CN107902108B - 一种曲柄滑块为折展单元刚性铰链连接的空间折展机构 - Google Patents
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Abstract
一种曲柄滑块为折展单元刚性铰链连接的空间折展机构，本发明的机座通过铰链与折展单元连接，折展单元包括支架杆和曲柄滑块机构，支架杆一端通过铰链与机座连接，两侧通过铰链与曲柄滑块机构连接，曲柄滑块机构包括曲柄、连杆和滑块，曲柄一端通过铰链与支架杆连接，另一端通过铰链与连杆连接，连杆一端通过铰链与曲柄连接，另一端通过铰链与滑块连接，滑块一端通过铰链与连杆连接，另一端用过铰链与后一曲柄滑块机构的曲柄连接；刚性铰链连接两个折展单元。本发明驱动电机少，折展机构质量轻，便于在火箭运载器上运输，且折展过程简单，可在空间内折叠，折叠比大、刚度大、稳定性好、可靠性高，具有较好的实用性。
Description
技术领域
本发明涉及一种空间折展机构，特别是一种曲柄滑块为折展单元刚性铰链连接的空间折展机构。
背景技术
随着航天事业的发展，航天器结构越来越趋向于大型化。为小航天器在发射阶段的包络体积，空间折展机构需要折叠起来，待航天器进入轨道后再展开。空间折展机构的应用极大地拓展了航天器的功能，在空间站、通讯卫星平台、对地观测、星球探测等方面均有重要的应用前景，已经成为航天领域的研究热点之一。
中国专利201410538119.4公开了一种球面天线支撑机构，该发明可折展单元复杂，折展过程复杂，当折展机构进入空间轨道时，机构展开至工作状态较为困难；中国专利201210310876.7公布了一种正三角形平面阵列可展机构，该专利仅可在平面折叠，折叠比小；中国专利201410055607.X公布了一种环形桁架式大型空间可展机构，该专利通过绳索或弹簧驱动，机构稳定性较低。现迫切需要一种结构简单、折展过程简单、可在空间内折叠、折叠比大、刚度大、稳定性好、可靠性高的空间折展机构。
目前，尚未见到一种结构简单、折展过程简单、可在空间内折叠、折叠比大、刚度大、稳定性好、可靠性高的空间折展机构发明设计。
发明内容
本发明的目的是提供一种曲柄滑块为折展单元刚性铰链连接的空间折展机构，它同时兼具结构简单、折展过程简单、可在空间内折叠、折叠比大、刚度大、稳定性好、可靠性高等特点。
本发明的技术方案是：一种曲柄滑块为折展单元刚性铰链连接的空间折展机构，包括折展单元和刚性铰链，具体结构和连接关系如下：
所述折展单元通过铰链与机座连接，折展单元包括支架杆和曲柄滑块机构，支架杆一端通过铰链与机座连接，两侧通过铰链与曲柄滑块机构连接，曲柄滑块机构包括曲柄、连杆和滑块，曲柄一端通过铰链与支架杆连接，另一端通过铰链与连杆连接，连杆一端通过铰链与曲柄连接，另一端通过铰链与滑块连接，滑块一端通过铰链与连杆连接，另一端用过铰链与后一曲柄滑块机构的曲柄连接，所述刚性铰链连接两个折展单元，两个折展单元能够通过刚性铰链的中间转动副进行相对转动。
所述机座为多边形机座，每一边均有铰链座，多边形机座可通过铰链座与折展单元铰链连接。
所述曲柄滑块机构为多组，不同组的相同构件可通过定比例缩放得到，曲柄滑块机构的组数与支架杆的长度有关，支架杆的长度越长则曲柄滑块机构的组数越多。
所述滑块为第一滑块和第二滑块，仅有最后一组曲柄滑块机构的滑块为第一滑块，其余滑块均为第二滑块，所述第一滑块通过铰链与最后一组曲柄滑块机构的连杆连接，所述第二滑块一端通过铰链与所在曲柄滑块机构的连杆连接，另一端通过铰链与后一组曲柄滑块机构的曲柄连接。
所述曲柄滑块机构中滑块运动方向与连杆的夹角大于90°，小于180°。
本发明的突出优点在于：
1、结构简单、展开过程简单，杆件之间的连接均通过转动副连接，可用电机驱动，可对折展机构进行速度控制，增加其稳定性和可靠性。
2、仅需要在第一组曲柄滑块机构的驱动杆处安装电机，即可驱动这个曲柄滑块机构组的运动，驱动电机少，折展机构质量轻，便于在火箭运载器上运输。
3、经过二次折叠，先通过曲柄滑块机构折叠实现平面折叠，在通过支持架折叠实现空间折叠，折叠比大。
4、折展单元之间采用刚性铰链，结构简单、加工制造方面，便于安装。
附图说明
图1为本发明所述的曲柄滑块为折展单元刚性铰链连接的空间折展机构的结构示意图。
图2为本发明所述的曲柄滑块为折展单元刚性铰链连接的空间折展机构的折展单元完全展开状态的俯视图。
图3为本发明所述的曲柄滑块为折展单元刚性铰链连接的空间折展机构的折展单元完全展开状态的结构示意图。
图4为本发明所述的曲柄滑块为折展单元刚性铰链连接的空间折展机构的折展单元半展开状态的俯视图。
图5为本发明所述的曲柄滑块为折展单元刚性铰链连接的空间折展机构的折展单元半展开状态的结构示意图。
图6为本发明所述的曲柄滑块为折展单元刚性铰链连接的空间折展机构的折展单元完全折叠状态的结构示意图。
图7为本发明所述的曲柄滑块为折展单元刚性铰链连接的空间折展机构的机座的主视图。
图8为本发明所述的曲柄滑块为折展单元刚性铰链连接的空间折展机构的机座的俯视图。
图9为本发明所述的曲柄滑块为折展单元刚性铰链连接的空间折展机构的机座的结构示意图。
图10为本发明所述的曲柄滑块为折展单元刚性铰链连接的空间折展机构的折展单元的完全展开状态的结构示意图。
图11为本发明所述的曲柄滑块为折展单元刚性铰链连接的空间折展机构的折展单元的完全折叠状态的结构示意图。
图12为本发明所述的曲柄滑块为折展单元刚性铰链连接的空间折展机构的折展单元的完全展开状态的主视图。
图13为本发明所述的曲柄滑块为折展单元刚性铰链连接的空间折展机构的第一滑块的结构示意图。
图14为本发明所述的曲柄滑块为折展单元刚性铰链连接的空间折展机构的第二滑块的结构示意图。
图15为本发明所述的曲柄滑块为折展单元刚性铰链连接的空间折展机构的刚性铰链的结构示意图。
图中标记为：1.机座；2.支架杆；3.曲柄；4.连杆；5.第一滑块；6.第二滑块；7.刚性铰链。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步描述。
如图1至图15所示，本发明所述的曲柄滑块为折展单元刚性铰链连接的空间折展机构，包括折展单元和刚性铰链7，具体结构和连接关系如下，
所述折展单元通过铰链与机座1连接，所述折展单元包括支架杆2和曲柄滑块机构，所述支架杆2一端通过铰链与机座1连接，两侧通过铰链与曲柄滑块机构连接，所述曲柄滑块机构有多组，每一组均包括曲柄3、连杆4和滑块，所述曲柄3一端通过铰链与支架杆2连接，另一端通过铰链与连杆4连接，所述连杆4一端通过铰链与曲柄3连接，另一端通过铰链与滑块连接，所述滑块一端通过铰链与连杆4连接，另一端用过铰链与后一曲柄滑块机构的曲柄连接；所述刚性铰链7连接两个折展单元，两个折展单元能够通过刚性铰链7的中间转动副进行相对转动。
所述机座1为多边形机座，每一边均有铰链座，多边形机座可通过铰链座与折展单元铰链连接。
所述曲柄滑块机构为多组，不同组的相同构件可通过定比例缩放得到；曲柄滑块机构的组数与支架杆2的长度有关，支架杆2的长度越长则曲柄滑块机构的组数越多。
所述滑块分为第一滑块5和第二滑块6两种，仅有最后一组曲柄滑块机构的滑块为第一滑块5，其余滑块均为第二滑块6，所述第一滑块5通过铰链与最后一组曲柄滑块机构的连杆4连接，所述第二滑块6一端通过铰链与所在曲柄滑块机构的连杆4连接，另一端通过铰链与后一组曲柄滑块机构的曲柄3连接。
所述折展单元为多个，彼此之间通过刚性铰链7连接。
所述曲柄滑块机构中滑块运动方向与连杆4的夹角大于90°，小于180°，防止曲柄滑块机构运动时，滑块沿支架杆向外运动。
工作原理及过程：
如图2至图5所示，折展机构由完全展开状态到半展开状态，电机驱动曲柄3使其向支架杆2方向转动，曲柄3带动连杆4向内侧运动，连杆4带动滑块沿支持架2向内侧移动，滑块带动后一组曲柄滑块机构的曲柄3向支架杆2方向运动，以此运动方式一直进行下去，进而使曲柄滑块机构收缩。
如图4至图6所示，折展机构由半展开状态到完全折叠状态，电机驱动支架杆2向机座1运动，支持架折叠90°时即可实现完全折叠。
Claims (5)
1.一种曲柄滑块为折展单元刚性铰链连接的空间折展机构，包括折展单元和刚性铰链，其特征在于，具体结构和连接关系如下，
所述折展单元通过铰链与机座连接，折展单元包括支架杆和曲柄滑块机构，支架杆一端通过铰链与机座连接，两侧通过铰链与曲柄滑块机构连接，曲柄滑块机构包括曲柄、连杆和滑块，曲柄一端通过铰链与支架杆连接，另一端通过铰链与连杆连接，连杆一端通过铰链与曲柄连接，另一端通过铰链与滑块连接，滑块一端通过铰链与连杆连接，另一端通过 铰链与后一曲柄滑块机构的曲柄连接；所述刚性铰链连接两个折展单元，两个折展单元能够通过刚性铰链的中间转动副进行相对转动。
2.根据权利要求1所述的曲柄滑块为折展单元刚性铰链连接的空间折展机构，其特征在于，所述机座为多边形机座，每一边均有铰链座，多边形机座可通过铰链座与折展单元铰链连接。
3.根据权利要求1所述的一种曲柄滑块为折展单元刚性铰链连接的空间折展机构，其特征在于，所述曲柄滑块机构为多组，不同组的相同构件可通过定比例缩放得到，曲柄滑块机构的组数与支架杆的长度有关，支架杆的长度越长则曲柄滑块机构的组数越多。
4.根据权利要求1所述的曲柄滑块为折展单元刚性铰链连接的空间折展机构，其特征在于，所述滑块为第一滑块和第二滑块，仅有最后一组曲柄滑块机构的滑块为第一滑块，其余滑块均为第二滑块，所述第一滑块通过铰链与最后一组曲柄滑块机构的连杆连接，所述第二滑块一端通过铰链与所在曲柄滑块机构的连杆连接，另一端通过铰链与后一组曲柄滑块机构的曲柄连接。
5.根据权利要求1所述的曲柄滑块为折展单元刚性铰链连接的空间折展机构，其特征在于，所述曲柄滑块机构中滑块运动方向与连杆的夹角大于90°，小于180°。
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