中心对称的空间二次折展机构的制作方法

本发明属于机构学领域，具体涉及一种中心对称的空间二次折展机构。

背景技术：

由于受到运载火箭有效载荷舱容积的约束，航天器的一些功能性结构需要由折展机构替代。如面积较大的太阳能电池板无法直接装载到运载火箭中，需要在发射阶段进行折叠，使其具有较小的包络尺寸。将其发射到工作轨道，可自行展开，进行正常工作。

当前国内外已成功研制多种类型的空间折展机构，主要分为杆状折展机构、面状折展机构和体状折展机构等。这些机构都有其在航天器中的应用，如：空间伸展臂、刚性或柔性太阳能电池板展开机构、太阳帆展开机构及天线展开机构。上述机构构型通常只能面向某一类应用，比如：刚性太阳能电池板的折展机构构型与柔性太阳能电池板的构型不同。这样在进行实际设计时，构型的选择有一定的不便性。

技术实现要素：

针对航天器的发射的特点，本发明提出一种中心对称的空间二次折展机构。此发明可同时用作刚性张开对象或柔性展开对象的折展机构，不需改变构型。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种中心对称的空间二次折展机构，由不少于三组的相同单元机构组成。每组单元机构都包含底座、两块展开板及两根相同的连接杆。所述的单元机构都安装在同一个底座上，每相邻的两个单元机构共用一根连接杆。

所述的单元机构中的两块展开板呈镜像关系，两块展开板之间由转动副连接。所述的单元机构中的两块展开板都各自与一根连接杆相连，展开板与连接杆之间由圆柱副连接。

所述的单元机构中的连接杆的根数与单元机构的组数相同。所述的单元机构中的连接杆均布安装在底座上，连接杆与底座由转动副连接。

所述的展开板上的圆柱副的轴线与转动副的轴线不在同一平面上，成互异直线。所有展开板上的圆柱副的轴线与转动副的轴线的所成角，在同一中心对称折展机构中，都相等。这个角度不大于180度。

所述的单元机构的自由度为一，由单元机构构成的一种中心对称的空间二次折展机构的自由度也是一。

所述的展开板可以用平面连杆机构替换，连杆机构由转动副连接。

所述的展开板用平面连杆机构替换后，可先将所有连杆机构展开后，再对中心对称折展机构进行展开。在连杆机构展开时，需保证连接在同一圆柱副上的两个连杆机构同步展开。

将机构中所有替代展开板的平面连杆机构展开，需要添加额外的驱动。连杆机构为四杆机构时，将所有连杆机构展开，需要添加一个驱动。连杆机构的杆件数不少于五时，将所有连杆机构展开，需要添加三个驱动。驱动不添加在连杆机构内。

本发明具有以下有益效果：1.此折展机构具有较高的折展比(折叠状态的包络直径与展开状态的包络直径之比)。展开板为刚性时，机构的折展比可达40％。展开板被替换为连杆机构时，折展比可达10％；2.当使用展开板时，机构可以展开刚性对象。当展开板被替换为连杆机构时，机构可展开柔性对象。3.此折展机构需要的自由度较少。展开板为刚性时，展开整个机构需要一个驱动。展开板被替换为连杆机构时，展开机构最多需要四个驱动。

附图说明

图1为折展机构及其展开过程示意图；

图2为单元机构示意图；

图3为展开板轴线示意图；

图4为展开板被连杆机构替换后的折展机构及其展开过程示意图；

图5为展开板被连杆机构替换后的机构单元示意图。

具体实施方式

参照图1，本发明提供了一种中心对称的空间二次折展机构。折展机构由十组的相同单元机构组成。如图2所示每组单元机构都包含底座3、展开板1、展开板5、连接杆2及连接杆4。所述的单元机构都安装在同一个底座3上，每相邻的两个单元机构共用一根连接杆。

如图2所示，所述的单元机构中的两块展开板呈镜像关系，展开板1和展开板5之间由转动副连接。展开板1与连接杆2之间由圆柱副连接，展开板5与连接杆4之间由圆柱副连接。

所述的单元机构中的连接杆的根数与单元机构的组数相同，都为十，如图1所示。所述的单元机构中的连接杆均布安装在底座上，如：连接杆2与底座3由转动副连接，连接杆4与底座3由转动副连接。

如图3所示，所述的展开板上的圆柱副的轴线11与转动副的轴线12不在同一平面上，成互异直线。所有展开板上的圆柱副的轴线与转动副的轴线的所成角α，在同一中心对称折展机构中，都相等。在本例中所成角α为18度。

图2所示的单元机构的自由度为一，由单元机构构成的一种中心对称的空间二次折展机构的自由度也是一，如图1所示。

如图5所示，图2中的展开板1及展开板5可以由图5中的连杆机构5及连杆机构7替换，连杆机构由转动副连接。

所述的展开板用平面连杆机构替换后，可先将所有连杆机构展开后，再对中心对称折展机构进行展开，如图4所示。在连杆机构展开时，需保证连接在同一圆柱副上的两个连杆机构同步展开。

将机构中所有替代展开板的平面连杆机构展开，需要添加额外的驱动。图5中的连杆机构的杆件数为五，将所有连杆机构展开，需要添加三个驱动。驱动不添加在连杆机构内。

机构如图1所示时，可展开刚性对象如刚性的太阳能电池板、反射面天线等。机构如图4所示时，可展开柔性对象，如太阳帆等。

技术特征：

技术总结
本发明属于机构学领域，具体涉及一种中心对称的空间二次折展机构，由不少于三组的相同单元机构组成。每组单元机构都包含底座、两块展开板及两根相同的连接杆。单元机构都安装在同一个底座上，每相邻的两个单元机构共用一根连接杆。单元机构中的两块展开板都各自与一根连接杆相连，展开板与连接杆之间由圆柱副连接。单元机构中的连接杆均布安装在底座上，连接杆与底座由转动副连接。展开板可以用平面连杆机构替换，连杆机构由转动副连接。本发明的折叠效率高，驱动简单，可应用于航天领域，如：用作刚性或柔性的太阳能电池板展开机构，太阳帆展开机构及天线展开机构等。

技术研发人员：杨洋;广晨汉;刘迎
受保护的技术使用者：北京航空航天大学
技术研发日：2017.11.20
技术公布日：2018.05.01