Flasher可展机构的一种铰链实现方法与流程

技术背景：航天器电源系统中的太阳能电池阵列(太阳翼)作为航天器最重要的能源输入，为航天器的正常工作提供了能量保障。实现可适应厚板的可展结构在航天方面显得尤为重要。

折纸机构中的flasher可展机构，它具有单自由度、折展比大的优势，非常适合我们航天器中太阳翼的要求。由于传统意义折纸在纸张厚度上要求较薄，因此对于实际应用过程中厚板的引入使得原本简单、符合预期要求的机构变得复杂甚至失效。

技术实现要素：
本发明针对上述航天太阳翼的不足，提出了flasher可展机构的一种铰链实现方法，具体包括刚性板、柔性簧片以及合叶铰链，实现了具有一定厚度适应性、大折展比的运动。

本发明的优点在于：

1、本发明的flasher可展机构的一种铰链实现方法是基于flasher可展机构经数学模型优化而得到的，继承了flasher可展机构的单自由度、折展比大的特点。

2、本发明在实现过程中考虑了合页铰链的轴偏，更加贴近实际；

3、本发明利用柔性簧片弯曲时会在空间中具有柔性簧片转轴，实现了flasher数学模型为了适应厚度而引入的斜置铰链，实现折展运动的同时保证了系统具有一定的连续性。

4、本发明中由于柔性簧片的存在，可以抵消由于安装误差所导致的转轴漂移，使得系统的可实用性更强。

附图说明：

图1为本发明flasher可展机构的一种铰链实现方法展开示意图(俯视图)

图2为本发明第一组刚性板、第二组刚性板示意图(俯视图)

图3为本发明局部预留缝隙示意图(俯视图)

图4为本发明中间板块示意图(轴测图)

图5为本发明合页铰链示意图(正视图)

图6为本发明柔性簧片弯曲后结构示意图(轴测图)

图7为本发明组间板块的空间斜置转轴示意图(轴测图)

图8为本发明第一组刚性板、第二组刚性板连接示意图(俯视图)

图9为本发明flasher可展机构的一种铰链实现方法折叠示意图(轴测图)

图中：

1-第一组刚性板2-第二组刚性板3-第三组刚性板

4-第四组刚性板5-第五组刚性板6-第六组刚性板

7-柔性簧片8-中心板9-合页铰链

10-空间斜置转轴10’-柔性簧片转轴1002-刚性板组间预留缝隙方向

70-柔性簧片对称轴11-第一组刚性板1112-第一组刚性板12

13-第一组刚性板1314-第一组刚性板1415-第一组刚性板15

16-第一组刚性板1617-第一组刚性板1718-第一组刚性板18

21-第二组刚性板2122-第二组刚性板2223-第二组刚性板23

24-第二组刚性板2425-第二组刚性板2526-第二组刚性板26

27-第二组刚性板2728-第二组刚性板28

d1-刚性板组间预留缝隙

d2-刚性板组内预留缝隙

m-中心板边数

d-刚性板厚度

δ-合页铰链轴半径

具体实施方式：

下面结合附图对本发明作进一步说明。

(1)整体结构介绍

如图1所示，flasher可展机构的一种铰链实现方法，由若干组(图1为六组)刚性板、中心板、柔性簧片以及合页铰链组成。

如图2所示，刚性板组间预留缝隙d1均相等，刚性板组内预留缝隙d2均相等，中心板与第一组刚性板11、第二组刚性板21的预留缝隙同刚性板组内预留缝隙d2相等。

刚性板组间预留缝隙d1遵循以下公式：

其中，d1为刚性板组间预留缝隙(如图3中标识)，m为中心板边数(如图4中标识)。

刚性板组内预留缝隙d2遵循以下公式：

d2＝2·δ(2)

其中，d2为刚性板组内预留缝隙(如图3中标识)，δ为合页铰链轴半径(如图5中标识)。

在图2中，刚性板组间预留缝隙d1两侧的安装孔，位于所在边的中间位置；刚性板组内预留缝隙d2两侧的安装孔，位于所在边的两端位置；中心板上的安装孔，由第一组刚性板11上的安装孔，通过中心板与第一组刚性板11的预留缝隙镜像对称而来，中心板上其他安装孔与此类似。

以上三类安装孔均关于缝隙镜像对称。

如图5所示，所有刚性板均位于合页铰链外侧。

如图6所示，柔性簧片在弯曲时会绕柔性簧片转轴10’转动。

如图7所示，刚性板组间相邻两板ab与a’b’延长相交于p点，cd与c’d’延长相交于q点。两板在运动时，绕pq所确定轴线转动。装配后需保证此轴线与图6所示柔性簧片转轴10’需保持重合。

如图8所示，具体装配细节如下：

中心板与第一组刚性板11通过合页铰链、螺栓实现连接，安装于z轴所示上表面。

第二、三、四…m组刚性板与第一组刚性板类似。

刚性板组之间，第二组刚性板板21与第一组刚性板板13、第二组刚性板板22与第一组刚性板板14、第二组刚性板板23与第一组刚性板板15、第二组刚性板板24与第一组刚性板板16、第二组刚性板板25与第一组刚性板板17、第二组刚性板板26与第一组刚性板板18通过柔性簧片、螺栓，在刚性板组间预留缝隙d1两侧安装孔处实现连接，柔性簧片均位于z轴所示上表面。第二组刚性板板21与第一组刚性板板13之间的、第二组刚性板板23与第一组刚性板板15之间的、第二组刚性板板25与第一组刚性板板17之间的柔性簧片对称轴70与刚性板组间预留缝隙方向1002方向相反；第二组刚性板板22与第一组刚性板板14之间的、第二组刚性板板24与第一组刚性板板16之间的、第二组刚性板板26与第一组刚性板板18之间的柔性簧片对称轴70与刚性板组间预留缝隙方向1002方向相同。

其他刚性板组之间的连接与上述类似。

刚性板组内部，第一组刚性板板11与第一组刚性板板12、第一组刚性板板12与第一组刚性板板13、第一组刚性板板13与第一组刚性板板14、第一组刚性板板14与第一组刚性板板15、第一组刚性板板15与第一组刚性板板16、第一组刚性板板16与第一组刚性板板17、第一组刚性板板17与第一组刚性板板18通过合页铰链、螺栓，在刚性板组内预留缝隙d2两侧安装孔处实现连接。第一组刚性板板11与第一组刚性板板12之间的合页铰链、第一组刚性板板13与第一组刚性板板14之间的合页铰链、第一组刚性板板15与第一组刚性板板16之间的合页铰链、第一组刚性板板17与第一组刚性板板18之间的合页铰链安装于z轴所示下表面；第一组刚性板板12与第一组刚性板板13之间的合页铰链、第一组刚性板板14与第一组刚性板板15之间的合页铰链、第一组刚性板板16与第一组刚性板板17之间的合页铰链安装于z轴所示上表面。

第二、三、四…m组刚性板与第一组刚性板类似。

(2)flasher可展机构铰链实现后的折展过程

如图1所示，为整个机构展开时的俯视图。

当开始折叠时，由于整个机构具有一个自由度，在运动过程中所有的铰链均同时运动。柔性簧片与合页铰链绕各自的轴线转动。

当折叠结束时，整个机构会收拢至如图9所示状态，同一组刚性板会折叠至同一位置。