本发明涉及一种单电机驱动四滚筒人形杆展开机构，属于空间可折展机构技术领域。
背景技术
航天器在发射时，太阳帆紧密卷曲收藏在有效载荷舱中，在轨释放后，通过人形支撑杆展开机构驱动太阳帆沿预定方向展开，再利用人形支撑杆自身的结构特点实现太阳帆在轨成型。目前美国、德国等国家在太阳帆展开领域普遍采用了碳纤维材料制作的多种截面形状支撑杆，本发明采用的人形截面形状支撑杆采用碳纤维材料经特殊工艺制成，其截面为人形，具有截面方向可压缩的特性，截面压扁之后，人形支撑杆易于实现卷曲收拢；而展开时截面鼓起恢复形状时，整根杆具有很好的刚度。因此特别适合作为太阳帆的支撑杆，实现太阳帆卷曲、收藏或展开成形。目前的支撑杆展开机构采用支撑杆的一端始终以压扁状态固定在滚筒上，依靠一段较长的辅助支搾机构使支撑杆截面逐渐过渡到中空状态，从而保证较好的支撑刚度。这种展开方案控制简单，但需要较长的辅助支撑机构来保护支撑杆从压扁到中空的过渡段，体积大，占用大量空间，且支撑杆可收拢长度短，不能支撑较大的帆面积。
技术实现要素：
本发明的目的是为了解决现有的支撑杆展开机构存在的支撑杆可收拢长度短，可支撑帆面积小的问题，进而提供的一种单电机驱动四滚筒人形杆展开机构。
本发明采用的技术方案是：一种单电机驱动四滚筒人形杆展开机构，它被分为四个区域，每个区域均由驱动装置，齿轮传动装置，滚筒传动装置，径向压紧装置和机构辅助支撑装置组成，所述驱动装置由驱动电机和减速器组成，所述齿轮传动装置由第一齿轮、第一联轴器、第一套筒、第二主轴、第二齿轮、第二轴承、第二套筒、第三齿轮、第三套筒、第三主轴、第四齿轮、第三轴承、第四套筒、第五齿轮、第五套筒、第四主轴、第六齿轮、第四轴承和第六套筒组成；所述滚筒传动装置由联轴器、上端盖、第五轴承、滚筒、下端盖、滚筒压盖组成；所述径向压紧装置由压紧架体、上定位螺钉、下定位螺钉、第一螺栓、第一螺母、弹簧、压紧滚动体组成；机构辅助支撑装置由四个支撑板、顶板、中板、底板组成；所述驱动电机的输出轴与减速器连接，所述减速器安装在中板上，所述减速器的输出轴通过中板的安装孔与中板上部的第一联轴器固接，所述第一齿轮安装在第一联轴器上，所述第一齿轮上部通过第一套筒与顶板连接，所述第二主轴、第三主轴、第四主轴的两端分别通过第二轴承、第三轴承、第四轴承安装在顶板与中板的支撑孔中，所述第一齿轮与第二齿轮啮合，所述第二齿轮与第三齿轮安装在第二主轴上，所述第二齿轮下部通过第二套筒固定在第二轴承上，所述第三齿轮上部通过第三套筒将第二轴承固定，所述第三齿轮与第四齿轮啮合，所述第四齿轮与第五齿轮安装在第三主轴上，所述第四齿轮上部通过第四套筒将第三轴承固定，所述第五齿轮下部通过第五套筒将第三轴承固定，所述第五齿轮与第六齿轮啮合，所述第六齿轮安装在第四主轴上，所述第六齿轮下部通过第六套筒将第四轴承固定；所述滚筒固装在上端盖与下端盖间，所述上端盖通过第五轴承安装在中板的支撑孔中，所述上端盖的输入轴通过联轴器与第四主轴连接，所述下端盖通过第五轴承安装在底板的支撑孔中，；所述压紧架体上部与上定位螺钉连接，所述压紧架体下部与下定位螺钉连接，所述上定位螺钉通过中板上的通过孔安装在中板的上部，所述下定位螺钉通过底板上的通过孔安装在底板的下部，所述第一螺栓通过压紧架体与第一螺母连接，所述压紧滚动体安装在压紧架体间，且被第一螺栓通过；所述中板的下端面与底板上端面间固定有周向均匀分布在角边缘的四个支撑板。
其中，滚筒传动装置还包括一组2根导向滚柱和导向轴承，其中左侧一根导向滚柱的两端分别通过导向轴承安装在中板的下部和底板的上部，右侧一根导向滚柱的两端分别通过导向轴承安装在中板的下部和底板的上部。
其中，滚筒传动装置还包括人形支撑杆，所述人形支撑杆安装在滚筒与滚筒压盖间。
其中，齿轮传动装置还包括一组齿轮箱，所述齿轮箱安装在顶板与中板间。
其中，本机构所涉及的轴承均为角接触球轴承。
其中，径向压紧装置在每个区域有四组，且沿滚筒的周向均匀分布。
其中，沿滚筒的周向均匀分布的径向压紧装置还包括弹簧，所述弹簧连接在上定位螺钉间，所述弹簧也连接在下定位螺钉间。
本发明与现有技术相比具有以下优点：解决了空间站太阳帆驱动机构人形杆可收拢长度短，可支撑帆面积小的问题，且通过将百米级超大尺度人形杆分别缠绕到四个滚筒上，有效的解决了缠绕后尺寸过大导致的卡死、周向窜动的问题。本发明能够实现人形杆压扁、收拢、鼓起、展开或实现展开、压扁、收拢一系列动作。本发明结构巧妙，控制可靠，为太阳帆、阻力帆等薄膜结构展开提供了高效和可靠性的技术。
附图说明
图1是本发明整体结构立体示意图；
图2是齿轮传动装置立体结构示意图；
图3是滚筒传动装置及径向压紧装置立体结构示意图；
图4是齿轮传动装置至滚筒传动装置截面图；
图5是人形杆截面图。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施方式进一步说明本发明。
具体实施方式一：结合说明书附图1～图3对本发明装置的实施方式进行说明。本实施方式是本机构它被分为四个区域，每个区域均由驱动装置1、齿轮传动装置2、滚筒传动装置3、径向压紧装置4和机构辅助支撑装置组成5组成。所述驱动装置1由驱动电机101和减速器102组成，所述齿轮传动装置2由第一齿轮201、第一联轴器202、第一套筒203、第二主轴204、第二齿轮205、第二轴承206、第二套筒207、第三齿轮208、第三套筒209、第三主轴210、第四齿轮211、第三轴承212、第四套筒213、第五齿轮214、第五套筒215、第四主轴216、第六齿轮217、第四轴承218、第六套筒219；所述滚筒传动装置3由联轴器301、上端盖302、第五轴承303、滚筒304、下端盖305、滚筒压盖309组成；所述径向压紧装置4由压紧架体401，上定位螺钉402、下定位螺钉403、第一螺栓404、第一螺母405、弹簧406、压紧滚动体407组成；机构辅助支撑装置5由四个支撑板501、顶板502、中板503、底板504组成；所述驱动电机101的输出轴与减速器102连接，所述减速器102安装在中板503上，所述减速器102的输出轴通过中板503的安装孔与中板503上部的第一联轴器202固接，所述第一齿轮201安装在第一联轴器202上，所述第一齿轮上部通过第一套筒203与顶板502连接，所述第二主轴204、第三主轴210、第四主轴216的两端分别通过第二轴承206、第三轴承212、第四轴承218安装在顶板502与中板503的支撑孔中，所述第一齿轮201与第二齿轮204啮合，所述第二齿轮205与第三齿轮208安装在第二主轴204上，所述第二齿轮205下部通过第二套筒207固定在第二轴承206上，所述第三齿轮208上部通过第三套筒209将第二轴承206固定，所述第三齿轮208与第四齿轮211啮合，所述第四齿轮211与第五齿轮214安装在第三主轴210上，所述第四齿轮211上部通过第四套筒213将第三轴承212固定，所述第五齿轮214下部通过第五套筒215将第三轴承212固定，所述第五齿轮214与第六齿轮217啮合，所述第六齿轮217安装在第四主轴216上，所述第六齿轮217下部通过第六套筒219将第四轴承218固定；所述滚筒304固装在上端盖302与下端盖305间，所述上端盖302通过第五轴承303安装在中板503的支撑孔中，所述上端盖302的输入轴通过联轴器301与第四主轴216连接，所述下端盖305通过第五轴承303安装在底板504的支撑孔中，；所述压紧架体401上部与上定位螺钉402连接，所述压紧架体401下部与下定位螺钉403连接，所述上定位螺钉通过中板503上的通过孔安装在中板503的上部，所述下定位螺钉通过底板504上的通过孔安装在底板504的下部，所述第一螺栓404通过压紧架体401与第一螺母405连接，所述压紧滚动体407安装在压紧架体401间，且被第一螺栓404通过；所述中板503的下端面与底板504上端面间固定有周向均匀分布在角边缘的四个支撑板501。
具体实施方式二：结合附图3说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一的不同点在于，所述滚筒传动装置3还应包括一组2根导向滚柱306和导向轴承307、其中左侧一根导向滚柱306的两端分别通过导向轴承307安装在中板503的下部和底板504的上部，右侧一根导向滚柱306的两端分别通过导向轴承307安装在中板503的下部有和底板504的上部。
具体实施方式三：结合附图3说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一的不同点在于，所述滚筒传动装置3还应包括人形支撑杆308，所述人形支撑杆308安装在滚筒304与滚筒压盖309间。
具体实施方式四：结合附图2说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一的不同点在于，所述齿轮传动装置2还应包括一组齿轮箱220，所述齿轮箱220安装在顶板502与中板503间。
具体实施方式五：本实施方式在于于本机构所涉及的轴承均为角接触球轴承。
具体实施方式六：结合附图3说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一的不同点在于，所述径向压紧装置4在每单个区域应有四组，且应沿滚筒304的周向均匀分布。如此设置，结构更可靠，其它组成和连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式七：结合附图2和附图3说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式六的不同点在于，所述沿滚筒304的周向均匀分布的径向压紧装置4还应包括弹簧406，所述弹簧406应连接在上定位螺钉402间，所述弹簧406也应连接在下定位螺钉403间。如此设置，结构更可靠，其它组成和连接关系与具体实施方式六相同。
其工作原理为：
参见附图1至附图3，本展开机构由4个相同区域构成，每个区域由驱动装置1，齿轮传动装置2，滚筒传动装置3，径向压紧装置4和机构辅助支撑装置5组成，具有滚筒旋转，径向压紧装置平移两个自由度。
滚筒的旋转运动使人形支撑杆缠绕在滚筒上，实现从卷曲状态变为展开状态或者实现相反的运动；人形支撑杆在收拢和展幵过程中，压紧架体通过卡住人形支撑杆的上下两边缘来限制人形支撑杆上下方向的位移，保证人形支撑杆的轴向展幵；根据具体实施方式二所述的导向滚柱的旋转运动使人形支撑杆在展开最后阶段，人形支撑杆根部由缠绕状态变直或者实现相反的运动并通过卡紧人形支撑杆左右两侧边缘避免水平方向的偏斜；人形支撑杆在展开和收拢时，压扁的人形支撑杆卷曲在滚筒上，通过底板和中板间的围绕滚筒圆周方向的4组径向压紧装置，可以限制人形支撑杆的卷曲状态，避免压扁的人形支撑杆产生过大的弯曲半径；滚筒旋转的传动机构由同一电机驱动，通过减速器和位于中板上方的齿轮减速器减速后传递给滚筒，实现4组人形杆同时展开或收拢。所有的传动机构都置于顶板和地板间，使展开机构外观简洁，并减小了展开机构的总体积。