[發明專利]一種基于剛柔混用剪叉機構的可展開曲面桁架機構

有效

• 申請號: 201810410847.5
• 申請日: 2018-05-02
• 公開（公告）號: CN108649313B
• 公開（公告）日: 2020-01-31
• 發明（設計）人: 李兵;黃海林;張鐵山;賈廣魯;梁國楨
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學(深圳)
• 主分類號: H01Q1/08
• 分類號: H01Q1/08;H01Q1/10;H01Q1/18;H01Q1/28
• 代理公司: 44202 廣州三環專利商標代理有限公司
• 代理人: 朱本利

本發明提供了一種基于剛柔混用剪叉機構的可展開曲面桁架機構，包括多個三棱臺單元，三棱臺單元包括三個首尾相連的剪叉機構，剪叉機構包括：兩根相同的縱桿；兩根相同的剪叉桿，兩根剪叉桿通過轉動副R1互相連接，形成剪叉機構；兩根剪叉桿的始端分別通過轉動副R2連接于兩根縱桿的下端；兩根相同的連桿，兩根第一連桿的始端分別通過轉動副R3連接于兩根縱桿的上端，兩根連桿的末端分別通過轉動副R4連接于兩根剪叉桿的末端；三個剪叉機構均為雙4R機構，其中一個剪叉機構的連桿為柔性連桿，另外兩個剪叉機構中的連桿為剛性連桿。本發明具有單一自由度、易于工程制造、折展性能好、折展比大、質量輕、強度高、曲面精度高等優點。

技術領域

本發明涉及一種基于剛柔混用剪叉機構的可展開曲面桁架機構。

背景技術

由于運載火箭的荷載空間有限，空間天線通常設計為可折展機構， 并在運載途中處于全折疊狀態以獲得最小的體積，當其到達預定軌道后 再根據相關指令穩定展開至工作狀態。現今，已經開發了多種可適用于 空間天線的可展開機構。

中國專利文獻CN106450647A公開了一種剪叉式六棱柱可展單元 及其組成的空間可展機構，其剪叉式六棱柱可展單元為單自由度過約束 六棱柱基本可展單元，包括十二個花盤、六組剪叉折疊桿和十二組折疊 連桿，其中一組折疊連桿依靠連桿長度限制基本可展單元的展開程度， 剩余十一組折疊連桿均為過約束折疊連桿。多個基本可展單元緊密排列，且相鄰基本可展單元之間通過共用四個花盤、一組剪叉折疊桿和兩 組折疊連桿可組成空間可展機構。

中國專利文獻CN106025483A公開了一種剪叉聯動式過約束可展 單元及其組成的空間可展機構，其剪叉聯動式過約束可展單元包含有六 個花盤、六個剪叉桿和十二個連桿，六個剪叉桿組成三組剪叉折疊桿， 十二個連桿組成六組折疊連桿，任意一組折疊連桿依靠連桿長度限制基 本可展單元的展開程度，剩余五組折疊連桿均為過約束折疊連桿。多個 基本可展單元緊密排列，相鄰基本可展單元通過共用四個花盤和一組剪 叉折疊桿可組成空間可展機構。

中國專利文獻CN104466341A公開了一種曲面天線支撐機構；其 中，中心滑塊與滑動絲杠螺紋連接；五個第一變異剪叉組件一端的普通 剪桿均與中心固定塊鉸接，同一端的限位剪桿均與中心滑塊鉸接，另一 端的普通剪桿和限位剪桿均鉸接有一級折展鉸接柱；每個二級折展機構 的一個普通剪叉單元與一個第一變異剪叉組件上的一級折展鉸接柱鉸接，每個二級折展機構的一個第二變異剪叉單元與相鄰的另一個第一變 異剪叉組件上的一級折展鉸接柱球鉸接，每個二級折展機構的另一個第 二變異剪叉單元通過兩個二級折展鉸接柱與相鄰二級折展機構的另一 個普通剪叉單元鉸接。

中國專利CN107134655A公開了一種基于剪叉機構的空間可展開 曲面桁架機構，其由多個三棱臺單元組網形成；其中，該三棱臺單元包 括三個通過共轉動關節依次首尾相連的剪叉機構，相鄰三棱臺單元之間 通過共剪叉機構相連；并且其中，該剪叉機構包括在中央部分相互鉸接 的兩根剪叉桿，每一剪叉桿的兩個縱向端部分別與一根連桿構件相鉸接，位于兩根剪叉桿統一縱向端部的兩根連桿構件之間形成滑動副連 接；共轉動關節設置在相連剪叉機構其中一個徑向端部的相鄰連桿構件 之間。

上述現有技術的缺陷在于，在工程制造、折展性能、折展比和曲面 精度等四個方面難以實現很好的有機統一。

因此，需要提出一種具有單一自由度的、易于工程制造、折展性能 好的、曲面精度高的可展開曲面桁架機構。

發明內容

針對現有技術的缺陷，本發明提供了一種基于剛柔混用剪叉機構的可 展開曲面桁架機構，其采用柔性連桿進一步降低折展過程中的冗余約束， 減少重復約束和構件的數目，且整體結構具有單一自由度、易于工程制造、 折展性能好、折展比大、質量輕、強度高、曲面精度高等優點。

為了實現上述目的，本發明提供了一種基于剛柔混用剪叉機構的可展 開曲面桁架機構，其中，包括多個三棱臺單元，三棱臺單元包括三個首尾 相連的剪叉機構，剪叉機構包括：