[实用新型]一种基于剪叉单元三构态变换空间可展机构

说明书

一种基于剪叉单元三构态变换空间可展机构，该机构由剪叉单元、铰链和底盘组成，所述剪叉单元通过展开或收拢能够变换为第一构态、第二构态或第三构态，所述第一构态为三棱柱构态、第二构态为四棱柱构态、第三构态为五棱柱构态，所述铰链包括两转动副铰链和三转动副铰链，两转动副铰链一端通过销轴与底盘连接，另一端通过销轴与剪叉单元连接。本实用新型具有轻量化、组成构件类别单一、折叠比大、收拢体积小、机构展开稳定、可变三构态的特点，可作为多边形空间折展单元，适用于航空航天器支撑架和平面发射天线。

技术领域

本实用新型涉及空间折展机构领域，特别是一种基于剪叉单元三构态变换空间可展机构。

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，一些大型的航天器支撑架比如雷达天线支撑架、大口径空间天线支撑架等需要不同类型的支撑架，以满足不同的航天需求；目前许多空间折展机构和航天器的支撑架均可通过折展单元的阵列或者拓扑来构成一种展开稳定、折叠比大的空间折展机构。

中国专利201210464544.1公开了一种三棱柱可折展单元及由该可折展单元组成的可折展支撑臂，该机构具有三棱柱可折展单元构态；中国专利201010176640.X公开了一种空间剪叉式伸缩机构，该机构具有单一折展单元构态；中国专利201210310520.3公开了一种基于正方形单元平面阵列可展机构，该机构具有正方形单元构态，折叠比小，且为平面折叠。

目前尚未见到一种具有能够变换构态、能够作为多边形折展单元并且具有轻量化、组成构件类别单一、折叠比大、收拢体积小、机构展开稳定的特点的一种基于剪叉单元三构态变换空间可展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的缺点，本实用新型提供一种基于剪叉单元三构态变换空间可展机构，它具有轻量化、组成构件类别单一、折叠比大、收拢体积小、机构展开稳定、可变三构态的特点，可作为多边形空间折展单元，适用于航空航天器支撑架和平面发射天线。

本实用新型的技术方案是：一种基于剪叉单元三构态变换空间可展机构，包括剪叉单元、铰链和底盘，具体结构和连接关系如下：

所述剪叉单元分为内层剪叉单元和外层剪叉单元，所述内层剪叉单元包括第一组内层剪叉单元、第二组内层剪叉单元、第三组内层剪叉单元、第四组内层剪叉单元和第五组内层剪叉单元，第一组内层剪叉单元包括第一剪叉杆和第二剪叉杆，第一剪叉杆一端通过两转动副铰链与第二底盘连接，另一端通过销轴与三转动副铰链的第二销轴座连接，第二剪叉杆一端通过两转动副铰链与第一底盘连接，另一端通过销轴与三转动副铰链的第二销轴座连接，其余四组内层剪叉单元与第一组内层剪叉单元的结构及连接关系完全相同，所述外层剪叉单元包括第一组外层剪叉单元、第二组外层剪叉单元、第三组外层剪叉单元、第四组外层剪叉单元和第五组外层剪叉单元，第一组外层剪叉单元包括连杆和导杆槽，连杆一端通过移动副与导杆槽连接，另一端通过销轴与三转动副铰链的第一销轴座连接，其余四组外层剪叉单元与第一组外层剪叉单元的结构及连接关系完全相同，所述铰链包括两转动副铰链和三转动副铰链，两转动副铰链一端通过销轴与第二底盘连接，另一端通过销轴与剪叉杆一端连接；所述底盘包括第一底盘和第二底盘，第二底盘上均匀分布有五个大小相同的销轴座，每个销轴座通过销轴与两自由度铰链连接，第一底盘与第二底盘的结构和连接关系完全相同。

所述外层剪叉单元由四根连杆和两个导杆槽组成，两个导杆槽通过销轴相互连接。

所述内层剪叉单元的第一剪叉杆和第二剪叉杆的结构完全相同，且相邻两个内层剪叉单元之间通过三转动副铰链连接一个外层剪叉单元。

所述两转动副铰链上的两个销轴座的轴线异面垂直。

所述三转动副铰链包括三个销轴座，分别是第一销轴座、第二销轴座和第三销轴座，其中第三销轴座通过销轴与第三组外层剪叉单元的连杆连接。

所述内层剪叉单元组成棱柱骨架，外层剪叉单元组成棱柱面。