[发明专利]一种曲柄滑块为折展单元刚性铰链连接的变拓扑折展机构

说明书

一种曲柄滑块为折展单元刚性铰链连接的变拓扑折展机构，包括折展单元和刚性铰链，所述折展单元包括旋转机座、伸展臂和曲柄滑块机构，旋转机座上、下两层分别对应四个铰链座，伸展臂一端通过铰链与铰链座连接，两侧通过铰链与曲柄滑块机构连接，曲柄滑块机构包括驱动杆、传动杆和滑块，驱动杆、传动杆、滑块之间通过转动副连接，滑块嵌套在伸展臂上；刚性铰链连接两个折展单元，两个折展单元能够通过刚性铰链的中间转动副进行相对转动。本发明具有多次折叠、折叠比大、折叠过程简单、驱动方式简单、刚度大、稳定性高、可靠性好的特点。

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刚性铰链连接的变拓扑折展机构。

背景技术

随着航天事业的发展，折展机构在空间通信、载人航天、对地观测、深空探测等方面均有重要的应用前景，目前已成为航天领域的研究热点之一。然而，由于航天器空间的有限性，促使折展机构大折叠比的出现，目前，我国哈尔滨工业大学、北京理工大学、浙江大学和北京航空航天大学的许多学者都在对可展机构进行设计与研究。

中国专利201610556701.2公开了一种面向航天器多板可展天线的折展机构，该专利属于一种平面型折展天线机构，仅一次折叠，折叠比小；中国专利201210072572.1公开了一种剪刀基四边形单元平面阵列可展机构，该专利折展过程复杂，机构在展开过程中，杆件之间容易发生干涉现象，不能达到预定的结构形式；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，该专利所需杆件类型复杂，且仅在平面内折叠，折叠比小。现急需一种可多次折叠、折叠比大、折叠过程简单、结构简单、驱动方式简单、刚度大、稳定性高、可靠性好的折展机构。

目前，尚未见到一种可多次折叠、折叠比大、折叠过程简单、结构简单、驱动方式简单、刚度大、稳定性高、可靠性好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刚性铰链连接的变拓扑折展机构，它同时兼具可多次折叠、折叠比大、折叠过程简单、结构简单、驱动方式简单、刚度大、稳定性高、可靠性好等特点。

本发明的技术方案是：一种曲柄滑块为折展单元刚性铰链连接的变拓扑折展机构，包括折展单元和刚性铰链，具体结构和连接关系如下：

所述折展单元包括旋转机座、伸展臂和曲柄滑块机构，所述旋转机座分上、下两层，上、下两层分别对应四个铰链座，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，所述伸展臂一端通过铰链与铰链座连接，两侧通过铰链与曲柄滑块机构连接，所述曲柄滑块机构包括驱动杆、传动杆和滑块，驱动杆一端通过铰链与伸展臂连接，另一端通过铰链与传动杆连接，传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，滑块一端通过铰链与传动杆连接，另一端用过铰链与后一曲柄滑块机构的驱动杆连接；所述刚性铰链由两侧边和中间转动副组成，两侧边之间的夹角与旋转机座的内角相等，刚性铰链连接两个折展单元，两个折展单元能够通过刚性铰链的中间转动副进行相对转动。

所述折展单元为多个，折展单元之间通过刚性铰链连接。

所述曲柄滑块机构有多组，每一组均包括驱动杆、传动杆和滑块。

所述滑块包括第一滑块和第二滑块，最后一组曲柄滑块机构的滑块为第一滑块，其余曲柄滑块机构的滑块为第二滑块；所述滑块为中空构件，嵌套在伸展臂上，通过移动副在伸展臂上滑动。

所述滑块包括第一滑块和第二滑块，所述第一滑块通过铰链与最后一组曲柄滑块机构的传动杆连接，所述第二滑块一端通过铰链与所在曲柄滑块机构的传动杆连接，另一端通过铰链与后一组曲柄滑块机构的驱动杆连接。

所述旋转机座为多边形机座，旋转机座的边数与铰链座的数目相等。

所述旋转机座为八边形机座，内角为135°，刚性铰链两侧边的夹角为135°。