[发明专利]一种单自由度旋转对称可展结构

权利要求书

1.一种单自由度旋转对称可展结构，其特征在于，由弹簧驱动铰链和可展阵列构成，所述可展阵列是基于刚性厚板剪纸折叠方式设计的具有单自由度的旋转对称可展阵列，由多个基本可展单元通过折痕位置的弹簧驱动铰链连接形成；所述弹簧驱动铰链安装在所述基本可展单元的折痕位置充当运动转动副，以使形成所述基本可展单元的相邻板体能实现折展运动；所述可展阵列在所述弹簧驱动铰链的弹簧弹力和板体板面接触力的作用下保持在预期工作型面位置。

2.根据权利要求1所述单自由度旋转对称可展结构，其特征在于，每个所述基本可展单元的相邻的板体的相邻角度为梯度变换，相对角度相等，每个基本可展单元内角度与板厚度关系满足空间过约束机构运动学关系以确保每个基本可展单元的可动性。

3.根据权利要求1或2所述单自由度旋转对称可展结构，其特征在于，每个所述基本可展单元两个单顶点四折痕共用一条折痕所构成，按顺时针方向开始，依次设置有展开时底面位于同一平面上的第一板体、第二板体、第三板体、第四板体、第五板体以及第六板体，其中，所述第一板体与第四板体旋转对称，第二板体与第五板体旋转对称，第三板体与第六板体旋转对称，所述第一板体与第二板体间的第一折叠线与所述六板体与第五板体间的第二折叠线相交呈V形。

4.根据权利要求3所述单自由度旋转对称可展结构，其特征在于，所述第二板体由厚度不同的两块板连接形成，两块板的底面位于同一平面，顶面存在高度差，其中，所述第一板体及第四板体的厚度相同，第三板体及第六板体的厚度相同；

相应的角度关系满足：α₁+α₃＝α₂+α₄＝α₅+α₇＝α₆+α₈＝π，α₁＝α₇，α₂＝α₈，α₃＝α₅，α₄＝α₆，相应的板厚关系满足t₁sinα₄＝t₄sinα₁，t₆sinα₇＝t₇sinα₆，t₁＝t₂＝t₇＝t₈，t₃＝t₄＝t₅＝t₆；

a₁是第一板体与第六板体及第二板体的厚板的两个邻边间的夹角，a₂是第二板体的厚板与第一板体及第五体的薄板的两个邻边间的夹角，a₃是第五板体的薄板与第六板体及第二体的厚板的两个邻边间的夹角，a₄是第六板体与第一板体及第五体的薄板的两个邻边间的夹角；

a₅是第二板体的薄板与第三板体及第五板体的厚板的两个邻边间的夹角，a₆是第三板体与第四板体及第二体的薄板的两个邻边间的夹角，a₇是第四板体与第三板体及第五体的厚板的两个邻边间的夹角，a₈是第五板体的厚板与第四板体及第一体的薄板的两个邻边间的夹角；

其中，第一板体的厚度为t₁、第二板体厚板的厚度为t₂、第二板体厚板的薄度为t₅，第三板体厚度为t₆、第四板体厚度为t₇、第五板体的薄板的厚度为t₃,第五板体的厚板的厚度为t₈，第六板体的厚度为t₄。

5.根据权利要求1或4所述单自由度旋转对称可展结构，其特征在于，所述弹簧驱动铰链由合页铰链、驱动弹簧、连接销轴和固定螺栓组成，所述驱动弹簧安装在合页铰链的转轴处，通过连接销轴安装在合页铰链上；所述合页铰链在安装了驱动弹簧和连接销轴之后通过固定螺栓安装在单自由度旋转对称可展阵列的旋转对称的基本可展单元的折痕位置处。