一种空间开合机构的制作方法

1.本发明涉及航天技术领域。更具体地，涉及一种空间开合机构。


背景技术：

2.在轨飞行的空间产品(如卫星)都会经受复杂的环境，因此一个封闭的空间产品在局部敞开后需要闭合以恢复封闭环境，即恢复热和辐射等防护功能。典型的产品如立方星释放装置、太空气囊释放装置等，需要实现开合机构(如舱门、盖门等)的快速打开(降低对被释放产品释放过程的影响)和缓慢闭合(降低对空间产品主体在轨运行的扰动)的功能。
3.为了实现开合，常见的方案包括电机—联轴器控制、电机—齿轮/凸轮/杆系机构控制、液压/气动机构控制等。这些方案在微纳卫星上的释放应用场合上有一些不足：1)机构复杂，需要提高各个环节的性能以提高可靠性；2)机构占用空间大，同时重量较大。


技术实现要素：

4.针对上述问题，本发明提供一种空间开合机构来解决以上背景技术部分提到的技术问题中的至少一个。
5.为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：
6.本发明提供一种空间开合机构，包括：
7.第一结构件；以及
8.与第一结构件可转动连接的第二结构件；
9.所述第一结构件和第二结构件之间包括有提供展开动力的弹性件；
10.所述第一结构件包括开启位置以及闭合位置；
11.所述空间开合机构还包括用以将弹性件与第二结构件固定的固定件；以及用以将第一结构件由开启位置推动至闭合位置的推动件；
12.所述固定件被配置为当推动件推动第一结构件时，固定件不再固定弹性件与第二结构件，第一结构件可带动弹性件运动使得弹性件与第二结构件分离。
13.此外，优选地方案是，所述第一结构件与所述第二结构件通过转轴连接，所述弹性件套装在转轴上，所述弹性件为扭簧，所述扭簧包括有扭臂和两个支腿，所述扭臂位于两个支腿中间。
14.此外，优选地方案是，所述第二结构件上包括有限位凸台，所述限位凸台上包括有由限位凸台的底壁表面向内凹陷形成的凹槽，所述凹槽贯穿限位凸台的远离第二结构件的侧壁表面；
15.第二结构件上还包括有与限位凸台对应的固定凸台；所述固定件位于限位凸台与固定凸台之间；所述固定件的顶壁与限位凸台的凹槽配合形成供扭簧的支腿插接的固定孔。
16.此外，优选地方案是，所述固定件为形状记忆聚合物材料且固定件上粘接有电加热片。
17.此外，优选地方案是，当第一结构件由闭合位置运动到开启位置，所述固定件的竖直截面呈一字型；当第一结构件由开启位置运动到闭合位置时，所述固定件的竖直截面呈l型。
18.此外，优选地方案是，所述推动件为形状记忆聚合物材料且推动件上粘接有电加热片；
19.所述第一结构件上包括有向外延伸出的作用柱；所述推动件与作用柱抵接配合将第一结构件由开启位置推动至闭合位置。
20.此外，优选地方案是，当第一结构件由闭合位置运动到开启位置，所述推动件的竖直截面呈矩形；当第一结构件由开启位置运动到闭合位置时，所述推动件的竖直截面呈弧形。
21.此外，优选地方案是，所述第二结构件上包括有两个对称设置的限位凸台，以及两个对称设置的固定凸台；
22.所述空间开合机构包括两个分别固定于限位凸台与固定凸台之间的固定件，以及两个配置于转轴上的推动件。
23.此外，优选地方案是，所述第二结构件上包括有用以对处于开启位置的第一结构件限位的限位部。
24.此外，优选地方案是，当第一结构件处于开启位置时，第一结构件与第二结构件之间的角度为180
°
。
25.本发明的有益效果为：
26.本发明所提供的空间开合机构可实现快速打开和缓慢闭合的功能，能够减小对被释放产品和空间产品的干扰。另外，该空间开合机构结构简单，无需装配电机等复杂结构，可提高工作可靠性，节省安装空间，产品重量更轻且空间环境适应性强，在各种工况均可以实现所需要的刚度和强度。
附图说明
27.下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
28.图1是本发明的空间开合机构初始状态时的结构示意图。
29.图2是本发明的第二结构件的结构示意图。
30.图3是本发明的第二结构件的局部截面图。
31.图4是本发明的空间开合机构打开时的结构示意图。
32.图5是本发明的空间开合机构闭合时的结构示意图。
33.图6是本发明的空间开合机构闭合时的局部截面图。
具体实施方式
34.现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。
35.以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。
36.对于相关领域普通技术人员已知的技术和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术和设备应当被视为说明书的一部分。
37.在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。
38.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
39.为了实现快速打开和缓慢闭合的功能，减小对被释放产品和空间产品的干扰，本发明提供一种空间开合机构，结合图1至图6所示，具体地所述空间开合机构包括：第一结构件1；以及与第一结构件1可转动连接的第二结构件2；所述第一结构件1和第二结构件2之间包括有提供展开动力的弹性件；所述第一结构件1包括开启位置以及闭合位置；所述空间开合机构还包括用以将弹性件与第二结构件2固定的固定件5；以及用以将第一结构件1由开启位置推动至闭合位置的推动件6；所述固定件5被配置为当推动件6推动第一结构件1时，固定件5不再固定弹性件与第二结构件2，第一结构件1可带动弹性件运动使得弹性件与第二结构件2分离。参照图1所示，该空间开合机构为一具有容纳腔的壳体，被释放产品容置在容纳腔内，该壳体包括顶壁，底壁以及和底壁一体成型的侧壁，该顶壁与一侧壁铰接，在本实施例中，顶壁为第一结构件1，底壁以及和底壁一体成型的侧壁为第二结构件2，第一结构件1起到开合释放的作用，第二结构件2用以与空间产品固定。
40.可以理解的是，当固定件5不再固定弹性件与第二结构件2时，可在推动件6的推动下，弹性件可随第一结构件1运动，进而与第二结构件2分离，推动件6将第一结构件1由开启位置推动至闭合位置；该空间开合机构包括有初始状态，在初始状态下该空间开合机构是闭合的，即该空间开合机构的第一结构件1是与第二结构件2相互闭合的；第一结构件1可由闭合位置运动到开启位置，再由开启位置运动到闭合位置；上述的开启位置指的是第一结构件1由闭合位置逆时针翻转180
°
后所处的位置，此时，第一结构件1与第二结构件2之间的角度为180
°
；闭合位置指的是第一结构件1由开启位置顺时针翻转180
°
后所处的位置，此时，第一结构件1与第二结构件2贴合。
41.在一具体的实施例中，所述第一结构件1与所述第二结构件2通过转轴3连接，所述弹性件套装在转轴3上，所述弹性件为扭簧4，所述扭簧4包括有扭臂和两个支腿，所述扭臂位于两个支腿中间，扭簧4的扭臂作用于第一结构件1上，扭簧4的两个支腿受到限位凸台22和固定件5的限位固定，在第二结构件2上还包括转轴凸台21，转轴凸台21用以将转轴3固定于第二结构件2上，转轴3与第二结构件2连接并保持固定不动，转轴3为第一结构件1和扭簧4提供支撑。
42.进一步地，所述第二结构件2上包括有限位凸台22，所述限位凸台22上包括有由限位凸台22的底壁表面向内凹陷形成的凹槽，所述凹槽贯穿限位凸台22的远离第二结构件2的侧壁表面；第二结构件2上还包括有与限位凸台22对应的固定凸台23；所述固定件5位于限位凸台22与固定凸台23之间；所述固定件5的顶壁与限位凸台22的凹槽配合形成供扭簧4的支腿插接的固定孔；限位凸台22、固定凸台23以及固定件5上均包括有安装孔，以将固定件5装配于限位凸台22与固定凸台23之间。
43.参见图2所示，在第二结构件2上的限位凸台22，用于与固定件5匹配控制扭簧4的固定与否，在本具体示例中限位凸台22上的凹槽用于与固定件5匹配来控制扭簧4，本领域
技术人员可以理解的是，凹槽的外形根据实际确定；上述固定凸台23用于与限位凸台22匹配使固定件5被固定在第二结构件2上。
44.在一具体的实施例中，所述固定件5为形状记忆聚合物材料且固定件5上粘接有电加热片，通过加热片的加热能够改变固定件5的形状，从而实现对扭簧4支脚的固定或解除固定。
45.在本实施例中，当第一结构件1由闭合位置运动到开启位置，所述固定件5的竖直截面呈一字型；当第一结构件1由开启位置运动到闭合位置时，所述固定件5的竖直截面呈l型。所述固定件5在空间开合机构打开前及打开时不工作，在空间开合机构需要闭合时开始工作发生形变以解除对扭簧4支脚的固定；即固定件5在空间开合机构打开前及打开时为一字型，将扭簧4的支脚固定在固定孔内，在空间开合机构需要闭合时固定件5开始工作发生形变变成l型，解除对扭簧4支脚的固定，在不影响固定件5正常工作的前提下，固定件5的外形可根据实际情况确定。
46.在一具体的实施例中，所述推动件6为形状记忆聚合物材料且推动件6上粘接有电加热片；通过加热片的加热能够改变推动件6的形状，从而实现对第一结构件1的推动；关于具体的推动配合方式，所述第一结构件1上包括有向外延伸出的作用柱11；所述推动件6与作用柱11抵接配合将第一结构件1由开启位置推动至闭合位置，可以理解的是，作用柱11的外形根据实际情况确定，本发明对此不作限制。
47.进一步地，当第一结构件1由闭合位置运动到开启位置，所述推动件6的竖直截面呈矩形；当第一结构件1由开启位置运动到闭合位置时，所述推动件6的竖直截面呈弧形；更具体地，推动件6在空间开合机构打开前及打开时竖直截面均为矩形，在空间开合机构要闭合时开始工作发生形变变成弯曲的弧形，推动件6的外形根据实际情况确定；即推动件6固定连接在转轴3上，在空间开合机构打开前及打开时不工作，在开合机构需要闭合时工作，作用于第一结构件1上的作用柱11上，使第一结构件1绕转轴3旋转至闭合。
48.为了提高该空间开合机构的稳定性，所述第二结构件2上包括有两个对称设置的限位凸台22，以及两个对称设置的固定凸台23；所述空间开合机构包括两个分别固定于限位凸台22与固定凸台23之间的固定件5，以及两个配置于转轴3上的推动件6。其优势在于，选用两个推动件6，同时在第一结构件1上加工出两个作用柱11，每一组推动件6和作用柱11独立控制并同时工作，互为备份，提高闭合时的可靠性。
49.在一具体实施例中，所述第二结构件2上包括有用以对处于开启位置的第一结构件1限位的限位部24，该限位部24用于限制第一结构件1的打开角度，本领域技术人员可以理解的是，打开角度根据实际需要确定，可通过修改限位部24外形对打开角度进行调整。另外，当第一结构件1处于开启位置时，第一结构件1与第二结构件2之间的角度为180
°
，也就是说，在本具体示例中该空间开合机构的打开角度为180
°
。
50.在实际使用时，在该空间开合机构打开前，扭簧4的扭臂作用于第一结构件1上，支脚受到限位凸台22和固定件5的限制与第二结构件2保持固定，此时扭簧4处于扭转变形状态，为开合机构的打开提供旋转扭矩，参见图1所示；在空间开合机构打开时，扭簧4使第一结构件1绕转轴3旋转而快速打开，达到打开限定角度后由限位部24进行限位，此时作用柱11与推动件6接触，参见图4所示；第一结构件1快速打开后，完成相应的产品释放；在空间开合机构闭合时，固定件5首先工作，固定件5受热发生形变解除对扭簧4的限制使其可以绕转
轴3转动；接下来推动件6开始工作，推动件6受热发生形变通过作用柱11带动第一结构件1绕转轴3旋转而缓慢闭合，参见图5和图6所示。
51.综上所述，本发明所提供的空间开合机构可实现快速打开和缓慢闭合的功能，能够减小对被释放产品和空间产品的干扰。另外，该空间开合机构结构简单，无需装配电机等复杂结构，可提高工作可靠性，节省安装空间，产品重量更轻且空间环境适应性强，在各种工况均可以实现所需要的刚度和强度。
52.显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。