一种新型剪刀基环形阵列可展机构的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种新型剪刀基环形阵列可展机构，包括多个结构相同的剪刀单元机构，剪刀单元机构之间通过共用的移动接头组件和固定接头组件及竖杆连接组合；剪刀单元机构包括中心转动接头组件、移动接头组件、固定接头组件、竖杆、斜杆,两个移动接头组件和两个固定接头组件分别与两根竖杆固连，四根斜杆一端分别与两个移动接头组件和两个固定接头组件的一侧端铰接，四根斜杆的另一端分别与中心转动接头组件固定连接。通过将剪刀单元机构进行环形阵列，构成整体的环形阵列可展机构。整体机构在阵列后只有一个自由度，结构简单，易于加工和安装。剪刀基环形阵列可展机构展开口径大、收缩口径小、整体机构质量相对较小，整体可靠性高。
【专利说明】一种新型剪刀基环形阵列可展机构
【技术领域】
[0001]本发明属于结构设计【技术领域】，具体地说，涉及一种新型剪刀基环形阵列可展机构，适用于大面积可展结构的卫星天线展开系统。
【背景技术】
[0002]星载可展开天线广泛应用于地球静止轨道上的各种卫星，其展开机构的口径和刚度是可展天线天线性能的重要指标。
[0003]图1，图2为德国Dornier公司和欧空局联合研制的DAISY可展天线的折叠状态与展开状态。这种常见的可展开天线，它由面板和中心轮毂组成，其中面板与中心轮毂通过转动副铰接，并通过转动实现天线的展开。该可展开天线的优点是形面精度高，收纳率较大，结构刚度大。但是为了获得较高的收纳性，避免展开过程中板与板之间彼此干涉，铰链的位置和方向要通过大量的展开模拟来确定，需要进行相应的实验与计算，需要投入大量的人力与物力资源，增加了额外成本。此外，为了获得较高的形面精度与刚度，需要在每个板后面添加支撑结构，这就会增加整个可展天线的重量，加大对运载设备的运载能力的需求。
【发明内容】
[0004]为了避免现有技术存在的不足，克服其机构存在的驱动结构复杂、系统的重量大及成本增加的问题，本发明提出一种新型剪刀基环形阵列可展机构，利用其几何尺寸的比例关系达到收缩和展开的要求，利用各单元之间连接方式实现各个单元的同步展开；剪刀基环形阵列可展机构展开口径大、收缩口径小、整体质量相对较小，整体可靠性高。
[0005]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:包括多个结构相同的剪刀单元机构，剪刀单元机构之间通过共用的移动接头组件和固定接头组件及竖杆连接组合，其特点在于，所述剪刀单元机构包括中心转动接头组件、移动接头组件、固定接头组件、竖杆、第一斜杆、第二斜杆、第三斜杆、第四斜杆、斜杆接头，两个移动接头组件和两个固定接头组件分别与两根竖杆固连，第一斜杆一端与斜杆接头固连，且与移动接头组件一侧端铰接，第二斜杆一端与斜杆接头固连，且与另一个移动接头组件一侧端铰接，第三斜杆一端与斜杆接头固连，且与固定接头组件一侧端铰接，第四斜杆一端与斜杆接头固连，且与另一个固定接头组件一侧端铰接，四根斜杆的另一端分别与中心转动接头组件连接，四根斜杆分别与竖杆收展夹角为O?75° ;
[0006]所述中心转动接头组件由中心轴、转动接头、深沟球轴承、轴套、锁紧垫片、锁紧螺母组成，两个转动接头交叉扣合安装，两个深沟球轴承通过轴套固定在中心轴上，中心轴与深沟球轴承位于转动接头的中心孔内，中心轴两端通过锁紧垫片和锁紧螺母定位固紧，实现转动铰接头相对于中心轴的旋转；
[0007]所述移动接头组件包括移动接头、直线轴承、转轴、法兰轴承、微型轴承、第一轴套、第二轴套、开口挡圈，直线轴承位于移动接头凸台的圆孔内，微型轴承与转轴一端通过第一轴套固连，法兰轴承与转轴另一端通过第二轴套固连，两转轴分别位于移动接头两侧端折翼内，并通过开口挡圈实现轴向定位，转轴和斜杆接头铰接；
[0008]所述固定接头组件包括固定接头、法兰轴承、微型轴承、第一轴套、第二轴套、开口挡圈，微型轴承与转轴一端通过第一轴套固连，法兰轴承与转轴另一端通过第二轴套固连，两转轴分别位于固定接头两侧端折翼内，并通过开口挡圈实现轴向定位，斜杆接头与转轴铰接。
[0009]移动接头和固定接头的两侧端折翼所在平面之间的夹角为180°?360° /n，其中η为单元机构的个数。
[0010]所述竖杆为空心圆杆。
[0011]有益效果
[0012]本发明提出的一种新型剪刀基环形阵列可展机构，包括多个结构相同的剪刀单元机构，剪刀单元机构之间通过共用的移动接头组件和固定接头组件连接组合，通过将剪刀单元机构进行环形阵列，构成整体环形阵列可展机构。环形阵列可展机构展开过程中移动接头运动方向不变，易于整个机构的展开控制。各个单元机构通过单元接头相连接，并随单元接头的运动而展开，提高各个单元之间的展开同步性。通过轴承转动替代直接的接触运动，减少了摩擦，降低对驱动力的要求。整个机构在阵列后只有一个自由度，每个单元结构简单，易于加工和安装。
[0013]剪刀基环形阵列可展机构展开口径大、收缩口径小、整体质量相对较小，整体可靠性高。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]下面结合附图和实施方式对本发明一种新型剪刀基环形阵列可展机构作进一步详细说明。
[0015]图1为DAISY可展开天线折叠状态示意图。
[0016]图2为DAISY可展开天线展开状态示意图。
[0017]图3为本发明剪刀基环形阵列可展机构示意图。
[0018]图4为本发明的剪刀单元机构示意图。
[0019]图5为本发明的中心转动接头组件示意图。
[0020]图6为本发明的中心转动接头组件爆炸图。
[0021]图7为本发明的移动单元接头组件示意图。
[0022]图8为本发明的移动单元接头组件爆炸图。
[0023]图9为本发明的移动接头示意图。
[0024]图10为本发明的法兰轴承示意图。
[0025]图11为本发明的开口挡圈示意图。
[0026]图12为本发明的固定接头组件示意图。
[0027]图13为本发明的固定接头组件爆炸图。
[0028]图14为本发明的固定接头示意图。
[0029]图15为本发明的斜杆示意图。
[0030]图16为本发明的斜杆接头示意图。
[0031]图中:
[0032]1.移动接头组件2.竖杆3.固定接头组件4.中心转动接头组件5.第一斜杆
6.第二斜杆7.第三斜杆8.第四斜杆9.锁紧螺母10.锁紧垫片11.深沟球轴承12.转动接头13.轴套14.中心轴15.直线轴承16.移动接头17.开口挡圈18.法兰轴承19.第二轴套20.第一轴套21.微型轴承22.转轴23.固定接头24.斜杆接头
【具体实施方式】
[0033]本实施例是一种新型剪刀基环形阵列可展机构。
[0034]参阅图3?图16，本实施例剪刀基环形阵列可展机构，由多个结构相同的剪刀单元机构组成，剪刀单元机构之间通过共用的移动接头组件和固定接头组件及竖杆连接组合；通过移动接头组件向固定接头组件的移动，实现剪刀基环形阵列可展机构的展开运动。通过移动接头组件和固定接头组件两端的对称性，保证相邻剪刀单元机构的同步展开。
[0035]剪刀单元机构由一个中心转动接头组件4、两个移动接头组件1、两个固定接头组件3、两根竖杆2和第一斜杆5、第二斜杆6、第三斜杆7、第四斜杆8及四个斜杆接头24组成。两个移动接头组件I与两根竖杆2 —端连接，两个固定接头组件3与两根竖杆2另一端固定连接。第一斜杆5 —端与斜杆接头24固定连接，且与移动接头组件I 一侧端铰接；第二斜杆6 —端与斜杆接头24固定连接，且与另一个移动接头组件I 一侧端铰接；第三斜杆I 一端与斜杆接头24固定连接，且与固定接头组件3 —侧端铰接；第四斜杆8 一端与斜杆接头24固定连接，且与另一个固定接头组件3 —侧端铰接；第一斜杆5的另一端、第二斜杆6的另一端、第三斜杆7的另一端、第四斜杆8的另一端分别与中心转动接头组件4连接，四根斜杆分别与竖杆收展夹角为O?75°。竖杆2为空心圆杆。
[0036]中心转动接头组件4由中心轴14、转动接头12、深沟球轴承11、轴套13、锁紧垫片10、锁紧螺母9组成；两个转动接头12交叉扣合安装，两个深沟球轴承11通过轴套13固定在中心轴14上，中心轴14与深沟球轴承11固定在转动接头12的中心孔内，中心轴14两端通过锁紧垫片10和锁紧螺母9定位固紧，实现转动铰接头相对于中心轴14的旋转。
[0037]移动接头组件I包括移动接头16、直线轴承15、转轴22、法兰轴承18、微型轴承21、第一轴套20、第二轴套19、开口挡圈17，直线轴承15安装在移动接头16凸台的圆孔内，并通过直线轴承15实现移动接头16在竖杆2上的运动。微型轴承21与转轴22 —端通过第一轴套20固连，法兰轴承18与转轴22的另一端通过第二轴套19固定连接，两转轴22分别安装在移动接头16两侧端折翼内，并通过开口挡圈17实现轴向定位，转轴22和斜杆接头24绞接。
[0038]固定接头组件3包括固定接头23、法兰轴承18、微型轴承21、第一轴套20、第二轴套19、开口挡圈17，微型轴承21与转轴22 —端通过第一轴套20固定连接，法兰轴承18与转轴22另一端通过第二轴套19固定连接，两个转轴22分别安装在固定接头23两侧端折翼内，并通过开口挡圈17实现轴向定位，斜杆接头24与转轴22铰接。
[0039]参见图9、图14,为移动接头16和固定接头23,两种接头的两侧端折翼所在平面之间的夹角与阵列的单元数目相关联，以保证整个机构能阵列成一环形机构。其关系式为:180°?360° /n，其中η为单元的个数。
[0040]其理论依据是，整个机构阵列成环形，在竖杆方向上的投影为一个圆，两侧端折翼所在平面的垂线，通过圆心，并有一圆心角，由于总共有η个单元机构，所以有η个单元接头，对应了 η个圆心角，且各个圆心角的数值相同，所以圆心角为360° /n;由于两端的折翼所在平面之间的夹角与圆心角互补，所以其夹角为180°?360° /η。
[0041]在机构正常展开时，有两种驱动方式:
[0042]本实施例剪刀基环形阵列可展机构在环形阵列之后只有一个自由度，通过驱动一个单元机构的移动接头，使其向固定接头方向运动，即可实现整个机构的展开运动；同时由于移动接头组件和固定接头组件的对称结构，使得各个单元实现同步展开，进而实现整个机构各个单元的同步展开运动。
【权利要求】
1.一种新型剪刀基环形阵列可展机构，包括多个结构相同的剪刀单元机构，剪刀单元机构之间通过共用的移动接头组件和固定接头组件及竖杆连接组合，其特征在于:所述剪刀单元机构包括中心转动接头组件、移动接头组件、固定接头组件、竖杆、第一斜杆、第二斜杆、第三斜杆、第四斜杆、斜杆接头，两个移动接头组件和两个固定接头组件分别与两根竖杆固连，第一斜杆一端与斜杆接头固连，且与移动接头组件一侧端铰接，第二斜杆一端与斜杆接头固连，且与另一个移动接头组件一侧端铰接，第三斜杆一端与斜杆接头固连，且与固定接头组件一侧端铰接，第四斜杆一端与斜杆接头固连，且与另一个固定接头组件一侧端铰接，四根斜杆的另一端分别与中心转动接头组件连接，四根斜杆分别与竖杆收展夹角为O?75° ; 所述中心转动接头组件由中心轴、转动接头、深沟球轴承、轴套、锁紧垫片、锁紧螺母组成，两个转动接头交叉扣合安装，两个深沟球轴承通过轴套固定在中心轴上，中心轴与深沟球轴承位于转动接头的中心孔内，中心轴两端通过锁紧垫片和锁紧螺母定位固紧，实现转动铰接头相对于中心轴的旋转； 所述移动接头组件包括移动接头、直线轴承、转轴、法兰轴承、微型轴承、第一轴套、第二轴套、开口挡圈，直线轴承位于移动接头凸台的圆孔内，微型轴承与转轴一端通过第一轴套固连，法兰轴承与转轴另一端通过第二轴套固连，两转轴分别位于移动接头两侧端折翼内，并通过开口挡圈实现轴向定位，转轴和斜杆接头铰接； 所述固定接头组件包括固定接头、法兰轴承、微型轴承、第一轴套、第二轴套、开口挡圈，微型轴承与转轴一端通过第一轴套固连，法兰轴承与转轴另一端通过第二轴套固连，两转轴分别位于固定接头两侧端折翼内，并通过开口挡圈实现轴向定位，斜杆接头与转轴铰接。
2.根据权利要求1所述的剪刀基环形阵列可展机构，其特征在于:移动接头和固定接头的两侧端折翼所在平面之间的夹角为180°?360° /n，其中η为单元机构的个数。
3.根据权利要求1所述的剪刀基环形阵列可展机构，其特征在于:所述竖杆为空心圆杆。
【文档编号】H01Q1/08GK104078741SQ201410314526
【公开日】2014年10月1日 申请日期:2014年7月3日 优先权日:2014年7月3日
【发明者】袁茹, 王钊, 张冲, 邓文奎, 王艺杰, 黄涛 申请人:西北工业大学