CN109149052B - 一种基于剪式机构扭簧驱动双层可展开天线机构 - Google Patents
一种基于剪式机构扭簧驱动双层可展开天线机构 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109149052B CN109149052B CN201810806678.7A CN201810806678A CN109149052B CN 109149052 B CN109149052 B CN 109149052B CN 201810806678 A CN201810806678 A CN 201810806678A CN 109149052 B CN109149052 B CN 109149052B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- base
- scissors
- hinge
- connecting rod
- pin shaft
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
- H01Q1/08—Means for collapsing antennas or parts thereof
Landscapes
- Pivots And Pivotal Connections (AREA)
Abstract
一种基于剪式机构扭簧驱动双层可展开天线机构，包括扭簧组件和剪式机构，所述扭簧组件包括扭簧支座、扭簧、销轴和刚性铰链，所述扭簧支座上相对的两块支撑板各设置两个同轴心的通孔，每对通孔各安装一根销轴，销轴上各嵌套一根扭簧和一个刚性铰链，刚性铰链另一端与剪式可展单元上的连接杆固定连接，所述剪式机构包括剪式可展单元和支撑架，通过扭簧驱动带动剪式机构的展开或折叠运动，从而实现整个机构的展开和折叠行为。本发明用扭簧为驱动源，实现无电机驱动展开，让该机构展开响应迅速，同时降低了该机构的整体重量，本发明具有驱动简单、结构质量轻、空间折叠比大、单元具有拓展性的特点，实用性较高。
Description
技术领域
本发明涉及空间折展机构领域，特别是一种基于剪式机构扭簧驱动双层可展开天线机构。
背景技术
随着航天事业的蓬勃发展，对外太空的探索也逐渐深入，需要运载不同的航天器支撑架到外太空执行相应的任务，但由于火箭运输空间有限，这就要求机构要以折叠或者收拢的状态固定在运输载荷仓内，等到进入预定轨迹后再展开成机构，所以机构可展开成为很多航天器或者大口径天线的一个显著特征，目前许多空间折展机构均可通过折展单元的组合阵列或者拓扑构成。
中国专利201710876469.5公开了一种花瓣式可展开固面天线展开机构，该机构的弧形面板与支撑杆采用球面副连接，通过单一电机驱动实现机构展开，但是机构的折叠比较小、收拢体积较大；中国专利201210397908.1公布了一种正四面体对称型可展机构单元，该机构虽然结构简单、展开和折叠方便，但是机构强度和刚度较低，折展单元不具拓展性；中国专利201510253962.2公开了一种正六边形平面展开机构，该机构为平面展开和折展机构、折叠比小。
目前未见有一种具有驱动简单、结构质量轻、空间折叠比大、展开响应迅速、单元具有拓展性的特点的一种基于剪式机构扭簧驱动双层可展开天线机构的创新发明设计。
发明内容
为了避免现有技术的不足，克服其平面折叠比小、单元不具拓展性的缺点，本发明提供一种基于剪式机构扭簧驱动双层可展开天线机构，它具有驱动简单、结构质量轻、空间折叠比大、展开响应迅速、单元具有拓展性的特点，以扭簧为驱动源实现无电机驱动展开，实用性较高。
本发明的技术方案是：一种基于剪式机构扭簧驱动双层可展开天线机构，包括扭簧组件和剪式机构，其特征在于：所述扭簧组件包括扭簧支座、扭簧、销轴和刚性铰链，所述扭簧支座上相对的两块支撑板各设置两个同轴心的通孔，每对通孔各安装一根销轴，销轴上各嵌套一根扭簧和一个刚性铰链，刚性铰链另一端与剪式可展单元上的连接杆固定连接；所述剪式机构包括第一剪式机构和第二剪式机构，第一剪式机构包括第一层剪式可展单元、第二层剪式可展单元和支撑架，所述第一层剪式可展单元包括第一机座与可展模块组成，第一机座通过销轴与可展模块连接，所述可展模块包括第一连接杆、第二连接杆、第一铰链、第二铰链、第三铰链、第四铰链、第一连杆、第二连杆、第一剪式杆和第二剪式杆，所述第一连接杆一端与第一铰链连接，同时在销轴座处通过销轴与第一机座连接，另一端通过转动副与第二铰链连接，所述第二连接杆一端与第三铰链连接，同时在销轴座处通过销轴与第一机座连接，另一端通过转动副与第四铰链连接，并与扭簧组件的刚性铰链固定连接在刚性铰链孔内，所述第一连杆一端通过销轴与第一连接杆上的第二铰链连接，第一连杆另一端通过销轴与第一剪式杆第一销轴座连接，所述第二连杆一端通过销轴与第四铰链连接，第二连杆另一端通过销轴与第二剪式杆第三销轴座连接，所述第一剪式杆第二销轴座通过销轴与第二剪式杆第二销轴座连接，第一剪式杆第三销轴座通过销轴与第三铰链连接，所述第二剪式杆第一销轴座通过销轴与第一铰链连接，所述第二层剪式可展单元的结构及连接关系与第一层剪式可展单元完全相同；所述支撑架包括第一支杆、第二支杆、第三支杆和第四支杆，第一支杆一端通过销轴与第一层剪式可展单元的第一连接杆连接，第一支杆另一端通过销轴与第二支杆一端连接，第二支杆另一端通过销轴与第一机座连接，第三支杆一端通过销轴与第二支杆一端连接，第三支杆另一端通过销轴与第二机座连接，第四支杆一端通过销轴与第二支杆一端连接，第四支杆另一端通过销轴与第二层剪式可展单元的第一连接杆连接，所述机座包括第一机座和第二机座；所述第二剪式机构的结构和连接关系与第一剪式机构完全相同。
所述第一层剪式可展单元和第二层剪式可展单元的每个连接杆上均嵌套有两个铰链，其中第一连接杆嵌套第一铰链和第二铰链，第二连接杆嵌套第三铰链和第四铰链，其它连接杆和嵌套的铰链顺序以此类推；同时嵌套在连接杆上远离机座方向的铰链可沿连接杆相对移动。
所述第一层剪式可展单元包括五根结构大小相同的连接杆和十个结构完全相同的铰链。
所述机座为双层五边形机座，包括第一机座和第二机座，机座的每一边均设有一个销轴座，在销轴座处通过销轴与连接杆连接。
所述第一剪式杆和第二剪式杆的结构完全相同，均设有三个销轴座，包括第一剪式杆第一销轴座、第一剪式杆第二销轴座、第一剪式杆第三销轴座和第二剪式杆第一销轴座、第二剪式杆第二销轴座、第二剪式杆第三销轴座。
本发明的突出优点在于：
1.该机构用扭簧作为驱动源，避免了因安装电机带来的不稳定和重量增加的影响，使机构的整体结构质量降低。
2.该机构实现了无电机驱动，不需额外增加电源，让机构驱动简单，展开响应迅速。
3.该机构在空间折叠比大、收拢体积小，便于运载。
4.该机构的单元具有可拓展性，多个可展单元通过不同的环形阵列组装成不同尺度和构型的空间可展机构，满足不同的任务需求。
附图说明
图1为本发明所述的一种基于剪式机构扭簧驱动双层可展开天线机构的结构示意图。
图2为本发明所述的一种基于剪式机构扭簧驱动双层可展开天线机构的支撑架结构示意图。
图3为本发明所述的一种基于剪式机构扭簧驱动双层可展开天线机构的半折叠结构示意图。
图4为本发明所述的一种基于剪式机构扭簧驱动双层可展开天线机构的完全折叠结构示意图。
图5为本发明所述的一种基于剪式机构扭簧驱动双层可展开天线机构的第一剪式机构示意图。
图6为本发明所述的一种基于剪式机构扭簧驱动双层可展开天线机构的第一层剪式可展单元完全展开状态示意图。
图7为本发明所述的一种基于剪式机构扭簧驱动双层可展开天线机构的第一层剪式可展单元完全折叠状态示意图。
图8为本发明所述的一种基于剪式机构扭簧驱动双层可展开天线机构的扭簧组件结构示意图。
图9为本发明所述的一种基于剪式机构扭簧驱动双层可展开天线机构的铰链结构示意图。
图10为本发明所述的一种基于剪式机构扭簧驱动双层可展开天线机构的机座结构示意图。
图11为本发明所述的一种基于剪式机构扭簧驱动双层可展开天线机构的第一剪式杆结构示意图。
图12为本发明所述的一种基于剪式机构扭簧驱动双层可展开天线机构的第二剪式杆结构示意图。
图13为本发明所述的一种基于剪式机构扭簧驱动双层可展开天线机构的连接杆结构示意图。
图中标记为：1.第一层剪式可展单元、1-1.第一机座、1-2.第一铰链、1-3.第一连接杆、1-4.第二铰链、1-5.第一连杆、1-6.第一剪式杆、1-6-1.第一剪式杆第一销轴座、1-6-2.第一剪式杆第二销轴座、1-6-3.第一剪式杆第三销轴座、1-7.第二剪式杆、1-7-1.第二剪式杆第一销轴座、1-7-2.第二剪式杆第二销轴座、1-7-3.第二剪式杆第三销轴座、1-8.第二连接杆、1-9.第二连杆、1-10.第二支杆、1-11.第一支杆、1-12.第三支杆、1-13.第四支杆、1-14.第二机座、1-15.第三铰链、1-16.第四铰链、2.扭簧组件、2-1.扭簧支座、2-2.扭簧、2-3.销轴、2-4.刚性铰链、3.第二层剪式可展单元、A.第一剪式机构、B.第二剪式机构。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明的技术方案进行进一步描述。
如图1至图13所示，本发明所述的基于剪式机构扭簧驱动双层可展开天线机构，包括扭簧组件2和剪式机构，其特征在于：所述扭簧组件2包括扭簧支座2-1、扭簧2-2、销轴2-3和刚性铰链2-4，所述扭簧支座2-1上相对的两块支撑板各设置两个同轴心的通孔，每对通孔各安装一根销轴2-3，销轴2-3上各嵌套一根扭簧2-2和一个刚性铰链2-4，刚性铰链2-4另一端与剪式可展单元上的连接杆固定连接；所述剪式机构包括第一剪式机构A和第二剪式机构B，第一剪式机构A包括第一层剪式可展单元1、第二层剪式可展单元3和支撑架，所述第一层剪式可展单元1包括第一机座1-1与可展模块组成，第一机座1-1通过销轴与可展模块连接，所述可展模块包括第一连接杆1-3、第二连接杆1-8、第一铰链1-2、第二铰链1-4、第三铰链1-15、第四铰链1-16、第一连杆1-5、第二连杆1-9、第一剪式杆1-6和第二剪式杆1-7，所述第一连接杆1-3一端与第一铰链1-2连接，同时在销轴座处通过销轴与第一机座1-1连接，另一端通过转动副与第二铰链1-4连接，所述第二连接杆1-8一端与第三铰链1-15连接，同时在销轴座处通过销轴与第一机座1-1连接，另一端通过转动副与第四铰链1-16连接，并与扭簧组件2的刚性铰链2-4固定连接在刚性铰链2-4孔内，所述第一连杆1-5一端通过销轴与第一连接杆1-3上的第二铰链1-4连接，第一连杆1-5另一端通过销轴与第一剪式杆第一销轴座1-6-1连接，所述第二连杆1-9一端通过销轴与第四铰链1-16连接，第二连杆1-9另一端通过销轴与第二剪式杆第三销轴座1-7-3连接，所述第一剪式杆第二销轴座1-6-2通过销轴与第二剪式杆第二销轴座1-7-2连接，第一剪式杆第三销轴座1-6-3通过销轴与第三铰链1-15连接，所述第二剪式杆第一销轴座1-7-1通过销轴与第一铰链1-2连接，所述第二层剪式可展单元3的结构及连接关系与第一层剪式可展单元1完全相同；所述支撑架包括第一支杆1-11、第二支杆1-10、第三支杆1-12和第四支杆1-13，第一支杆1-11一端通过销轴与第一层剪式可展单元1的第一连接杆1-3连接，第一支杆1-11另一端通过销轴与第二支杆1-10一端连接，第二支杆1-10另一端通过销轴与第一机座1-1连接，第三支杆1-12一端通过销轴与第二支杆1-10一端连接，第三支杆1-12另一端通过销轴与第二机座1-14连接，第四支杆1-13一端通过销轴与第二支杆1-10一端连接，第四支杆1-13另一端通过销轴与第二层剪式可展单元3的第一连接杆1-3连接，所述机座包括第一机座1-1和第二机座1-14；所述第二剪式机构B的结构和连接关系与第一剪式机构A完全相同。
所述第一层剪式可展单元1和第二层剪式可展单元3的每个连接杆上均嵌套有两个铰链，其中第一连接杆1-3嵌套第一铰链1-2和第二铰链1-4，第二连接杆1-8嵌套第三铰链1-15和第四铰链1-16，其它连接杆和嵌套的铰链顺序以此类推；同时嵌套在连接杆上远离机座1-1方向的铰链可沿连接杆相对移动。
所述第一层剪式可展单元1包括五根结构大小相同的连接杆和十个结构完全相同的铰链。
所述机座为双层五边形机座，包括第一机座1-1和第二机座1-14，机座的每一边均设有一个销轴座，在销轴座处通过销轴与连接杆连接。
所述第一剪式杆1-6和第二剪式杆1-7的结构完全相同，均设有三个销轴座，包括第一剪式杆第一销轴座1-6-1、第一剪式杆第二销轴座1-6-2、第一剪式杆第三销轴座1-6-3和第二剪式杆第一销轴座1-7-1、第二剪式杆第二销轴座1-7-2、第二剪式杆第三销轴座1-7-3。
工作原理及过程：
如图1至图4所示,机构由完全展开状态到半折叠状态再到完全折叠状态，扭簧组件2连接两个剪式机构，第一剪式机构A和第二剪式机构B均为单自由度机构，剪式机构通过支撑架支撑两个剪式可展单元，第一剪式可展单元1的第一机座1-1通过销轴与连接杆连接，连接杆上嵌套有第一铰链1-2和第二铰链1-4，第一铰链1-2通过销轴与第一剪叉杆1-6连接，第二铰链1-4通过销轴与第一连杆1-5连接；通过扭簧2-2驱动扭簧组件2的铰链2-4转动，从而带动两层的剪式可展单元作收拢运动，实现整个机构的折叠行为，如图4所示；当被压缩的扭簧2-2释放弹性势能时驱动机构作展开运动，直至展开到完全展开状态，如图1所示。
Claims (5)
1.一种基于剪式机构扭簧驱动双层可展开天线机构，包括扭簧组件和剪式机构，其特征在于：所述扭簧组件包括扭簧支座、扭簧、销轴和刚性铰链，所述扭簧支座上相对的两块支撑板各设置两个同轴心的通孔，每对通孔各安装一根销轴，销轴上各嵌套一根扭簧和一个刚性铰链，刚性铰链另一端与剪式可展单元上的连接杆固定连接；所述剪式机构包括第一剪式机构和第二剪式机构，第一剪式机构包括第一层剪式可展单元、第二层剪式可展单元和支撑架，所述第一层剪式可展单元包括第一机座与可展模块组成，第一机座通过销轴与可展模块连接，所述可展模块包括第一连接杆、第二连接杆、第一铰链、第二铰链、第三铰链、第四铰链、第一连杆、第二连杆、第一剪式杆和第二剪式杆，所述第一连接杆的一端与第一铰链连接，同时在销轴座处通过销轴与第一机座连接，另一端通过转动副与第二铰链连接，所述第二连接杆一端与第三铰链连接，同时在销轴座处通过销轴与第一机座连接，另一端通过转动副与第四铰链连接，并与扭簧组件的刚性铰链固定连接在刚性铰链孔内，所述第一连杆一端通过销轴与第一连接杆上的第二铰链连接，第一连杆另一端通过销轴与第一剪式杆第一销轴座连接，所述第二连杆一端通过销轴与第四铰链连接，第二连杆另一端通过销轴与第二剪式杆第三销轴座连接，所述第一剪式杆第二销轴座通过销轴与第二剪式杆第二销轴座连接，第一剪式杆第三销轴座通过销轴与第三铰链连接，所述第二剪式杆第一销轴座通过销轴与第一铰链连接，所述第二层剪式可展单元的结构及连接关系与第一层剪式可展单元完全相同；所述支撑架包括第一支杆、第二支杆、第三支杆和第四支杆，第一支杆一端通过销轴与第一层剪式可展单元的第一连接杆连接，第一支杆另一端通过销轴与第二支杆一端连接，第二支杆另一端通过销轴与第一机座连接，第三支杆一端通过销轴与第二支杆一端连接，第三支杆另一端通过销轴与第二机座连接，第四支杆一端通过销轴与第二支杆一端连接，第四支杆另一端通过销轴与第二层剪式可展单元的第一连接杆连接，所述机座包括第一机座和第二机座；所述第二剪式机构的结构和连接关系与第一剪式机构完全相同，通过扭簧驱动带动剪式机构的展开或折叠运动，从而实现整个机构的展开和折叠行为。
2.根据权利要求1所述的基于剪式机构扭簧驱动双层可展开天线机构，其特征在于：所述第一层剪式可展单元和第二层剪式可展单元的每个连接杆上均嵌套有两个铰链，其中第一连接杆嵌套第一铰链和第二铰链，第二连接杆嵌套第三铰链和第四铰链，其它连接杆和嵌套的铰链顺序以此类推；同时嵌套在连接杆上远离机座方向的铰链可沿驱动杆方向移动。
3.根据权利要求1所述的基于剪式机构扭簧驱动双层可展开天线机构，其特征在于：所述第一层剪式可展单元包括五根结构大小相同的连接杆和十个结构完全相同的铰链。
4.根据权利要求1所述的基于剪式机构扭簧驱动双层可展开天线机构，其特征在于：所述机座为双层五边形机座，包括第一机座和第二机座，机座的每一边均设有一个销轴座，在销轴座处通过销轴与连接杆连接。
5.根据权利要求1所述的基于剪式机构扭簧驱动双层可展开天线机构，其特征在于：所述第一剪式杆和第二剪式杆的结构完全相同，均设有三个销轴座，包括第一剪式杆第一销轴座、第一剪式杆第二销轴座、第一剪式杆第三销轴座和第二剪式杆第一销轴座、第二剪式杆第二销轴座、第二剪式杆第三销轴座。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810806678.7A CN109149052B (zh) | 2018-07-20 | 2018-07-20 | 一种基于剪式机构扭簧驱动双层可展开天线机构 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810806678.7A CN109149052B (zh) | 2018-07-20 | 2018-07-20 | 一种基于剪式机构扭簧驱动双层可展开天线机构 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109149052A CN109149052A (zh) | 2019-01-04 |
| CN109149052B true CN109149052B (zh) | 2019-09-10 |
Family
ID=64801544
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201810806678.7A Active CN109149052B (zh) | 2018-07-20 | 2018-07-20 | 一种基于剪式机构扭簧驱动双层可展开天线机构 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109149052B (zh) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112407335B (zh) * | 2020-12-10 | 2022-06-03 | 长春工业大学 | 一种基于张拉整体结构的可展机构 |
| CN114802815B (zh) * | 2022-05-13 | 2024-05-24 | 南京航空航天大学 | 一种面向在轨组装的基于菱角锁对接的剪铰式通用化模块 |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6766623B1 (en) * | 2003-03-18 | 2004-07-27 | Peter A. Kalnay | Foldable, expandable framework for a variety of structural purposes |
| US20120095512A1 (en) * | 2010-10-18 | 2012-04-19 | Raj Nihalani | Cross connectors |
| CN102173312B (zh) * | 2011-03-10 | 2013-03-13 | 西安空间无线电技术研究所 | 大型空间组装式天线反射器模块单元及其组装方法 |
| CN102820516B (zh) * | 2012-08-28 | 2014-09-03 | 西北工业大学 | 一种基于正方形单元平面阵列可展机构 |
| CN103786906B (zh) * | 2014-02-18 | 2017-02-08 | 哈尔滨工业大学深圳研究生院 | 一种空间可展机构 |
| US9660334B2 (en) * | 2014-04-02 | 2017-05-23 | R.A. Miller Industries, Inc. | Collapsible ground plane for satcom antenna |
| CN105244629B (zh) * | 2015-10-16 | 2017-10-20 | 燕山大学 | 3r‑3rsr单自由度四面体可展单元 |
| CN206947493U (zh) * | 2017-06-21 | 2018-01-30 | 广东侨华科技有限公司 | 一种天线结构 |
| CN107963571B (zh) * | 2017-10-24 | 2019-05-03 | 中南大学 | 一种电磁-丝杆协同驱动的剪叉升降装置 |
| CN108095412B (zh) * | 2017-12-01 | 2023-08-15 | 鹭谱达（厦门）户外用品有限公司 | 自锁折叠床架 |
-
2018
- 2018-07-20 CN CN201810806678.7A patent/CN109149052B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN109149052A (zh) | 2019-01-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108847518B (zh) | 一种基于剪式单元仿蜘蛛网空间可展机构 | |
| CN109119739B (zh) | 一种基于剪叉单元三构态变换空间可展机构 | |
| CN109149052B (zh) | 一种基于剪式机构扭簧驱动双层可展开天线机构 | |
| CN107331939B (zh) | 剪叉式六棱柱可展单元及其组成的空间可展机构 | |
| CN209667394U (zh) | 一种大空间可展机构 | |
| CN110828964B (zh) | 一种扭簧驱动的单层正六边形锥式可展开桁架天线结构 | |
| CN106314826B (zh) | 扭簧驱动剪叉式伸展臂 | |
| CN104466341B (zh) | 一种球面天线支撑机构 | |
| CN106450649B (zh) | 一种h构型星载天线可展机构 | |
| CN106450647A (zh) | 剪叉式六棱柱可展单元及其组成的空间可展机构 | |
| CN109103560B (zh) | 一种基于菱形可展单元剪叉连接双层可展开天线机构 | |
| CN109050979A (zh) | 一种基于剪式折展单元刚性铰链连接大空间可展机构 | |
| CN109110156B (zh) | 一种基于三棱柱可展单元变换刚性铰链连接空间可展机构 | |
| CN108183308B (zh) | 中心对称的多翼空间折展机构 | |
| CN208368710U (zh) | 一种基于剪叉单元三构态变换空间可展机构 | |
| CN206059620U (zh) | 扭簧驱动剪叉式环形桁架可展开天线机构 | |
| CN107972888A (zh) | 中心对称的空间二次折展机构 | |
| CN208336472U (zh) | 一种基于剪式单元仿蜘蛛网空间可展机构 | |
| CN202611063U (zh) | 平板式开合屋盖结构 | |
| CN111641020B (zh) | 一种三棱柱单元模块化平面天线可展开机构 | |
| CN107902108B (zh) | 一种曲柄滑块为折展单元刚性铰链连接的空间折展机构 | |
| CN106229603A (zh) | 扭簧驱动剪叉式环形桁架可展开天线机构 | |
| CN109080853A (zh) | 一种基于菱形单元仿蜘蛛网空间可展机构 | |
| CN109079760A (zh) | 一种可折展弯曲的空间桁架抓捕装置 | |
| CN108437718A (zh) | 一种垂直升降的飞行汽车 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |