[发明专利]一种曲柄滑块为折展单元柔性铰链连接的变拓扑折展机构

说明书

技术领域

本发明涉及一种折展机构，特别是一种曲柄滑块为折展单元柔性铰链连接的变拓扑折展机构。

背景技术

随着航空航天技术的发展，国内外诸多学者对折展机构进行研究与探讨，哈尔滨工业大学邓宗全教授对折展机构按展开与收拢方式分为四类：依靠材料弹性变形展开方式、铰接构架式展开方式、固面展开方式、充气展开方式。本专利为主要针对铰接构架式展开方式进行发明创造。

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201410055564.5公布了一种空间可展机构，该专利的可展单元为10杆10副机构，机构冗余自由度较大，稳定性能较差。现在迫切需要一种结构简单、折叠过程简单、可在空间折叠、折叠比大、高稳定性、高可靠性的折展机构。

目前，尚未见到一种结构简单、折叠过程简单、可在空间折叠、折叠比大、高稳定性、高可靠性的折展机构发明设计。

发明内容

本发明的目的是提供一种曲柄滑块为折展单元柔性铰链连接的变拓扑折展机构，它具有结构简单、折叠过程简单、可在空间折叠、折叠比大、高稳定性、高可靠性、高刚度、高强度、高定位精度等特点。

本发明的技术方案是：一种曲柄滑块为折展单元柔性铰链连接的变拓扑折展机构，包括旋转机座、支架杆、驱动杆、从动杆、第一滑块、第二滑块和柔性铰链，具体结构和连接关系如下：

所述旋转机座为八边形机座，分上、下两层，上、下两层分别对应四个铰链座，铰链座嵌套在旋转机座内，铰链座能够在旋转机座上任意方位转动；所述支架杆一端通过铰链与铰链座连接，两侧通过铰链连接曲柄滑块机构；所述驱动杆一端通过铰链与支架杆连接，另一端通过铰链与从动杆连接；所述从动杆一端通过铰链与驱动杆连接，另一端通过铰链与第二滑块连接，最后一组曲柄滑块机构的从动杆一端通过铰链与驱动杆连接，另一端通过铰链与第一滑块连接；所述第一滑块与最后一组曲柄滑块机构的从动杆连接；所述第二滑块一端通过铰链与从动杆连接，另一端通过铰链与后一曲柄滑块机构的驱动杆连接；所述柔性铰链两端连接两个可展模块，两个可展模块能够通过柔性铰链的中间柔性体任意旋转。

所述铰链座为弧形铰链座，铰链座的弧形板嵌套在旋转机座的内侧，铰链座能够在弧形板的约束下，以旋转机座为中心进行360°旋转。

所述曲柄滑块机构为多组，不同组的相同构件通过一定比例缩放得到。

所述曲柄滑块机构包括驱动杆、从动杆和滑块，所述驱动杆一端通过铰链与支架杆连接，另一端通过铰链与从动杆连接，所述从动杆一端通过铰链与驱动杆连接，另一端通过铰链与滑块连接，所述滑块嵌套在支架杆上。

所述滑块包括第一滑块和第二滑块，滑块均为中空构件，嵌套在支架杆上，通过移动副与支架杆连接。

所述可展模块包括旋转机座、支架杆、驱动杆、从动杆、第一滑块和第二滑块。

所述柔性铰链为三自由度柔性铰链，能够沿任意方向弯曲变形，且不受力时会恢复原来形状。

所述曲柄滑块机构中滑块运动方向与从动杆的夹角大于90°，小于180°。

本发明的突出优点在于：

1、构件均由连杆构成，质量轻，结构简单，杆件加工容易，制作成本低，推广应用好；所有运动副均为转动副，可通过电机驱动，调节电机速度，增加折展机构的稳定性和可靠性；且机构先在平面折叠，再在空间折叠，折叠过程简单，折叠比大。

2、通过旋转机座的运动由八个可展模块变为四个可展模块，形成不同的可展模块，以适应不同的工作类型，满足复杂多变的航天工作的需求。

3、可展机构在完全折叠状态时，收拢体积小，便于火箭运载器的携带运输，且具有较高的刚度和强度，能够承受发射过程中的振动载荷；折展机构折叠过程简单，在进入空间轨道后，可轻易展开成预定的工作状态。

4、在可展模块之间应用柔性铰链，在可展模块收缩时，相互之间没有反冲力和摩擦，即使在持续的折叠状态下，也不会产生磨损。

附图说明

图1为本发明所述的曲柄滑块为折展单元柔性铰链连接的变拓扑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柔性铰链连接的变拓扑折展机构的可展模块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柔性铰链连接的变拓扑折展机构的可展模块完全展开状态的结构示意图。