段與長剪叉桿長度的一半等長；所述八個組合花盤結構完全相同，每個組合花盤均包括一個凸槽口連接件和一個凹槽口連接件，所述凹槽口連接件有一個長方體基體，在該基體一端中部設矩形開口槽，該開口槽兩側壁的外表面即為基體的兩側面，開口槽兩側壁上各設一個通孔，兩通孔的軸線重合；該基體另一端的端面為半圓柱面，其中部也設一個矩形開口槽，該開口槽兩側壁的外表面即為基體的上下面，開口槽兩側壁上各設一個通孔，兩通孔的軸線與半圓柱的軸線重合。所述凸槽口連接件也有一個長方體基體，其與上述凹槽口連接件相接的一端端面為半圓柱面，其上下兩個面各設一個向基體上下中心面凹進并以其為對稱的槽形缺口，兩缺口所夾平板厚度與上述凹槽口連接件半圓柱端面上的開口槽相對應，以便置于其內；兩缺口所夾平板上設有直徑與上述凹槽口連接件通孔直徑相同的通孔，該通孔的軸線與半圓柱的軸線重合；該基體另一端中部設矩形開口槽，該開口槽兩側壁的外表面即為基體的兩側面，開口槽兩側壁上各設一個通孔，兩通孔的軸線重合。凸槽口連接件的平板插入凹槽口連接件半圓柱端面上的開口槽中并通過轉動副連接組成組合花盤，八個組合花盤分別位于此單自由度非對稱剪鉸式可展開機構單元的八個頂點上，每個組合花盤的兩個槽口分別位于此單自由度非對稱剪鉸式可展開機構單元的兩個不同的側面上，并分別和處于同一側面的長剪叉桿、短剪叉桿以及非對稱剪叉桿的端部通過轉動副相連接。